Crescimento microbiano

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Desenvolvimento microbiano: 
Fatores intrínsecos e extrínsecos
Caruaru
2018
Profa. Adriana Negromonte
NUTRIÇÃO MICROBIANA
 Dentro de uma célula bacteriana ocorrem reações
químicas catalisadas por enzimas.
 Metabolismo - conjunto de todas as reações químicas
Anabolismo
Catabolismo
(Adaptado de Tortora, G.J., et al., Microbiology,2003)
Fissão binária bacteriana.
Alongamento da célula
Replicação do DNA 
cromossomal
Invaginação da membrana 
plasmática entre os dois novos 
cromossomas
Encontro das duas paredes 
celulares crescentes
As células se separam 
formando duas novas células 
individuais
CRESCIMENTO BACTERIANO
CRESCIMENTO BACTERIANO
CRESCIMENTO MICROBIANO
 Aumento do NÚMERO de células
 COLÔNIAS => grupos de células => visualização sem
utilização de microscópio.
CRESCIMENTO BACTERIANO
 Taxa de crescimento: variação de número de células ou
da massa celular por unidade de tempo;
 Geração: intervalo em que uma célula origina duas
novas;
 Tempo de geração: tempo necessário para que uma
população dobre de número (Tempo de duplicação);
CONCEITOS
CRESCIMENTO BACTERIANO
 Curva de crescimento: Fases de desenvolvimento de uma
cultura bacteriana.
1. Fase de lag
2. Fase logarítmica (log)
3. Fase estacionária
4. Fase de declínio
CONCEITOS
CRESCIMENTO BACTERIANO
CURVA DE CRESCIMENTO
Período de adaptação
Pouca ou ausência de divisão celular;
Síntese enzimática e de moléculas variadas;
Pode ser curta ou longa, dependendo das
condições fisiológicas do MO
Aumento na quantidade de proteínas, no peso
seco e no tamanho celular.
CRESCIMENTO BACTERIANO
Fase lag
Crescimento exponencial das células;
Tempo de Geração constante – linha reta no gráfico;
Fase que as células estão mais “saudáveis” – utilizadas para
estudos enzimáticos e de outros componentes celulares
Taxa de crescimento exponencial (progressão geométrica
de razão 2).
CRESCIMENTO BACTERIANO
Fase log
Não há crescimento líquido da população;
Síntese de vários metabólitos secundários (antibióticos e
algumas enzimas);
Escassez de nutrientes essenciais, acúmulo de produtos de
excreção em concentrações inibitórias, alterações no pH.
CRESCIMENTO BACTERIANO
Fase estacionária
Número de células mortas excede o de células
vivas.
Declínio = morte
CRESCIMENTO BACTERIANO
Fase de morte ou declínio
CAPACIDADE DE SOBREVIVÊNCIA OU DE 
MULTIPLICAÇÃO DOS MICRORGANISMOS 
FATORES 
INTRÍNSECOS EXTRÍNSECOS 
Relacionados com as 
características
próprias do alimento
Relacionados com o 
ambiente que o 
alimento se encontra
Fatores intrínsecos
Atividade de água (Aa);
Acidez (pH);
Potencial de oxi-redução (Eh);
Composição química;
Presença de fatores antimicrobianos naturais;
Interações entre microrganismos presentes nos
alimentos.
Umidade relativa do ambiente;
Temperatura ambiental;
Composição química da atmosfera.
Fatores extrínsecos
Água
-Necessária para sobrevivência do MO.
-Presença na forma disponível (água livre).
-Água ligada a macromoléculas não podem ser
aproveitada pelos MO.
-Parâmetro que mede a disponibilidade de água em um
alimento: Aa.
Fatores intrínsecos – Atividade de água
Atividade de Água
- Definição
Aa é a quantidade de água livre presente nos alimentos
que pode favorecer o metabolismo dos microrganismos.
Relação entre a pressão parcial de vapor da água contida
no alimento (P) e a pressão parcial de vapor da água pura
(Po), a uma dada temperatura.
