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Tecnologia de Produtos de Origem Animal DETERIORAÇÃO MICROBIANA DOS ALIMENTOS Microrganismos patogênicos: causam as doenças transmitidas por alimentos. Geralmente não alteram características visíveis do alimento -INTOXICAÇÃO: a toxina formada pelo microrganismo causa o quadro clínico. Ocorre quando uma pessoa ingere alimentos com substâncias tóxicas, incluindo as toxinas produzidas pelos microrganismos, como bactérias e fungos. EX: botulismo -TOXINFECÇÃO: quando se ingere o alimento com o microrganismo, e no interior do hospedeiro este produz uma toxina. São doenças que resultam da ingestão de alimentos que apresentam organismos prejudiciais à saúde e que liberam substâncias tóxicas. Ex: cólera -INFECÇÕES: ingere-se o microrganismo, que produz um quadro infeccioso de acordo com o seu mecanismo de ação. Ingestão de alimentos que contenham organismos prejudiciais à saúde. Ex: salmonelose MULTIPLICAÇÃO MICROBIANA: A capacidade de sobrevivência/multiplicação dos microrganismos depende de uma série de fatores FATORES INTRÍNSECOS: características inerentes aos próprios alimentos que têm grande influência no tipo e diversidade microbiana capaz de se desenvolver nos produtos → atividade de água (aw)= quantidade de água disponível para crescimento microbiano e outras funções biológicas, como reações enzimáticas e químicas. Depende das interações com os componentes dos alimentos, não apresentando, necessariamente, uma relação direta com a umidade do produto. -os valores variam de 0 a 1. O valor limitante para a multiplicação de microrganismos é 0,6 -desidratação: forma de aumentar a vida útil de diversos alimentos -alimentos com aw alta, como os produtos frescos: deterioração mais rápida, devido à multiplicação acelerada das bactérias -cada microrganismo apresenta valores mínimos, ótimos e máximos de aw para seu desenvolvimento. Bactérias requerem maiores valores de Aa em relação aos fungos -diminuição da aw: provoca um aumento na fase lag do crescimento microbiano; diminuição da velocidade de multiplicação e afeta negativamente o tamanho final da população microbiana 0,98 e acima: carnes frescas e peixes frescos; frutas e vegetais; leite; vegetais enlatados em salmoura e frutas enlatadas em xarope leve. Permitem o crescimento de bactérias patogênicas e microrganismos deteriorantes Abaixo de 0,93 até 0,85: carne seca; presunto; leite condensado; queijo cheddar maturado. Muitos bolores que possuem micotoxinas podem se desenvolver nestas condições, mas apenas uma bactéria patogênica conhecida (“Staphylococcus aureus”) Abaixo de 0,85 até 0,60: frutas desidratadas; farinhas; cereais; geleias; melado; pescado; nozes. Bactérias patogênicas não se desenvolvem nestes intervalos de aw, mas pode ocorrer deterioração provocada por microrganismos xerofílicos, osmofílicos ou halofílicos Abaixo de 0,6: chocolate; mel; biscoitos; leite em pó; vegetais desidratados. Microrganismos não se multiplicam abaixo de 0,6 aw, mas podem permanecer viáveis por um tempo prolongado Microrganismos que crescem em condições extremas: halófilos; xerófilos e osmófilos. São microrganismos cujo crescimento pode ocorrer a níveis muito baixos de aw. -halófilos= incapazes de se desenvolver em meios sem cloreto de sódio e frequentemente exigem altos teores desta substância para seu desenvolvimento. São geralmente bactérias e comumente mais tolerantes ao sal que que organismos não halófilos -Xerófilos= microrganismos que se desenvolvem mais velozmente sob condições relativamente secas ou capazes de se desenvolver sob atividades de água abaixo de 0,85. São bolores e leveduras -Osmófilos= são capazes de se desenvolver em ambientes de alta pressão osmótica. Leveduras tolerantes ao açúcar. → acidez ou pH= microrganismos possuem pH mínimo, ótimo e