CONTROLE_MICROBIOL_GICO-Fatores_intr_nsecos_e_extr_nsecos_-_aula_1

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Fatores que afetam o desenvolvimento microbiano em alimentos
ProfªAndréa Matta Ristow
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Importância dos Microrganismos
 Classificação:
 Deteriorantes
 Patogênicos
 Benéficos
 O mesmo microrganismo pode ter atividades diferentes em alimentos diferentes
Existem 4.600 espécies bacterianas catalogadas - sendo apenas 300 espécies consideradas patógenas
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FONTES DE CONTAMINAÇÃO
Solo e água
Plantas
Utensílios
Trato intestinal do homem e de animais
Manipuladores de alimentos
Ração animal
Pele dos animais
Ar e pó
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MICRORGANISMOS DE INTERESSE EM
ALIMENTOS
BOLORES
 Estrutura básica – filamentos denominados hifas
 – Micélio
 Função:
 Micélio vegetativo – fixação do bolor ao substrato
 Micélio reprodutivo – produção de esporos
 Menos exigentes que as leveduras e as bactérias: Aw, pH, temperatura e nutrientes
 Aeróbios – superfície dos alimentos
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MICRORGANISMOS DE INTERESSE EM
ALIMENTOS: BOLORES
Alternaria
Aspergillus
 Aureobasidium
 Botrytis
 Byssochlamys
 Cladosporium
 Claviceps
 Colletotrichum
 Fusarium
 
Geotrichum
 Monilia
 Mucor
 Neurospora
 Penicillium
 Rhizopus
 Scopulariopsis
 Sporotrichum
 Thamnidium
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MICRORGANISMOS DE INTERESSE EM
ALIMENTOS: LEVEDURAS
Def: Fungos – forma predominante é unicelular
 Esféricas
 Ovóides
 Cilíndricas
 Triangulares
 Algumas produzem pseudomicélios / micélios verdadeiros
25 à 30°C
 pH ácido
 Aeróbicas
Mais resistentes do que as bactérias: ↓ Aw
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MICRORGANISMOS DE INTERESSE EM
ALIMENTOS: LEVEDURAS
 Candida
 Cryptococcus
 Debaromyces
 Hanseniaspora
 Issatchenkia
 Kluyveromyces
 Pichia
 Rhodotorula
 Saccharomyces
 Schizosaccharomyces
 Torulospora
 Trichosporon
 Zygosaccharomyces
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MICRORGANISMOS DE INTERESSE EM
ALIMENTOS: BACTÉRIAS
Gram positivas e negativas
Aeróbias e anaeróbias – estritas e facultativas
Esporuladas ou não
Coliformes Totais
 Coliformes Termotolerantes
 Bolores e Leveduras
 Clostridium Sulfito redutores
 Bacillus cereus
 Estafilococos Coagulase Positiva
 Escherichia coli
 Listeria monocytogenes
 Salmonella sp
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MICRORGANISMOS DE INTERESSE EM
ALIMENTOS: VÍRUS
Hepatite A
 Feco-oral
 Água e alimentos
 Poliomielite
 Virose do SN
 Hábitat – intestino – Hosp. natural – homem
 Gastrenterites por Rotavírus
 Gastrenterites por Vírus Norwalk
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FASES DO CRESCIMENTO BACTERIANO EM AMBIENTE FAVORÁVEL
Latência  adaptação e ajuste (LAG) 
Logarítmica  crescimento até alcançar multiplicação rápida e constante “crescimento exponencial” (LOG) 
Estacionária  depleção nutrientes – acúmulo metabólitos tóxicos – redução da velocidade de crescimento – nº células nascem = nº células morrem – divisão celular se igualam – população permanece constante
Declínio  n° células que morrem > que nº células que nascem – acúmulo de substâncias de escória
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FATORES DETERMINANTES DO CRESCIMENTO MICROBIANO 
Fatores Intrínsecos 
Fatores Extrínsecos
1 . Fatores Intrínsecos– são relacionadas com as características próprias dos alimentos. 
atividade de água(Aa), 
acidez (pH),
potencial de oxi-redução(Eh), 
composição química, 
presença de fatores antimicrobianos naturais ;
interações entre os microrganismos presentes nos alimentos
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FATORES DETERMINANTES DO CRESCIMENTO MICROBIANO
2. Fatores Extrínsecos – são relacionados com o ambiente em que o alimento se encontra. 
Umidade ambiental
Temperatura ambiental
Composição química da atmosfera que envolve o alimento
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FATORES INTRÍNSECOS
1.1. Atividade de água
Mede a disponibilidade de água em um alimento. Varia de 0 a 1
É o teor de água livre, que é a relação entre a pressão de vapor do alimento e a pressão da água pura na mesma temperatura. 
 Aa = P soluto (alimento)
 P0 solvente (água)
Efeitos da variação da Aa no alimento:
Crescimento microbiano
Deterioração química
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1.1. ATIVIDADE DE ÁGUA - AA
Redução da Aa do alimento:
 Adição de sais, e de açúcar;
 Desidratação;
 Congelamento.
Os microrganismos têm valor mínimo, máximo e ótimo de Aa para multiplicação.
Bactérias requerem Aa + alta que os fungos
Bactérias gram - são mais exigentes que as gram +.
A maioria das bactérias deteriorantes não se multiplicam em Aa a 0,91.
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1.1. ATIVIDADE DE ÁGUA - AA
Valor Aa limitante para multiplicação de microrganismo é 0,60.
 Bactérias halofílicas -0,75
 Bolores xerofílicos – 0,65
 Leveduras osmofílicas -0,60
A presença de nutrientes e temperaturas ideais amplia a faixa de Aa para multiplicação bacteriana - são interdependentes.
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1.1. ATIVIDADE DE ÁGUA - AA
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1.2.ACIDEZ (PH) 
Classificação dos alimentos: baseada no pH mínimo para multiplicação e produção da toxina do Cl. botulinum. 
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1.2.ACIDEZ (PH)
 Acidez : natural – fermentação
 artificial - adição de ácidos fracos
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PH: POTENCIAL
HIDROGENIÔNICO
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1.3.POTENCIAL DE ÓXI-REDUÇÃO -EH
É a facilidade com que determinado substrato ganha ou perde elétrons.Essa transferência estabelece uma diferença de potencial que pode ser medida por equipamentos em volts ou milivolts
Perder elétrons : Oxidar – Eh positivo
Ganhar elétrons: Reduzir – Eh negativo
Classificação:
 Baseada na capacidade de utilizarem ou não o oxigênio como receptor final de elétrons no metabolismo respiratório.
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1.3.POTENCIAL DE ÓXI-REDUÇÃO -EH
Microrganismos aeróbios : Eh + (+350 a +500mV) para multiplicação, presença de oxigênio: bolores e leveduras, bactérias deteriorantes, alguma patogênicas
2.Microrganismos anaeróbios: valores baixos de Eh, inferiores a -150mV, ausência de oxigênio
Patogênicas :Cl. Botulinum, Cl. perfringens
Deteriorantes: Desulfotomaculum nigrificans
3. Microrganismos microaerófilos- são bactérias aeróbias que se multiplicam em condições reduzidas: lactobacilos e estreptococos.
4. Microrganismos anaeróbios facultativas - (-100 a +300mV) multiplicam tanto em condições aerobiose quanto em anaerobiose: Enterobacteriaceae.
 