Fatores intrínsecos – Atividade de água
Aa = P = umidade relativa 
Po 100
Adição de sais, açúcares e outras substâncias 
Redução no valor de P
Fatores intrínsecos – Atividade de água
Variável em função 
da natureza da 
substância 
adicionada, da 
quantidade
adicionada e da 
temperatura.
Remoção de água – desidratação
Congelamento
Redução Aa
Fatores intrínsecos – Atividade de água
Exemplos de alimentos conservados por 
Redução de Aa
Fatores intrínsecos – Atividade de água
Aa = 1 - Significa água pura, não há crescimento microbiano.
Aa = 0.99 – Existência de ambiente favorável para multiplicação
microbiana.
Aa = 0.6 - Desfavorece o desenvolvimento de bactérias, mas certos
alguns fungos podem reproduzir-se.
Exemplo: LEITE
•Leite líquido: Aa => 0.99-0.98 => Muito perecível
•Leite condensado: : Aa => 0.83-0.9 => relativamente perecível
•Leite em pó: Aa => 0.6 => pouco perecível
Aa > 0,97
Aa >0,97
Aa > 0,95
Aa 0,97
Fatores intrínsecos – Atividade de água
Aa 0,10 Aa 0,91 a 0,99
Aa 0,10 a 0,20
Aa 0,95 a 0,96
Fatores intrínsecos – Atividade de água
Os valores de Aa variam de 0 a 0,99 (Aa = 1 só da água pura).
Fatores intrínsecos – Atividade de água
Alimento Aa
Frutas frescas e vegetais >0,97
Aves e pescado frescos >0,98
Carnes frescas >0,95
Ovos 0,97
Pão 0,95 a 0,96
Queijo (a maioria) 0,91 a 0,99
Queijo parmesão 0,68 a 0,76
Carnes curadas 0,87 a 0,95
Bolo assado 0,90 a 0,94
Nozes 0,66 a 0,84
Fonte: Bantwart (1989)
Fatores intrínsecos – Atividade de água
Alimento Aa
Geléia 0,75 a 0,80
Gelatina 0,82 a 0,94
Arroz 0,80 a 0,87
Farinha de trigo 0,67 a 0,87
Mel 0,54 a 0,75
Frutas secas 0,51 a 0,89
Caramelos 0,60 a 0,65
Cereais 0,10 a 0,20
Açúcar 0,10
Fonte: Bantwart (1989)
Fatores intrínsecos – Atividade de água
Limite máximo para crescimento microbiano – ligeiramente menor que 1,00
Organismos Aa
Bactérias deteriorantes 0,9
Leveduras deteriorantes 0,88
Bolores deteriorantes 0,80
Bactérias halofílicas 0,75
Bolores xerofílicos 0,65
Leveduras osmofílicas 0,61
Valores de Aa mínima para multiplicação de MO
importantes em alimentos
Fonte: Jay (1992) Aa = 0,60
Valor de Aa limite para multiplicação de qualquer microrganismo
 Aa ótima
aumento da fase 
lag da 
multiplicação 
microbiana
Atividade de água (Aa)
 Velocidade de 
multiplicação e 
do tamanho da 
população final
Fatores intrínsecos – Atividade de água
A Aa limitante para o crescimento de determinado
MO depende ainda de outros fatores, como:
▫ pH do meio;
▫ Potencial de óxido-redução;
▫ Presença de substâncias antimicrobianas naturais
ou intencionalmente adicionadas.
Atividade de água
Temperatura
Disponibilidade de nutrientes
Fatores intrínsecos – Atividade de água
Interdependentes
Fatores intrínsecos – pH
É a medida de acidez ou alcalinidade de uma substância 
(alimento).
Os MO apresentam valores de pH para a sua
multiplicação:
-Mínimo
-Ótimo
-Máximo
Ph entre 6,5 a 7,5
(neutralidade)
Multiplicação microbiana favorecida
Fatores intrínsecos – Acidez
Os bolores e leveduras mostram maior tolerância ao pH baixo,
sendo que os bolores podem multiplicar-se em valores de pH mais
baixos que as leveduras.