máximo para multiplicação. A maioria dos deterioradores se multiplica otimamente em pH próximo à neutralidade (6,5 a 7,5). Quando o pH é desfavorável, há aumento da fase lag -alimentos de BAIXA acidez= pH superior a 4,5. São os mais propícios à multiplicação microbiana e, portanto, à deterioração -alimentos ÁCIDOS= pH entre 4,0 e 4,5. Predominam leveduras, bolores e poucas espécies bacterianas, principalmente bactérias láticas e algumas espécies de Bacillus -alimentos MUITO ÁCIDOS= pH inferior a 4,0. Restrito a bolores e leveduras pH diferente do neutro: A capacidade de multiplicação dos microrganismos depende de sua capacidade de modificar o pH adverso. -pH ácido: aminoácido-descarboxilase dos microrganismos são ativadas, resultando na produção de aminas que aumentam o pH -pH alcalino: aminoácido-desaminase dos microrganismos são ativadas, resultando na produção de ácidos orgânicos que reduzem o pH → potencial de oxirredução (Eh)= mede a capacidade de um sistema em trocar elétrons entre substâncias químicas que se tornam oxidadas ou reduzidas, conforme o potencial. Quando o substrato perde elétrons, está oxidado, apresentando um potencial positivo (maior a quantidade de oxigênio) e quando recebe elétrons está reduzido, apresentando potencial negativo (menor quantidade de oxigênio) -Quando ocorre a transferência de elétrons de um composto para outro, estabelece-se uma diferença de potencial entre os mesmos que pode ser medida com instrumentos apropriados, expressa em volts (V) ou milivolts (mV) -microrganismos aeróbios (maior parte dos bolores, algumas leveduras oxidativas e bactérias deterioradoras): requerem Eh positivo para crescimento -microrganismos anaeróbios: não toleram Eh positivos. Bactérias do gênero Clostridium -microrganismos anaeróbios facultativos: bactérias da família Enterobacteriaceae e bactérias láticas -microrganismos microaerofílicos: requerem condições ligeiramente reduzidas, como os lactobacilos e estreptococos -A composição química do alimento, assim como as condições de estocagem influenciam no Eh. Ex: Alimentos frescos, como os de origem vegetal, normalmente possuem Eh entre +300 e +400mV, sendo deteriorados por bactérias e bolores aeróbios -O processamento por calor pode afetar os compostos redutores, alterando o Eh → composição química (presença de nutrientes). O crescimento microbiano depende diretamente da presença de nutrientes disponíveis para síntese de componentes celulares e produção de energia. A composição química do alimento determina o tipo de microrganismo que ele poderá conter -fontes de energia para os microrganismos: açúcares, álcoois, aminoácidos e lipídeos -fontes de nitrogênio: aminoácidos, nucleotídeos, peptídeos e proteínas complexas -vitaminas: complexo B, biotina e ácido pantotênico -sais minerais: Na, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, P e S → presença de antimicrobianos naturais: substâncias naturalmente presentes em alguns alimentos, com capacidade de retardar ou impedir multiplicação microbiana. EX: cravo (eugenol); alho (alicina); canela (aldeído cinâmico e eugenol); orégano (timol e isotimol); mostarda (alil-isotiocianato) -clara do ovo: lisozima (capaz de destruir a parede celular bacteriana), avidina e conalbumina -leite: lactoferrina; lisozima; nisina; imunoglobinas; macrófagos e linfócitos. SLP (sistema lactoperoxidase: libera oxigênio pela quebra de peróxidos, promovendo a oxidação de grupos SH de enzimas vitais para o microrganismo). É bactericida para as bactérias gram- negativas e bacteriostático (detém o crescimento, dificultando sua proliferação) para as gram-positivas -barreiras mecânicas: casca de frutas e ovos, pele dos animais etc. → Interação entre os microrganismos: Os microrganismos, ao se multiplicarem, produzem metabólitos que podem afetar (positiva ou