AULA 03 - FATORES DE CRESCIMENTO MICROBIANO (1)

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FATORES DE CRESCIMENTO MICROBIANO
PROFª DRª. CARLA LAÍNE SILVA LIMA
CENTRO UNIVERSITÁRIO MAURÍCIO DE NASSAU
CURSO DE GRADUAÇÃO EM NUTRIÇÃO
DISCIPLINA DE MICROBIOLOGIA DOS ALIMENTOS
O QUE VEREMOS HOJE?
FATORES INTRÍNSECOS
 
FATORES EXTRÍNSECOS
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Capacidade de sobrevivência ou multiplicação dos microrganismos
Alimentos 
Fatores
Depende
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Fatores
Características do próprio alimento
Intrínsecos 
Relacionados ao ambiente em que o alimento se encontra
Extrínsecos 
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FATORES INTRÍNSECOS E EXTRÍNSECOS 
Tipo de alimento + condições ambientais regulam a multiplicação;
Fatores inerentes ao alimento;
Fatores inerentes ao ambiente;
INTRÍNSECOS
EXTRÍNSECOS
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FATORES INTRÍNSECOS
Atividade de água (Aw)
Acidez (pH)
Potencial de oxirredução (Eh)
Composição química
Fatores antimicrobianos naturais
Interações entre microrganismos
FATORES EXTRÍNSECOS
Temperatura ambiental
Umidade relativa do ar
Composição gasosa do ambiente
FAZER O DESENHO NO QUADRO  ESQUEMA INTRINSECO E EXTRINSECO
ATIVIDADE DE ÁGUA (Aw)
Principal determinante da sobrevivência, crescimento e desenvolvimento dos microrganismos;
Os microrganismos necessitam de água para suas atividades metabólicas;
Vapor da água do alimento/ vapor da água pura na mesma temperatura. varia de 0 a 1.
ÁGUA LIGADA
Ligada a macromoléculas por forças físicas, não está livre para agir como solvente ou para participar de reações químicas e, portanto, não pode ser aproveitada pelos microrganismos. 
ÁGUA LIVRE
Fracamente ligada ao substrato e que funciona como solvente, permitindo o crescimento dos microrganismos e reações químicas.
ATIVIDADE DE ÁGUA (Aw)
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Parâmetro que mede a disponibilidade de água em um alimento 
ÁGUA LIVRE
Atividade de água (Aw) 
ATIVIDADE DE ÁGUA (Aw)
ATIVIDADE DE ÁGUA
Aw = P 
 		P0 
P = pressão parcial de vapor da água no alimento
P0 = pressão de vapor da água pura
Determinada temperatura.
	Aw varia de 0 e 1
Valores de Aw de alguns alimentos
ATIVIDADE DE ÁGUA (Aw)
Alimentos frescos → Aw > 0,95.
Microrganismos: valor mínimo, máximo e ótimo.
Aa água pura = 1 → sem crescimento.
Valor máximo, ligeiramente, < 1,0.
Bactérias requerem Aa mais alta que fungos.
ATIVIDADE DE ÁGUA (Aw)
Gram(-) são mais exigentes que Gram(+);
Maioria das bactérias deteriorantes não multiplica Aw< 0,91
Maioria dos fungos 0,80 (pão)
0,60 é o valor limite para a multiplicação de qualquer microrganismo. 
Valores mínimos de Aw para alguns microrganismos
	Grupos de 
microrganismos	Aw mínimo
	Maioria das bactérias	0,91
	Maioria das leveduras	0,88
	Maioria dos bolores	0,80
	Bactérias halofílicas
(capacidade de crescer em ambientes com elevada concentração salina)	0,75
	Bolores xerofílicos
(capacidade de crescer em ambientes secos)	0,65
	Leveduras osmofílicas
(capacidade de crescer em ambientes com alta pressão osmótica )	0,61
Halofílicos = capacidade de crescer em ambientes com elevada concentração salina
Xerofílicos = capacidade de crescer em ambientes secos
Osmofílicos = capacidade de crescer em ambientes com alta pressão osmótica 
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ATIVIDADE DE ÁGUA (Aw)
Variável: dependendo de outros fatores;
Efeito da ↓Aa = ↑ fase lag e ↓ Velocidade de multiplicação e tamanho da população final;
ATIVIDADE DE ÁGUA (Aw)
Leveduras osmofílicas: acumulam álcoois polihídricos (glicerol), para efetuar a regulação da pressão osmótica; 
Bactérias halofílicas: regulação pela capacidade de acumular Cloreto de potassio (neutraliza);
Alguns têm multiplicação normal, mas certos metabólitos não são produzidos (enterotoxinas – Ex.: S. aureus).
pH (POTENCIAL HIDROGENIÔNICO)
O pH mede a concentração de H+ de um alimento ou solução;
É um indicador de acidez ou alcalinidade dos alimentos.
pH
A maioria dos microrganismos multiplica melhor em pH próximo da neutralidade (6,5 a 7,5);
Alguns são favorecidos em pH baixo → bactérias láticas 
Bolores e leveduras → maior tolerância ao pH mais baixo
Tolerância (↓pH): bolores> leveduras > bactérias; 
Bactérias patogênicas: mais exigentes. 