As leveduras são mais tolerantes que as bactérias a valores
baixos de pH.
Entre as bactérias, as patogênicas são mais exigentes quanto
ao pH.
Fatores intrínsecos – Acidez
CLASSIFICAÇÃO DOS MICRORGANISMOS
Segundo PH de desenvolvimento
 Classificação dos microrganismos de acordo
com o pH de crescimento:
• Acidófilos
• Neutralófilos(6,5-7,5)
• Alcalófilos
Fatores intrínsecos – pH
Fatores intrínsecos – pH
Alimentos de baixa acidez = pH > 4,5
Mais sujeitos à multiplicação microbiana (patogênicas e
deteriorantes)
Alimentos ácidos = pH entre 4,0 e 4,5
Predominância do crescimento de leveduras, bolores e
de algumas poucas espécies bacterianas (láticas e
algumas espécies de Bacillus)
Alimentos muito ácidos = pH < 4,0Bolores e leveduras
Fatores intrínsecos – Acidez 
Fatores intrínsecos – pH
Fatores intrínsecos – pH
pH 
desfavorável
aumento da 
fase lag da 
multiplicação 
microbiana
Acidez (pH)
 Velocidade de 
multiplicação e 
do tamanho da 
população final
 Está relacionado à presença ou ausência de oxigênio
 Mede a capacidade com que um substrato é capaz de se oxidar ou se
reduzir.
 Facilidade com que o alimentos ganha ou perde elétrons
Fatores intrínsecos – Potencial de oxi-redução (Eh)
Eh +
Eh -
 Os processos de oxidação e redução estão relacionados com a troca de
elétrons entre compostos químicos.
Quanto mais oxidado é o composto, mais positivo é o seu Eh.
Quantos mais reduzido é o composto, mais negativo é o seu Eh.
• Bolores
• Leveduras oxidativas
• Muitas bactérias (causadoras de deterioração de 
alimentos)
• Bactérias patogênicas: Bacillus cereus
• Bactérias patogênicas: Clostridium botulinum
• Bactérias deteriorantes: Disulfotomaculum
nigrificans
Fatores intrínsecos – Eh
→ Eh entre +300 e +400mV
Fatores intrínsecos – Eh
→ Eh em torno de -200mV
→ Eh entre -20 e -200mV
ÁGUA
FONTE DE ENERGIA
FONTE DE NITROGÊNIO
VITAMINAS 
SAIS MINERAIS
Fatores intrínsecos – Composição química
Nutrientes necessários para multiplicação microbiana
Fontes de energia: açúcares, álcoois, aminoácidos e lipídios.
Fontes de nitrogênio: aminoácidos, nucleotídeos, peptídeos e
proteínas complexas.
Vitaminas: são importantes fatores de crescimento dos
microrganismos. Vitaminas do complexo B – biotina e o ácido
pantotênico.
Minerais: são necessários em quantidade bastante reduzidas, mas
são imprescindíveis para as reações enzimáticas. Sódio, potássio,
cálcio, magnésio, ferro, cobre, manganês, molibdênio, zinco,
cobalto, fósforo e enxofre.
Fatores intrínsecos – Composição química
A estabilidade de alguns alimentos frente ao ataque de MO é
devida a presença de algumas substâncias naturalmente
presentes nesses alimentos.
Retardar ou impedir a multiplicação microbiana.
Fatores intrínsecos – Fatores antimicrobianos naturais
Óleos essenciais com atividade antimicrobiana
Eugenol
Aldeído cinâmico
Alicina Timol e Isotimol
CLARA DO OVO: Lisozima – enzima capaz de 
destruir a parede celular bacteriana (Gram +)
Outros: Avidina, Conalbumina e inibidores 
enzimáticos
pH desfavorável para o crescimento microbiano 
(pH entre 9 e 10)
Imunoglobulinas, Fator complemento, 
Macrófagos, Linfócitos
Sistema lactoperoxidase (SLP) – bactericida 
(Gram -) e bacteriostático (Gram +)
Lactoferrina, Lisozima, Nisina
Fatores intrínsecos – Fatores antimicrobianos naturais
Frutas e vegetais: derivados do ácido
hidroxicinâmico
Frutas e sementes: Taninos;
Frutas: Ácidos orgânicos + Óleos essenciais.