negativamente) a capacidade de sobrevivência e multiplicação de outros microrganismos -bactérias láticas: seu produto (ácido lático) pode alterar o pH do alimento, tornando-o ácido demais para outros microrganismos -formação de compostosalcalinos (aminas): aumentam o pH -tiamina e triptofano: produzidas por Pseudomonas aeruginosa (essenciais para S.aureus) bacteriocinas= substâncias produzidas por microrganismos com atividade bactericida. São consideradas conservadores “naturais” bacteriocinas e bactérias produtoras de bacteriocinas têm sido utilizadas na indústria de alimentos no intuito de controlar o desenvolvimento de microrganismos patogênicos e/ou deteriorantes exclusão competitiva: adição de microrganismos inofensivos a um produto pode estimular o processo competitivo existente entre os componentes da microbiota presente → os microrganismos patogênicos podem ficar desfavorecidos na competição e serem eliminados ou terem a população reduzida. EX: para prevenir Salmonella e Campylobacter em frangos: colonização da superfície epitelial do trato gastrintestinal de aves recém nascidas com microrganismos inócuos FATORES EXTRÍNSECOS: relacionados ao ambiente em que o alimento está exposto → temperatura ambiental: fator ambiental mais importante que afeta a multiplicação de microrganismos (faixa bastante ampla) -psicrófilos e psicrotróficos multiplicam-se bem em temperatura de refrigeração, sendo os principais agentes de deterioração de carnes, pescados, ovos e aves. EX: Pseudomonas; Flavobacterium; Micrococcus -mesófilos: maioria dos microrganismos patogênicos e importantes para os alimentos -termófilos importantes em alimentos: Bacillus e Clostridium -os fungos crescem em faixa de temperatura mais ampla que as bactérias - muitos se multiplicam em alimentos refrigerados. Leveduras não toleram bem temperaturas altas, são predominantemente mesófilas e psicrófilas → umidade relativa do ambiente (UR): apresenta estreita correlação com a atividade de água -quando o alimento está em equilíbrio com a atmosfera: UR= Aa x 100 -UR do ambiente > Aa do alimento: o alimento absorve umidade do ambiente, causando um aumento em sua Aa -UR do ambiente <Aa do alimento: o alimento perde água, causando diminuição em sua Aa → atmosfera gasosa: Pode determinar os tipos de microrganismos que poderão predominar: aeróbios ou anaeróbios -atmosfera modificada: O2 é total ou parcialmente substituído por outros gases (atmosfera controlada contendo composições diferentes de gases) → aumentar a vida útil -embalagem a vácuo: bastante empregadas em carnes Experimento aula: após 14 dias PÃO CONTROLE: sem alterações visíveis (utilização de conservantes). O objetivo destes conservantes, no pão, é conter a proliferação de bolores (menos exigentes em relação aos nutrientes, só necessita de oxigênio). PÃO COM ÁGUA: Aumentou a atividade de água. A quantidade de conservantes não foi suficiente para conter a proliferação de microrganismos PÃO COM LEITE: Aumentou a quantidade de nutrientes e atividade de água, deixando o meio mais propenso à proliferação de bactérias, que vão produzindo metabólitos que podem modificar o ambiente. Alteração de odor e aspecto do leite, presença de bolor. PÃO + SOLUÇÃO SALINA 10%: Ao aumentar a salinidade, diminui-se a atividade de água, conservando o alimento. Poderia haver crescimento de microrganismos halofílicos (alta concentração de sal). PÃO + SOLUÇÃO DE SACAROSE 20%: Aumenta a quantidade de carboidrato. Crescimento de bolor (aumento da quantidade de nutrientes) , e poderia haver crescimento de microrganismos osmófilos (alta concentração de açúcar) PÃO + SOLUÇÃO DE SACAROSE 60%: Não houve crescimento de microrganismos pois o açúcar aumentou a vida útil do alimento PÃO + VINAGRE: Avaliação de pH, classificado em muito ácido. Crescimento de bactérias e