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1.4.COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Os microrganismos têm suas necessidades nutricionais definidas: deteriorantes são menos exigentes e patogênicos são + exigentes
A multiplicação microbiana necessita dos seguintes nutrientes:
Água
Fonte de energia – açúcares e lipídios
Fonte de nitrogênio - proteínas (aminoácidos)
Vitaminas : B (biotina e ácido pantotênico)
Sais minerais: Na, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Mn, Z
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1.4.COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Proteínas: alimentos de origem animal, principal fonte de N: aminoácidos
Ação proteolítica das bactérias se chama putrefação: Pseudomonas, Bacillus Proteus, Achromobacter, Clostridium, Micrococcus e fungos.
Fontes de energia: Glicídios e Lipídios
 Monossacarídeos: glicose e frutose
 Dissacarídeos: lactose, maltose e sacarose
Bactérias lipolíticas – produção de lipase: Pseudomonas, Achromobacter, Micrococcus, Serratia e grande variedade de fungos
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1.5.Fatores antimicrobianos naturais 
São substâncias naturalmente ou intencionalmente presentes nos alimentos com capacidade de retardar ou impedir a multiplicação microbiana.
Ex: eugenol – cravo e canela; alicina – alho; timol e isotimol – orégano.
	
	Leite: sistema antimicrobiano natural
 Clara do ovo: pH (9 e 10) e lisozima
 
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1.6.INTERAÇÕES ENTRE MICRORGANISMOS
É a produção de metabólitos por um microrganismo que podem afetar a capacidade de sobrevivência e multiplicação de outros. 
Bactéria láticas - pH do alimento que impede o crescimento de outros microrganismos.
 Bacteriocinas - são substâncias com atividade bactericida, produzidas por alguns microrganismos ex: colicinas ativa contra E.coli, produzidas por outras cepas.
Exclusão Competitiva- é a adição de microrganismos inofensivos a um produto para estimularo processo competitivo, eliminando ou reduzindo a população dos patogênicos. Controle de Salmonella e Campylobacter em aves.
 
