Fatores Intrínsecos e Extrínsecos dos alimentos

Prévia do material em texto

12/03/2020
1
Nutricionista MSc. Janaina de Arruda Santos 
Fatores Intrínsecos e 
Extrínsecos dos alimentos:
Relação com a susceptibilidade 
a contaminação microbiana
AULA 05 | CONTROLE HIG. E SANIT. DE ALIMENTOS
IBMR, Rio de Janeiro/RJ
2020.1
DESENVOLVIMENTO MICROBIANO
CURVA DE CRESCIMENTO MICROBIANO
12/03/2020
2
DESENVOLVIMENTO MICROBIANO
CURVA DE CRESCIMENTO MICROBIANO
1ª - Fase de latência: conhecida como fase lag. É o momento em que a
célula procura se adaptar ao novo meio e, neste caso, o número de células é
constante.
DESENVOLVIMENTO MICROBIANO
CURVA DE CRESCIMENTO MICROBIANO
1ª - Fase de latência | FASE LAG
Pode ser longa ou curta, de acordo com as características da contaminação.
Exemplo:
Se um microrganismo presente no solo contaminar uma carne, levará um
tempo para se adaptar ao novo substrato, pois terá que começar a produzir
enzimas capazes de digerir nutrientes, como as proteínas.
Porém, se a contaminação da mesma carne for feita através de resíduos de
carne de uma superfície mal higienizada, as bactérias já estarão adaptadas
ao alimento e, assim, vão se multiplicar mais rapidamente.
A contaminação através de resíduos de alimentos (má limpeza e/ou
sanitização deficientes) é muito mais problemática pois encurta a fase lag.
12/03/2020
3
DESENVOLVIMENTO MICROBIANO
CURVA DE CRESCIMENTO MICROBIANO
2ª - Fase logarítmica ou fase exponencial: ritmo de crescimento máximo por
estar adaptado ao meio. O número de células aumenta em progressão
geométrica.
O final desta fase é quando ocorre a utilização de todos os nutrientes.
DESENVOLVIMENTO MICROBIANO
CURVA DE CRESCIMENTO MICROBIANO
3ª - Fase estacionária: a quantidade de célula que se divide equivale ao
número de célula que morre, ou seja, o número de células permanece
constante, uma vez que os nutrientes estão escassos.
12/03/2020
4
DESENVOLVIMENTO MICROBIANO
CURVA DE CRESCIMENTO MICROBIANO
4ª - Fase de destruição: devido às condições adversas do meio a maioria das
células está em processo de morte e o número de células decresce em ritmo
constante.
DESENVOLVIMENTO MICROBIANO
12/03/2020
5
DESENVOLVIMENTO MICROBIANO
A capacidade de sobrevivência ou de multiplicação dos microrganismos
que estão presentes em um alimento depende de uma série de fatores:
Relacionados com características próprias
dos alimentos.
Relacionados com o ambiente em que o
alimento se encontra.
DESENVOLVIMENTO MICROBIANO
INTRÍNSECOS EXTRÍNSECOS
Atividade de água
Potencial de oxirredução
pH
Composição química do 
alimento
Estrutura biológica
Interações entre 
microrganismos
Temperatura
Umidade relativa
Composição gasosa do ambiente
12/03/2020
6
DESENVOLVIMENTO MICROBIANO
FATORES INTRÍNSECOS
FATORES INTRÍNSECOS
ATIVIDADE DE ÁGUA
• Os microrganismos necessitam de água para sua sobrevivência, e para seu
metabolismo e multiplicação esta água deve estar na forma disponível;
• O parâmetro que mede a disponibilidade de água livre em um alimento
denomina-se “atividade de água” Aa ou Aw.
Água pura → aEvidade de água 1,0
Quanto mais próximo de 1,0 mais perecível é o alimento.
Ex: Maçã in natura: 0,9 | Maçã desidratada: 0,6
12/03/2020
7
FATORES INTRÍNSECOS
ATIVIDADE DE ÁGUA
• A Aa é calculada pela fórmula Aw = P/P0 onde:
P = pressão do vapor da solução/substrato
P0 = pressão do vapor de água pura
A água livre de um alimento interfere na multiplicação microbiana pois todas
as reações enzimáticas ou metabólicas ocorrem em ambiente aquoso, além
disso, as trocas entre ambientes internos e externos das células necessitam
de água.
A DIMINUIÇÃO DA Aw AUMENTA A FASE LAG DOS MICRORGANISMOS E 
DIMINUI A VELOCIDADE DE MULTIPLICAÇÃO E DO TAMANHO DA 
POPULAÇÃO MICROBIANA FINAL.