VALORES DE PH PARA MULTIPLICAÇÃO DE ALGUNS MICRORGANISMOS
	Grupos de microrganismos	pH mínimo	pH ótimo	pH máximo
	Maioria das bactérias	4,5	6,5 a 7,5	9,0
	Maioria das leveduras	1,5 a 3,5	4,0 a 6,5	8,0 a 8,5
	Maioria dos bolores	1,5 a 3,5	4,5 a 6,8	-
pH
pH inferior em que a proliferação bacteriana é possível.
Bolores e leveduras 
pH
pH susceptível à multiplicação de todos os m.o
Animais fadigados 
Animais descansados 
X
↓pH:  ↑mobilização do músculo ↑íons de H
DFD = DARK, FIRM, DRY = ESCURA, FIRME E SECA;
PSE = PALE, SOFT, EXUDATIVE = PÁLIDA, FLÁCIDA E BAIXA RETENÇAO DE ÁGUA
CLASSIFICAÇÃO DOS ALIMENTOS
Alimentos de baixa acidez (pH > 4,5) 
Mais sujeitos a multiplicação microbiana, tanto de espécies patogênicas quanto de espécies deteriorantes.
Alimentos ácidos (pH entre 4,0 a 4,5) 
Predominância de crescimento de leveduras, bolores e algumas poucas espécies de bactérias (láticas e algumas espécies de Bacillus) 
Alimentos muito ácidos (pH < 4,0) 
Desenvolvimento microbiano. fica restrito quase exclusivamente a bolores e leveduras. 
pH dos alimentos
	Alimento		pH
	Vegetais	Abóbora	5,0 a 5,4
		Alface 	6,0
		Batata	5,3 a 5,6
		Beterraba 	4,2 a 4,4
		Tomate 	4,2 a 4,3
	Frutas	Banana	4,5 a 4,7
		Maçã	2,9 a 3,3
		Uva	3,4 a 4,5
	Carnes	Bovina	5,1 a 6,2
		Frango 	6,2 a 6,4
	Laticínios 	Leite	6,3 a 6,5
		Queijo 	4,9 a 5,9
Fonte: Jay (1992)
Efeitos do pH sobre os microrganismos
Afeta a respiração celular;
Desnaturação das proteínas e enzimas da membrana celular;
Transporte de nutrientes para dentro da célula;
Alteração do metabolismo celular;
Maior gasto de energia devido a tentativa de tornar o pH do meio favorável ao microrganismo;
Retardo do crescimento dos microrganismos.
Aumento da fase lag.
pH
Microrganismo em pH adverso → capacidade de multiplicação depende de sua capacidade de modificar o pH;
pH ácido → aminoácido-desaminases são ativadas  → aminas →↓pH
pH alcalino → aminoácido-descarboxilases são ativadas→ ácidos orgânicos → ↑pH
Potencial de oxirredução (Eh) 
É um processo de troca de elétrons entre compostos químicos.
Capacidade de certos substratos em receber ou doar elétrons:
o elemento que doa elétrons é oxidado, quanto mais oxidado é o composto, mais positivo é seu Eh;
o elemento que ganha elétrons é reduzido, quanto mais reduzido é o composto, mais negativo é seu Eh.
Potencial de oxirredução (Eh)
Processos de oxidação e redução
Troca de elétrons
Facilidade com que determinado substrato ganha ou perde elétrons
Potencial de oxirredução: 
Mais oxidado (Eh ++++); Mais reduzido (Eh - - - -)
Depende
Composição química / Pressão parcial O2
Armazenamento
Potencial de oxirredução (Eh)
Microrganismos aeróbios : positivos
Eh +350 e +500mV
Bolores, leveduras oxidativas, e muitas bactérias (deteriorantes e patogênicas)
Microrganismos anaeróbios: negativo
Eh < -150mV
Bactérias patogênicas (C. botulinum) e deteriorantes.