leveduras CURVA DE MULTIPLICAÇÃO DOS MICRORGANISMOS: Encontrando substrato adequado ao seu crescimento e multiplicação, os microrganismos iniciam sua proliferação, que se processa em etapas sucessivas e em diferentes graus de intensidade AB: Fase de Latência (lag phase): não há multiplicação de microrganismos. Adaptação ao meio BC: Fase logarítmica (fase log): desenvolvimento máximo e constante. Fase de maior atividade microbiana e maior consumo de nutrientes CD: Fase estacionária: o número de microrganismos se estabiliza. Esgotamento de nutrientes e própria ação metabólica DE: Fase de destruição: o número de células viáveis decresce de forma constante até seu nível mais baixo Principal objetivo da conservação de alimentos: extensão da fase latência, reduzindo o grau de contaminação inicial e criando condições desfavoráveis ao microrganismo TEORIA DOS OBSTÁCULOS DE LEISTNER: Estudo dos efeitos interativos entre os vários fatores intrínsecos e extrínsecos: aditivo; sinergismo e antagonismo. Deu origem a tecnologia dos obstáculos: utilização simultânea de mais de uma forma de controle microbiano nos alimentos, com o objetivo de obter produtos alimentícios saudáveis, de prolongada vida de prateleira e seguros à saúde do consumidor Exemplo 1: cada um dos fatores contribui com parcela igual no retardamento do crescimento microbiano, até que esse crescimento é completamente bloqueado, então o alimento é estável e seguro. Modelo teórico, de ocorrência pouco provável. Exemplo 2: os quatro fatores são suficientes para garantir estabilidade microbiana Exemplo 3: um único fator intrínseco (aW) pode ser suficiente para manter a estabilidade do alimento, se a carga microbiana inicial for baixa Exemplo 4: carga microbiana inicial elevada: os quatro fatores são insuficientes para controlar o desenvolvimento microbiano → produto com vida útil curta ou enfermidade transmitida por alimento Exemplo 5: produto enriquecido com mais nutrientes → efeito trampolim no crescimento microbiano. A intensidade dos obstáculos deve ser aumentada para que impeçam o desenvolvimento microbiano Exemplo 6: microrganismos injuriados: menos obstáculos podem ser suficientes Exemplo 7: os obstáculos agem sinergisticamente. O efeito final é mais eficiente do que os obstáculos agindo individualmente MÉTODOS DE CONSERVAÇÃO DOS ALIMENTOS Objetivos: dilatar “vida de prateleira” e manter, por maior tempo possível, as características e valor nutritivo, estabilizando a oferta de produtos Alteração dos alimentos: processos físicos, químicos e biológicos que alteram as qualidades sensoriais e de sanidade. Grau depende da composição, presença de enzimas e microrganismos Conservação: proteção do alimento contra ação de microrganismos, assegurando características que ostentavam em seu estado original (caracteres sensoriais e valores nutritivos). Métodos baseados na eliminação total dos microrganismos ou supressão de um ou mais fatores essenciais, tornando o ambiente desfavorável para manifestações vitais. Precárias condições não são corrigidas por processos de conservação -Estratégias contra os microrganismos: (1) impedir que cheguem ao produto; (2) destruí-los caso já tenham atingido o alimento; (3) impedir sua multiplicação Eliminar o microrganismo Tornar o ambiente desfavorável Pasteurização: Tratamento térmico relativamente suave, utilizando temperaturas inferiores a 100ºC. Este método inativa as enzimas e destrói os microrganismos sensíveis a temperaturas mais elevadas, sem modificar o valor nutritivo e as características sensoriais do alimento, permitindo apenas o prolongamento da sua “vida de prateleira”. Leite, creme de leite, manteiga, sorvetes, ovos, suco de frutas Aplicado em alimentos ácidos ou muito ácidos, conservados sob refrigeração/congelamento e aos submetidos a concentração e