Fatores intrínsecos – Fatores antimicrobianos naturais
Estruturas biológicas (barreiras mecânicas):
Conservadores 
adicionados nos alimentos 
recurso tecnológico para 
estender a vida útil do produto.
Metabólitos produzidos pelos MO 
Afetar a capacidade de sobrevivência e de multiplicação 
de outros MO
Fatores intrínsecos – Interações entre microrganismos
Bactérias láticas
Ácido lático
pH
Bacteriocinas ATIVIDADE BACTERICIDA
Conservadores naturais
Fatores intrínsecos – Interações entre microrganismos
Os produtos de metabolismo de certas bactérias podem ser
essenciais para a proliferação de outras.
Lactobacillus lactis spp → NISINA → inibem bactérias Gram+ e a
germinação dos seus esporos.
Ex.: Pseudomonas aeruginosa → tiamina e triptofano →
essenciais para Staphylococcus aureus.
Bacteriocinas e bactérias produtoras 
de bacteriocinas
Recurso tecnológico na produção de certos tipos de 
alimentos/produtos
Controlar o desenvolvimentos de MO patogênicos 
e deteriorantes
Conservadores 
naturais
Exclusão competitiva dos 
MO patogênicos em 
alimentos
Fatores intrínsecos – Interações entre microrganismos
Adição de microrganismos inofensivos ao produto
Ex: Pela adição de misturas de MO destinados ao 
controle da contaminação de aves por Salmonella e 
Campylobacter
Fator ambiental mais importante que
afeta a multiplicação de MO
-35ºC 90ºC
Fatores Extrínsecos – Temperatura Ambiental
Ampla faixa de 
multiplicação dos 
MO
CLASSIFICAÇÃO DOS MICRORGANISMOS
 Temperatura: Otimização das reações enzimáticas
Segundo a Temperatura de desenvolvimento
CLASSIFICAÇÃO DOS MICRORGANISMOS
Microrganismos 
psicrófilos
São capazes de se desenvolver entre 0°C e 7°C, com
crescimento visível no prazo de 7 a 10 dias, independente de sua
temperatura ótima. Alguns psicrotróficos, no entanto, crescem em
temperaturas de até 43°C.
Microrganismos 
psicrotróficos
Alimentos refrigerados: agentes de deterioração
de carnes, pescados, ovos, frangos etc.
Gêneros: Pseudomonas, Alcaligenes,
Favobacterium, Micrococcus etc.
São aqueles que têm temperatura de multiplicação entre 0°C e
20°C, com um ótimo entre 10°C e 15°C.
Segundo a Temperatura de desenvolvimento
CLASSIFICAÇÃO DOS 
MICRORGANISMOS
Microrganismos 
termófilos
Crescem em altas temperaturas, têm a temperatura ótima de
multiplicação entre 45°C e 65°C, mínima entre 35°C e
45°C, e máxima entre 60°C e 90°C.
Gêneros: Bacillus e Clostridium
(espécies deteriorantes + espécies patogênicas)
Microrganismos 
mesófilos 
São aqueles que têm a temperatura ótima de multiplicação
entre 25°C e 40°C, mínima entre 5°C e 25°C, e
máxima entre 40°C e 50°C.
Correspondem à grande maioria daqueles MO de
importância em alimentos, inclusive a maior parte dos
patógenos.
Segundo a Temperatura de desenvolvimento
Fatores Extrínsecos – Temperatura Ambiental
Tempo x Temperatura para eliminar 
microorganismos
 Os fungos são capazes de crescer em faixa de temperatura 
mais ampla que as bactérias.
As leveduras não toleram bem altas temperaturas, preferindo 
as faixas mesófila e psicrófila.