FATORES INTRÍNSECOS
ATIVIDADE DE ÁGUA
• São alguns fatores/recursos utilizados para diminuir a Aw:
 ADIÇÃO DE SOLUTOS: sal, açúcar;
 REMOÇÃO DA ÁGUA: desidratação.
 CONGELAMENTO
Exemplo do dia a dia:
PRODUTO: LEITE
Leite líquido Aw 0,99 muito perecível
Leite condensado Aw 0,83 a 0,90
mais ou menos 
perecível
Leite em pó Aw 0,60 pouco perecível
12/03/2020
8
FATORES INTRÍNSECOS
ATIVIDADE DE ÁGUA
0,60: valor limite de Aw para multiplicação de qualquer microrganismo. 
FATORES INTRÍNSECOS
ATIVIDADE DE ÁGUA
12/03/2020
9
FATORES INTRÍNSECOS
POTENCIAL DE OXIRREDUÇÃO
Os processos de oxidação e redução estão relacionados com a troca de
elétrons entre compostos químicos.
E, o potencial de oxirredução pode ser definido como a facilidade com que
determinado substrato ganha ou perde elétrons e é expresso pelo símbolo
Eh.
• Perda de elétrons: mais oxidado (Eh+)
• Ganho de elétrons: mais reduzido (Eh-)
Microrganismo Eh Exemplos
Aeróbio
Positivo
(Entre +350 e +500)
Bolores, leveduras, muitas bactérias, 
principalmente deteriorantes
Anaeróbio Menor que -150
Algumas espécies de bactérias 
patogênicas e deteriorantes
FATORES INTRÍNSECOS
POTENCIAL DE OXIRREDUÇÃO
A determinação do valor de Eh de um alimento é difícil pois em todo
momento há interação do oxigênio que envolve o alimento, mas de maneira
geral:
Alimento Eh (mV)
Frutas frescas e vegetais +300 a +400
Carnes em grandes pedaços -200
Carne moída +200
Queijos -20 a -200
12/03/2020
10
FATORES INTRÍNSECOS
pH
• É a medida de acidez ou alcalinidade em um alimento.
• O pH afeta a multiplicação de microrganismos de forma muito efetiva;
• A maioria dos patógenos pode se multiplicar em pH entre 4,0 e 9,0;
• Alguns microrganismos deteriorantes específicos conseguem se multiplicar
próximos à 1 ou 11 porém são exceções;
Como o pH vai interferir o microrganismo?
1) Interferindo no funcionamento de enzimas que são necessárias ao
metabolismo do microrganismo;
2) Interferindo no transporte de nutrientes dentro da célula (a maioria das
células apresenta pH intracelular próximo de 6,0 ou 7,0 onde há pleno
funcionamento das suas enzimas).
FATORES INTRÍNSECOS
pH
• Os microrganismos apresentam valores de pH mínimo, ótimo e máximo:
• Bolores e leveduras são mais tolerantes à baixos valores de pH;
• Microrganismos patogênicos apresentam uma faixa de pH ótimo mais
estreita.
12/03/2020
11
FATORES INTRÍNSECOS
pH
Curiosidade:
Carnes provenientes de animais fatigados deterioram-se mais
rapidamente, o pH destas carnes é mais alto do que de animais
descansados;
No pós morte, o glicogênio de reserva é transformado em ácido lático,
que reduz o pH do músculo de cerca de 7,4 para cerca de 5,6 dependendo
do tipo de animal.
Já o animal estressado antes do abate tem seu glicogênio metabolizado,
reduzindo a quantidade de ácido lático que pode ser produzido pós-morte,
logo, a carne ficará com pH mais elevado.
DE FORMA GERAL, A EXPOSIÇÃO DE MICRORGANISMOS A pH NÃO IDEAIS 
RESULTA NO AUMENTO DA FASE LAG, OU SEJA, NA FASE DE ADAPTAÇÃO.
FATORES INTRÍNSECOS
pH | Efeito dos ácidos
Efeito dos ácidos nos microrganismos
• Maior gasto de energia para manter o pH intracelular.
• Desnaturação de proteínas.
• Alteração da atividade das enzimas responsáveis pelas atividades vitais da
célula.
• Menor velocidade de crescimento.
pH > de 4,5 Mais sujeitos ao crescimento microbiano.
pH entre 4,0 e 4,5
Predominância do crescimento de
bolores e leveduras, poucas bactérias
(láticas e espécies de Bacillus).
pH < de 4,0 Crescimento de bolores e leveduras.