Microrganismos microaerófilos
Condições ligeiramente reduzidas
Lactobacilos e estreptococos
Potencial de oxirredução (Eh)
Composição química 
Para que a multiplicação dos microrganismos seja possível deve haver a disponibilidade de nutrientes:
Água
Fonte de energia
→ Açúcares, álcoois e aminoácidos;
→Açúcares complexos: amido e celulose
→ Lipídios (nº reduzido)
Numero reduzido de m.o com capacidade de utilizar lipídeos como fonte de energia 
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Fonte de nitrogênio
Aminoácidos
Peptídeos e proteínas
Nucleotídeos 
Vitaminas
Complexo B, biotina e ácido pantotênico
Bactérias Gram-positivas mais exigentes em suas necessidades vitamínicas que as Gram-negativas.
Gram-negativas + bolores: capazes de sintetizar todos os fatores de crescimento.
COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Sais minerais
Sódio, potássio, cálcio e magnésio
Ferro, cobre, manganês, molibidênio, zinco, cobalto, fósforo e enxofre
A estabilidade dealguns alimentos resistirem aos ataques de microrganismos se deve à presença de substâncias de atividade antimicrobiana. 
→ Condimentos: óleos essenciais 
→ Enzimas e derivados do ácido hidroxicinâmico
Alicina 
Eugenol 
FATORES ANTIMICROBIANOS NATURAIS 
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Alimento: canela
Substância: aldeído cinâmico e o eugenol
FATORES ANTIMICROBIANOS
FATORES ANTIMICROBIANOS
Mostarda → alil-isotiocianato 
Orégano → timol e isotimol 
FATORES ANTIMICROBIANOS
Clara→ lisozima (enzima capaz de destruir a parede celular bacteriana)
+ pH desfavorável: entre 9 e 10
FATORES ANTIMICROBIANOS
Leite bovino
Numerosas substâncias: específica e inespecífica 
FATORES ANTIMICROBIANOS
Ação específica 
Imunoglobulinas, fator complemento, macrófagos e os linfócitos 
Ação inespecífica 
Sistema lactoperoxidase (SLP) → quebra peróxidos (água oxigenada) → enzimas vitais.
Bactericida para Gram-negativas
Bacteriostático para Gram-positivas 
SH = grupo tiol 
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FATORES ANTIMICROBIANOS
Estruturas biológicas
A cobertura natural de alguns alimentos constitui excelente barreira física contra a entrada dos micro-organismos:
Casca de frutas
Casca de nozes
Casca de ovo
Película que envolve as sementes
INTERAÇÕES ENTRE MICRORGANISMOS
Microrganismos que ao se multiplicar em um alimento produz metabólitos 
Afetam a capacidade de sobrevivência de multiplicação de outros microrganismos presentes nesse alimento.
Ácidos, água oxigenada, triptofano, bacteriocinas
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INTERAÇÕES ENTRE MICRORGANISMOS
Exemplos:
Bactérias produtoras de ác. lático podem alterar o pH do alimento tornando-o mais ácido e deixando impróprio para o crescimento de outros microrganismos;
Formação de compostos alcalinos, que podem aumentar o pH;
Leveduras que degradam o ácido lático de alimentos fermentados, tornando-os favoráveis ao crescimento e produção de toxinas por C. botulinum 
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INTERAÇÕES ENTRE MICRORGANISMOS
Produtos do metabolismo de certas bactérias podem ser essenciais para a proliferação de outras.
Tiamina e triptofano, essenciais para o Staphylococcus aureus, podem ser produzidas como 	consequência da contaminação por Pseudomonas aeruginosa.
 Estreptococos e lactobacilos produzem água oxigenada, que é inibidor de muitas bactérias. Pseudomonas spp., Bacillus spp;
INTERAÇÕES ENTRE MICRORGANISMOS
Nisina (bacteriocina): produzida por Lactobacillus lactis spp. lactis → única autorizada para uso → conservante natural
Efetiva para Gram-positivos e a germinação de seus esporos
Não é efetiva contra Gram-negativas. 
 
Adição de m.o inofensivos a um produto pode estimular o processo competitivo existente entre os componentes da microbiota presente → EXCLUSÃO COMPETITIVA. 
Ex.: controle de contaminação de aves com patógenos Salmonella e Campylobacter. 