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FATORES EXTRÍNSECOS 2.1 TEMPERATURA AMBIENTAL
Temperatura  fator mais importante dos fatores extrínsecos para viabilidade e multiplicação microbianas
  Faixa ótima para patógenos: 35 a 37ºC.
Alguns microrganismos permanecem viáveis por longos períodos em temperaturas de congelamento
 Ex: Salmonella spp. – Escherichia coli O157:H7 – Enterococcus spp. – Pseudomonas spp.
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Comportamento das Bactérias Frente à Temperatura 
Temperatura (ºC) cardinais para M.O. procariontes
 
		 		Mínima Ótima 	 Máxima
Termófilas 40 - 45 55 – 75 60 – 90
Mesófilas 5 – 15 30 – 45 35 – 47
Psicrotróficas -5 +5 25 – 30 30 – 35
Psicrófilas -5 +5 12 – 15 15 – 20
Fonte: ICMSF, 1980
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FATORES EXTRÍNSECOS 2.1 TEMPERATURA AMBIENTAL
Psicrófilos e Psicrotróficos multiplicam-se bem em alimentos refrigerados, são deteriorantes.Ex : Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Micrococcus.
Mesófilos são a maioria dos patogênicos.
Termófilos: Bacillus e Clostridium
 Espécies deteriorantes: B. coagulans, Cl. Termosacharolyticum
 Espécies patogênicas: Cl. Botulinum e Cl.perfringens
Fungos e leveduras toleram temp. altas, preferem as faixas mesófilas e psicrófila.
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PSICROTRÓFICOS:
Conceito atual de psicrotróficos  microrganismos que crescem em temperatura próximas a 0ºC (geladeira) mesmo que não reunam os requisitos de temperatura ótima e máxima
 São considerados subgrupo dos mesófilos capazes de crescerem em temperaturas inferiores à mínima
Bactérias psicrotróficas  Gp – Gn - aeróbias – anaeróbias facultativas - esporuladas e vegetativas
Gêneros bacterianos Acinetobacter – Aeromonas – Alcaligenes – Arthrobacter – Bacillus – Chromobacterium – Citrobacter – Clostridium – Corynebacterium – Enterobacter – Erwinia – Enterococcus – Escherichia – Flavobacterium – Klebsiella – Lactobacillus – Leuconostoc – Listeria – Microbacterium – Micrococcus – Moraxella – Proteus – Pseudomonas – Salmonellla – Serratia - Streptomyces – Streptococcus - Vibrio – Yersinia 
Gêneros de Fungos Psicrotróficos  Candida – Torulopsis – Cryptococcus – Rhototorula – Penicillim – Cladosporium – Trichothecium – Aspergillus
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EFEITO DAS BAIXAS TEMPERATURA 
O efeito da refrigeração sobre a microbiota do alimento depende temperatura – tempo de armazenamento – características fisiológicas da microbiota implicada
A medida que a temperatura cai abaixo da ótima crescimento lento  ausência de crescimento
As baixas temperaturas selecionam a microbiota psicrotróficas  afetando quantitativamente a carga microbiana inicial do alimento
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ADAPTAÇÃO ÀS BAIXAS TEMPERATURAS
Temperaturas inferiores à ótima provocam inúmeras modificações morfológicas e fisiológicas na microbiota
 *Ex: Candida utilis  aumento de tamanho celular 
 E. coli  formação de filamentos 
 Bacillus subtilis  distribuição dos mesossomas – formação de dupla parede celular
Redução das atividade enzimas  altera rotas metabólicas e produtos finais
 Microbiota produtora de pigmentos (fenacina – carotenóides)  tendem aumentar a produção em baixas temperatura  alteração sensorial e bacteriológica de alimentos = Serratia marcescens (enterobactéria)
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EFEITOS SOBRE A MICROBIOTA DE DETERIORAÇÃO
 Alteração alimentos mantidos em temperaturas inferiores a 7ºC  psicrotróficos  longos armazenamentos  milhões/grama em poucos dias  alterações = odor – sabor – textura
 *Evitar flutuações de temperatura de armazenamento velocidade de crescimento aumenta rapidamente
EFEITOS SOBRE A MICROBIOTA PATÓGENA
Maioria dos patógenos = mesófilos
Ex: Salmonella Enteritides → crescimento a 7ºC em carne de aves.
 