12/03/2020
12
FATORES INTRÍNSECOS
pH | Valores aproximados em alguns alimentos:
Alimento pH
Abóbora 5,0 a 5,4
Aipo 5,7 a 6,0
Alface 6,0
Batata 5,3 a 5,6
Tomate 4,2 a 4,3
Ameixa 2,8 a 4,6
Banana 4,5 a 4,7
Laranja (suco) 3,6 a 4,3
Maçã 2,9 a 3,3
Melancia 5,2 a 5,6
Melão 6,3 a 6,7
Uva 3,4 a 4,5
Carne bovina 5,1 a 6,2
Alimento pH
Frango 6,2 a 6,4
Camarão 6,8 a 7,0
Atum 5,2 a 6,1
Caranguejo 7,0
Moluscos 6,5
Ostras 4,8 a 6,3
Peixes frescos 6,6 a 6,8
Salmão 6,1 a 6,3
Creme de leite 6,5
Leite 6,3 a 6,5
Manteiga 6,1 a 6,4
Feijão 4,6 a 6,5
Milho 7,3
FATORES INTRÍNSECOS
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS ALIMENTOS
Além da água, para que a multiplicação microbiana seja possível, nutrientes
devem estar disponíveis.
Cada microrganismonecessita de diferentes substratos para conseguir se
desenvolver, e os principais utilizados são: carboidratos, lipídeos, proteínas,
vitaminas e minerais.
As exigências são de acordo com suas enzimas, que quebram as moléculas
específicas.
Em relação aos minerais, embora necessários em quantidades muito
reduzidas, ainda sim são indispensáveis pois são envolvidos nas reações
enzimáticas. Principais: sódio, potássio, cálcio e magnésio.
12/03/2020
13
FATORES INTRÍNSECOS
FATORES ANTIMICROBIANOS NATURAIS
Existem alguns alimentos que possuem proteção natural contra os
microrganismos, são constituintes antimicrobianos naturais, que apresentam
a capacidade de retardar ou impedir a multiplicação microbiana.
Exemplos:
CONDIMENTOS: óleos essenciais com atividade antimicrobiana
Cravo Eugenol
Alho Alicina
Canela Aldeído cinâmico e eugenol
Mostarda Alil-isotiocianato
Orégano Timol e isotimol
Sálvia Timol
OVOS
Clara do ovo Lisozima, avidina e conalbumina
FATORES INTRÍNSECOS
FATORES ANTIMICROBIANOS NATURAIS
Exemplos:
Além dos fatores antimicrobianos naturais dos alimentos, têm importância
os compostos químicos propositalmente adicionados aos alimentos como
recursos tecnológico para estender sua vida útil: conservantes.
LEITE
Leite de gado bovino
Lactoferrina
Sistema lactoperoxidase
Lisozima
Nisina
FRUTAS E VEGETAIS
Frutas e vegetais em geral Ácido cumárico
Frutas e sementes Taninos
12/03/2020
14
FATORES INTRÍNSECOS
ESTRUTURAS BIOLÓGICAS DOS ALIMENTOS
São incluídas como fatores antimicrobianos naturais dos alimentos, e
funcionam como barreira mecânica para penetração dos microrganismos.
Exemplos:
• Casca de nozes;
• Casca de frutas;
• Casca de ovos;
• Pele de animais;
• Película que envolve sementes.
FATORES INTRÍNSECOS
INTERAÇÃO ENTRE MICRORGANISMOS
Um determinado microrganismo ao se multiplicar produz metabólitos que
podem afetar a capacidade de sobrevivência e multiplicação de outros.
Estas interações podem ser POSITIVAS ou NEGATIVAS.
Exemplo POSITIVO:
Bactérias láticas → produzem ácido lático → tornam pH ácido e inibe o
crescimento de outros microrganismos.
Exemplo NEGATIVO:
Leveduras → degradam ácido lático de alimentos fermentados → alteram o
pH favorecendo crescimento bacteriano e produção de toxinas.
12/03/2020
15
DESENVOLVIMENTO MICROBIANO
FATORES EXTRÍNSECOS
FATORES EXTRÍNSECOS
TEMPERATURA
É o fator ambiental mais importante na multiplicação dos microrganismos.
Diretamente relacionada com o binômio TEMPO x TEMPERATURA.
12/03/2020
16
Fatores que contribuem para a ocorrência de surtos por DTA %
FATORES EXTRÍNSECOS
TEMPERATURA
Fatores relacionados ao 
controle de tempo e 
temperatura de alimentos
Forsythe, Stephen J (2013)
FATORES EXTRÍNSECOS
TEMPERATURA
Há muita controvérsia sobre a classificação dos microrganismos de acordo
com a temperatura ideal de multiplicação, a mais aceita costuma dividir os
microrganismos nos seguintes grupos:
Os psicrófilos e psicrotróficos multiplicam-se bem em alimentos
refrigerados, ex.: Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Micrococcus.