desidratação. Ex: pasteurização do leite, vinagres e sucos Indicações: -substratos favoráveis para microrganismos mesófilos -líquidos de pH ácido -produtos em que altas temperaturas provocam danos de qualidade -necessidade de destruição de agentes competitivos (facilita a fermentação benéfica) Pasteurizaçãodo leite: Destrói esporos de Mycobacterium tuberculosis e Coxiella burnetti -microrganismos sobreviventes: (1) termodúricos= sobrevivem, mas não se multiplicam nesta temperatura (Lactobacillus e Streptococcus); (2) termófilos= sobrevivem e se multiplicam bem em altas temperaturas (Bacillus e Clostridium) Apertização/Enlatamento/Esterilização: Processo térmico aplicado a um alimento convenientemente acondicionado em uma embalagem hermética, resistente ao calor , a uma temperatura e um período cientificamente determinados, para atingir a esterilização comercial (não é possível chegar ao zero absoluto) Aquecimento do produto já elaborado, envasado em latas, vidros, plásticos ou outros materiais e relativamente isentos de ar Esterilização: (1) Tipos: alta pressão (autoclaves), UAT (Ultra-alta-temperatura) 145º C por 3 seg (2) Fora dos envases: após o processo, é resfriado e envasado em recipientes estéreis (3) apertização: aquecimento do produto já elaborado (latas, vidros, plásticos). Temperatura acima de 100ºC -120º C, dependendo do equipamento (4) Armazenamento em temperatura ambiente Operações tecnológicas fundamentais do enlatamento: Preparação da matéria prima pré-cozimento e adição de ingredientes enlatamento exaustão fechamento/recravação pesagem e lavagem dos envases cheios esterilização esfriamento dos envases secagem das latas proteção externa da lata e rotulagem prova de estufa/incubação/estabilidade acondicionamento e armazenagem Radiação: Processo físico de tratamento que consiste em submeter o alimento já embalado ou a granel, a doses controladas de radiação ionizante, com finalidade sanitária, fitossanitária e/ou tecnológica. -destruir insetos, microrganismos patogênicos, fungos e leveduras, especialmente em alimentos que são consumidos crus ou parcialmente processados. Também pode ser aplicada nos alimentos enlatados e congelados -retardo de maturação e senescência de frutas e inibição de brotamento de bulbos e tubérculos -melhorar determinados caracteres organolépticos dos alimentos (exaltação do aroma, sabor e cor) -pode ser usado como meio direto ou como complemento para reforçar a aplicação de outros métodos Radurização: dose baixa; reduz microrganismos viáveis deteriorantes – inibe brotamento da cebola, batata e alho; retarda maturação e deterioração de frutas e hortaliças; age sobre insetos infestadores de cereais e leguminosas Radiciação: doses médias; ação de pasteurização. Controla presença de salmonelas; retarda deterioração de pescados; empregadas em sucos de fruta Radapertização: doses altas; ação de esterilização comercial; utilizada em carnes Salga: Retira umidade do produto alimentício (20 a 30%) a partir da superfície e penetra até a concentração ficar aproximadamente igual em toda a extensão (4,3%) A temperatura ótima para a penetração do sal está em torno de 15ºC (influenciada também pelo tamanho dos cristais) Algumas proteínas são desnaturadas durante a salga, e se forem solúveis em solução salina, poderão ser perdidas Salga em salmoura: mais simples. Produto é mantido numa imersão em solução salina -pode-se utilizar agulhas longas/injeções pelo sistema arterial para penetrar melhor o sal -na produção de charque se usa salmoura e, em seguida, salga seca Sal: impede desenvolvimento microbiano por elevação da pressão osmótica do produto e desidratação -resulta em produtos secos, de textura inadequada, pouco palatáveis -oxida a mioglobina, conferindo coloração escura na carne (metamioglobina) -5% de sal inibe completamente