Fatores Extrínsecos – Temperatura Ambiental
Correlação estreita:
Atividade de água x Umidade relativa do ambiente
Alimentos conservados a
temperatura ambiente com UR
superior à sua Aa → absorção
da umidade do ambiente
UR = Aa x 100
Fatores Extrínsecos – Umidade Relativa do Ambiente
Umidade ambiental inferior à sua
Aa → perda de água
Alimento em equilíbrio 
com a atmosfera
MODIFICAÇÕES NA COMPOSIÇÃO GASOSA SÃO 
CAPAZES DE CAUSAR ALTERAÇÕES NA 
MICROBIOTA QUE SOBREVIVE OU QUE SE 
MULTIPLICA EM DETERMINADO ALIMENTO.
Fatores Extrínsecos – Composição gasosa do ambiente
ATMOSFERAS MODIFICADAS
Ambientes nos quais o O2 é totalmente ou 
parcialmente subtituído por outros gases.
São empregados como recurso tecnológico 
para aumentar a vida útil dos alimentos.
Mais utilizados: nitrogênio e co2. 
Outros: monóxido de carbono, óxido nitroso e 
dióxido de enxofre.
ATMOSFERAS MODIFICADAS
EMBALAGEM 
A VÁCUO
CARNES
CO2
ATMOSFERAS MODIFICADAS
10% CO2: 
competição com
etileno
FRUTAS
 Tempo de 
armazenamento
Estudo das interações entre os vários fatores intrínsecos e
extrínsecos que afetam a sobrevivência e a multiplicação dos
microrganismos nos alimentos;
A ação conjunta de mais de dois fatores podem potencializar ou
limitar, o efeito isolado dos fatores sobre os microrganismos;
Teoria dos obstáculos de Leistner
Prever sua “vida de prateleira”, sua estabilidade microbiológica,
capacidade de crescimento e/o produção de toxinas por MO
patogênicos
Teoria dos obstáculos de Leistner
OBJETIVOS:
• Impede a deterioração e veiculação de doenças;
• Aumenta a vida útil dos produtos;
• Garante a qualidade dos alimentos.
Combinam-se 2 ou mais métodosde preservação para produzir alimento
estável tecnologicamente.
Ex: refrigeração e pH acido, ou desidratação e embalagem a vácuo.
Liestner, 1992
Teoria dos obstáculos 
de Leistner
Teoria dos obstáculos de Leistner
Exemplos:
1) Cada fator contribui com parcela igual no retardo do
crescimento microbiano, até o completo bloqueio.
Teoria dos obstáculos de Leistner
Exemplos:
2) Os fatores apresentam intensidades diferentes.
R e Eh: não são essenciais
pH: alguma importância
Aa e Co: são os principais fatores
responsáveis pela estabilidade do produto
Teoria dos obstáculos de Leistner
Exemplos:
3) Com contaminação inicial baixa, poucos fatores de
obstáculos são necessários.
Teoria dos obstáculos de Leistner
Exemplos:
4) Com contaminação inicial alta os microrganismos
ultrapassam qualquer fator de obstáculo,
desencadeando processo de deterioração ou
possibilidade de envenenamento alimentar.
Teoria dos obstáculos de Leistner
Exemplos:
5) Efeito trampolim: altos teores de vitaminas e
nutrientes possibilitam o desenvolvimento de
microrganismos.
Os fatores de obstáculos devem agir intensamente
para garantir a estabilidade microbiológica.
EXERCÍCIO
O que deteriora primeiro, o leite em pó ou o leite em caixa? Por quê?
Por que a carne salgada tem menor perecibilidade?
Referências
• FRANCO, B. D. G. de M.; LANDGRAF, M. Microbiologia dos 
Alimentos. São Paulo: Atheneu, 2008.
• FORSYTHE, S. J. Microbiologia da segurança alimentar. Porto 
Alegre: Artmed, 2005.
• TONDO, Eduardo Cesar; BARTZ, Sabrina. Microbiologia e sistemas 
de gestão da segurança de alimentos. Porto Alegre: Sulina, 2011.