GRUPOS T°C mínima T°C ótima T°C máxima
PSICRÓFILOS 0 a 5°C 10 a 15°C 15 a 20°C
PSICROTRÓFICOS 0 a 5°C 20 a 30°C 30 a 35°C
MESÓFILOS 5 a 25°C 25 a 40°C 40 a 50°C
TERMÓFILOS 35 a 45°C 45 a 65°C 60 a 90°C
12/03/2020
17
FATORES EXTRÍNSECOS
TEMPERATURA
Os mesófilos correspondem à maioria dos que são de importância em
alimentos e inclusive neste grupo estão a maior parte dos patógenos.
Os termófilos englobam dentre os microrganismos de interesse em
alimentos algumas espécies de Bacillus e Clostridium.
Os bolores são capazes de crescer em ampla faixa de temperatura e muitos
crescem inclusive em temperatura de refrigeração.
Já as leveduras não toleram bem temperaturas altas, preferindo as faixas dos
psicrófilos, psicrotróficos e mesófilos.
FATORES EXTRÍNSECOS
UMIDADE RELATIVA DO AMBIENTE
A umidade relativa do ambiente (UR) influencia na Aa do alimento.
 Alimentos conservados em ambiente com UR superior à sua tendem a
absorver umidade do ambiente, causando aumento da sua Aa.
 Alimentos conservados em ambiente com UR inferior à sua tendem a
perder água, causando diminuição da sua Aa.
As alterações dos valores de Aa influenciarão por consequência a capacidade
de multiplicação dos microrganismos.
12/03/2020
18
FATORES EXTRÍNSECOS
COMPOSIÇÃO GASOSA DO AMBIENTE
A composição gasosa do ambiente que está o alimento afeta o tipo de
microrganismo nele predominante. O composto mais importante para o
crescimento dos microrganismos é o O2.
 A presença de altas concentrações de O2 favorece o crescimento de
microrganismos aeróbios;
 Baixas concentrações de O2 favorecem a predominância de anaeróbios.
Além do O2 o CO2 tem conhecidos efeitos inibidores sobre o crescimento
microbiano, e sua ação é influenciada principalmente por temperatura,
quanto mais baixa, mais intenso é seu efeito.
A ação do CO2 também depende de outros fatores como pH e Aa do
alimento.
FATORES EXTRÍNSECOS
COMPOSIÇÃO GASOSA DO AMBIENTE
No dia a dia os exemplos mais comuns sobre utilização da composição
gasosa relacionada à conservação de alimentos são:
 Utilização de embalagens à vácuo, especialmente para carnes;
 Utilização de embalagens sob atmosfera modificada – onde o oxigênio é
substituído por outros gases;
Combinações mais utilizadas: entre oxigênio, nitrogênio e gás carbônico.
Não são tóxicos e aumentam shelf life
12/03/2020
19
FATORES EXTRÍNSECOS
TEORIA DOS OBSTÁCULOS DE LEISTNER
O estudo das interações entre os fatores intrínsecos e extrínsecos que
afetariam a capacidade de sobrevivência e multiplicação dos microrganismos
deu origem ao conceito dos obstáculos de Leistner
1) Todos os fatores agindo em parcelas iguais;
2) Determinado n° de barreiras seria o suficiente para conter a multiplicação dos
microrganismos;
3) Um único fator intrínseco sendo suficiente para manter a estabilidade quando
há uma carga microbiana inicial baixa;
FATORES EXTRÍNSECOS
TEORIA DOS OBSTÁCULOS DE LEISTNER
4) Nenhuma barreira suficiente quando a carga microbiana inicial for alta;
5) Quando o produto é enriquecido com nutrientes há um efeito trampolim no
crescimento microbiano e deve-se aumentar a intensidade dos obstáculos;
6) Utilização de estratégias que vão afetar o metabolismo dos microrganismos e
assim utilizam-se menos barreiras;
7) Estabilidade do produto garantida por obstáculos agindo em sinergia.
12/03/2020
20
FATORES EXTRÍNSECOS
TEORIA DOS OBSTÁCULOS DE LEISTNER
O conceito dos obstáculos deu origem à tecnologia dos obstáculos que se
baseia na utilização simultânea de mais de uma forma de controle
microbiano nos alimentos, como por exemplo a salga, acidificação,
processamento térmico, adição de conservantes, etc.
Os objetivos no geral são:
 Ter produtos mais estáveis;
 Prolongar vida de prateleira;
 Garantir alimentos seguros aos consumidores.
Até os dias atuais são utilizados recursos tecnológicos na produção de
alimentos que combinam 2 ou mais obstáculos.
IMPORTANTE LEMBRAR! Independente do uso de tecnologias, devem ser
controlados na produção dos alimentos a prevenção de fontes de
contaminação, higiene de forma geral e fatores extrínsecos!