o desenvolvimento de bactérias anaeróbias e 10% inibe as bactérias em geral -alta concentração de NaCl (20%) resulta em plasmólise do microrganismo e da célula da carne com desidratação Liofilização: Processo de desidratação usado para preservar alimentos perecíveis, princípios ativos, bactérias etc. A água é retirada por sublimação -Alimento é congelado, passa por um processo de aplicação de vácuo (facilitando a sublimação) e aumento gradativo da temperatura, reduzindo a pressão circunvizinha – permite que a água congelada no material passe da fase sólida ao gás, sem degradar as propriedades nutritivas -Tratamento prévio: vegetais (branqueamento); carnes (pré-cozimento) -A liofilização tende a danificar menos o tecido vegetal que está sendo desidratado (não utiliza altas temperaturas) Secagem: removendo-se grande parte da água, a deterioração torna-se mais lenta, concentrando os componentes do sabor Cura: conservação de um produto por adição de sal, compostos fixadores de cor (nitratos e/ou nitritos), açúcar e condimentos, obtendo melhora das propriedades sensoriais -Conservar a carne por um período mais longo -Qualidades sensoriais: sabor, aroma, coloração vermelha ou rósea -Açúcar: cria condições redutoras que retardam a oxidação, estabilizam o ferro, influenciando na coloração Nitratos e nitritos: NaNO3 (nitrato de sódio) e NaNO2 (nitrito de sódio).Utilizados em formulações de cura para carne -estabilizam a cor vermelha -inibem alguns microrganismos deteriorantes e patogênicos -contribuem para o desenvolvimento do sabor -retarda a rancificação -a atividade do meio aumenta à medida que o pH cai Bactérias utilizam nitrato como aceptor final de elétrons, reduzindo-o a nitrito (altamente reativo, funciona como agente oxidante ou redutor) Em meio ácido, o nitrito oxida mioglobina oximioglobina metamioglobina nitrosilmioglobina (cor vermelho escura). Após cozimento nitrosohemacromo (coloração rósea) Fermentação: Utiliza o crescimento controlado de microrganismos selecionados, capazes de modificar sua textura, sabor e aroma, como também suas necessidades nutricionais -Fermentação lática: preservação dos alimentos. O ácido lático é produzido pela ação das bactérias sobre os açúcares, fornecendo sabor característico ao produto -Fermentação de produtos pouco ácidos (leite e carnes): aumentar a concentração de microrganismos fermentadores, para reduzir o tempo de fermentação e inibir o crescimento de germes patogênicos e deterioradores. Adiciona-se uma determinada quantidade de microrganismos selecionados para iniciar a fermentação (“cultura starter”) Defumação: Aplicação no alimento de fumaça produzida pela combustão incompleta de algumas madeiras conferir aroma, sabor e cor característicos e prolongar a vida útil Ação da fumaça sobre as carnes: ação secativa, sobretudo das superfícies; barreira contra penetração microbiana; ação antioxidante dos componentes fenólicos, retardando a rancificação oxidativa e hidrolíticas Refrigeração: processo de conservação a baixas temperaturas (características do produto fresco) -Método temporário: a atividade enzimática e microbiana não é evitada, apenas retardada -Processo caro: o produto deve ser mantido a baixas temperaturas até seu consumo e em geral, é utilizada em combinação com outras técnicas de conservação Aditivos: Substâncias não nutritivas com a finalidade de melhorar a aparência, sabor, textura e tempo de armazenamento. A legislação determina a quantidade que pode ser utilizada Modo como se apresentam: (1) Intencionais – colocados para finalidade (optativos ou obrigatórios); (2) Incidentais – substâncias residuais encontradas em alimentos através de práticas inadequadas nas fases de processamento, migração de embalagens, tratamento nos animais
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