M.O PATOGÊNICOS PODEM FICAR DESFAVORECIDOS NESSA COMPETIÇÃO E SEREM ELIMINADOS OU TEREM SUA POPULAÇÃO REDUZIDA
Fatores Extrínsecos
→ Temperatura ambiental 
Fator ambiental mais importante que afeta a multiplicação microbiana;
Podem multiplicar-se em uma faixa ampla de temperatura;
Mínimo de -35°C e máximo de 90°C;
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	Grupo	Temperatura			Microrganismo
		Mínima	Ótima	Máxima	
	Psicrófilos
(viver e de se reproduzir a temperaturas baixas)
	- 5 a 5ºC	12 a 15ºC	15 a 20	Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium 
	Psicrotróficos
(capazes de se desenvolver em temperaturas abaixo de 7°C)	- 5 a 5ºC	25 a 30ºC	30 a 35ºC	Enterobacter cloacae, Yersinia enterocolitica, Pseudomonas fragi, Aeromonas hydrophyla 
	Mesófilos	5 a 15ºC	30 a 45ºC	35 a 47ºC	Leveduras, Coliformes, Streptococcus...
	Termófilos	40 a 45ºC	55 a 75ºC	60 a 90ºC	Bacillus e Clostridium
	Hipertermófilos	80ºC	80 a 110ºC	110ºC	Archaea
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Classificação dos micro-organismos
Temperatura x Crescimento
Temperatura x Multiplicação bacteriana
100ºC
80ºC
60ºC
37ºC
25ºC
10ºC
4ºC
0ºC
110ºC
COCÇÃO
AQUECIMENTO
PERIGO
REFRIGERAÇÃO
 Sem Multiplicação Bacteriana
Multiplicação Bacteriana Lenta 
Multiplicação Bacteriana
Multiplicação Bacteriana Rápida 
Multiplicação Bacteriana
Multiplicação Bacteriana Lenta 
Sem Multiplicação Bacteriana
	
Temperatura
Psicrófilos e psicrotróficos → multiplicam-se bem em alimentos refrigerados, sendo os principais agentes de deterioração de carnes, pescado, ovos, frangos e outros.
Mesófilos correspondem à grande maioria de importância em alimentos, inclusive a maior parte dos patógenos de interesse.
Bactérias termófilas importantes em alimentos pertence aos gêneros Bacillus e Clostridium, incluindo espécies deterioradoras e patogênicas.
Fungos são capazes de crescer em faixa de temperatura mais ampla do que as bactérias.
Leveduras não toleram bem temperaturas altas. 
 
UMIDADE RELATIVA DO AMBIENTE 
Correlação entre Aa de um alimento e a UR
Alimentos conservados em UR > Aw → absorção de água → ↑ Aw (fator extrínseco pode influenciar no intrínseco)
Alimentos conservados em UR < Aw → perderão água → ↓ Aw
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UMIDADE RELATIVA 
Umidade Relativa do Meio
Atividade de Água no interior dos alimentos
Crescimento microbiano sobre a superfície
COMPOSIÇÃO GASOSA DO AMBIENTE
	Grupo	Microrganismo
	Aeróbios - necessitam de oxigênio	Bolores e Leveduras
Pseudomonas
	Anaeróbios – não necessitam de oxigênio	Leveduras fermentativas
Clostridium botulinum e perfringens
	Facultativos – necessitam ou não de oxigênio	Enterobactérias, Staphylococcus, Bacillus
	Microaerófilos – quantidade determinada de oxigênio – baixa tensão de oxigênio	Campylobacter 
Listeria
Pode determinar os tipos de microrganismos que poderão nele predominar;
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COMPOSIÇÃO GASOSA DO AMBIENTE
Modificações da composição gasosa do ambiente → capazes de causar alterações na microbiota que sobrevive ou que se multiplica em determinado alimento.
EMBALAGEM A VÁCUO bastante empregada, em especial para carnes.
FATORES INTRÍNSECOS E EXTRÍNSECOS 
Conhecimento permite “prever” → vida de prateleira, sua estabilidade microbiológica, bem como conhecer a capacidade de crescimento e/ou produção de toxinas por m.o patogênicos;
Isoladamente → pouco útil;
Efeitos interativos;
Efeitos: aditivos, sinergísticos ou antagônicos 
Ação combinada entre dois ou mais fatores que contribuem para o resultado final de um processo ou atuação. 
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OBSTÁCULOS DE LEISTNER
Estudo das interações entre os vários fatores intrínsecos e extrínsecos que afetam a sobrevivência e multiplicação dos microrganismos nos alimentos.
A ação conjunta de dois ou mais fatores podem potencializar e até limitar, o efeito isolado dos fatores sobre os microrganismos
Impede a deterioração e veiculação de doenças
Aumenta a vida útil dos produtos
Garante a qualidade dos alimentos
Os fatores apresentam intensidades diferentes 
Com contaminação inicial baixa, poucos fatores de obstáculos são necessários
Com contaminação inicial alta os microrganismos ultrapassam qualquer fator de obstáculos  processo de deterioração ou doenças 
Efeito Trampolim: altos teores de vitaminas e nutrientes possibilitam o desenvolvimento de microrganismos
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