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*C. perfringens (ótimo 12-50ºC) crescimento lento abaixo de 15ºC sensíveis às baixas temperaturas e armazenamento em temperaturas de refrigeração destruição lenta
*S. aureus  suportam baixas temperaturas e crescem ± 7ºC  limite inferior para produzir enterotoxina 10ºC
* V. parahaemolyticus  sensível às baixas temperaturas
 
 *Ex: superfície do pescado mantido (T< 5-8ºC)  crescimento inibido - porém - sobrevive por longo período de estocagem
 * Y. enterocolitica → carne a vácuo ( 1 - 3ºC) – viabilidade mantida
* C. botulinum tipo E e cepas proteolíticas tipos B – F → produção de toxinas (+3,5 – 5ºC) contudo - temperatura ótima de crescimento é de 35ºC
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EFEITOS DO CONGELAMENTO
Efeitos Iniciais  muitos microrganismos cessam crescimento em temperatura acima do ponto de congelamento em meios de cultivo – outros – continuam crescendo em temperaturas abaixo do congelamento
A maioria dos esporos e algumas células vegetativas sobrevivem praticamente inalteradas.
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Geralmente - temperaturas de congelamento relativamente altas são mais letais que as baixas  microbiota é mais destruída ou lesada a -2ºC – 10ºC que a -15ºC e -30ºC
 *LESÕES SUB-LETAIS ZONA CRÍTICA DE FORMAÇÃO DE MACRO CRISTAIS (-0,5 - +0,5ºC)
Congelamento – destruição ou lesão sub-letal em 50% da microbiota do alimento
FAO/WHO – as lesões subletais podem afetar os dados reconhecidos como base para a promulgação de normas – especificações – conselhos deliberativos – inspeções oficiais – programas industriais de controle de qualidade e alimentos seguros
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CRESCIMENTO DURANTE O DESCONGELAMENTO 
Depende  microbiota qualitativa e quantitativa sobrevivente e anterior ao processo – número de microrganismos sobreviventes – proporção de células lesadas que necessitam de um período de recuperação para novamente atingir plena atividade das condições afetadas (injúria celular) pelo congelamento e tempo de armazenamento...
Descongelamento não controlado resulta em aumento significativo das populações microbianas
Ex: descongelamento em temperatura alta  crescimento rápido na superfície dos alimentos  microbiota deteriorante e agentes etiológicos de doenças alimentares
A condensação na superfície dos alimentos - durante o descongelamento e consequente aumento da umidade proporciona ambiente favorável ao desenvolvimento microbiano
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2.2. UMIDADE RELATIVA DO AMBIENTE
Há uma correlação estreita entre a atividade de água do alimento e a umidade relativa do ambiente.
Alimentos conservados em ambiente com umidade relativa superior à sua Aa, tenderão a absorver umidade do ambiente, aumentando sua Aa,. 
Umidade ambiental for inferior à Aa, . do alimento, perdem água.
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2.3. COMPOSIÇÃO GASOSA DO AMBIENTE
A composição gasosa do ambiente que envolve um alimento pode determinar os tipos de microrganismos que poderão predominar.
Ex: presença de O2 multiplicação dos aeróbios
Ausência de O2 multiplicação dos anaeróbios
Atmosferas Modificadas – são ambientes nos quais o O2 é total ou parcialmente substituído por outros gases.
São recursos tecnológicos para aumentar a vida útil dos alimentos
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2.3. COMPOSIÇÃO GASOSA DO AMBIENTE
Ex:
Embalagem a vácuo – em carnes + temperaturas baixas para manter a ação biostática do CO2.
Atmosferas com 10% de CO2 - prolongar o armazenamento de frutas: maçãs e pêras.
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3. IMPORTÂNCIA DOS FATORES
O conhecimento deste fatores permite:
Prever a vida de prateleira;
A estabilidade microbiológica;
Conhecer a capacidade de crescimento, e ou produção de toxinas por microrganismos patogênicos.
Conceito dos obstáculos de Leistner: é o estudo das interações entre os vários fatores intrínsecos e extrínsecos que afetam a capacidade de sobrevivência e de multiplicação dos microrganismos nos alimentos.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASFRANCO, B. D. G. M.; LANDGRAF, M. Microbiologia dos Alimentos. São Paulo: Editora Atheneu,2005.
JAY, M. J. Microbiologia Moderna de los Alimentos. 2.ed. Zaragoza: Editora Acribia, 1978.
MOSSEL, D. A.A.; MORENO GARCIA,B. Microbiologia de los alimentos. Zaragoza: Editora Acribia, 1982.