Aula 2 Fatores intrinsicos e extrinsecos que afetam o crescimento microbiano

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Prof. Dr. Alexandre R. Coelho 
FATORES INTRÍNSECOS E EXTRÍNSECOS 
 
 
NO CRESCIMENTO DE MICRO-ORGANISMOS 
Crescimento dos micro-organismos depende de: 
 
 Fatores intrínsecos – relacionados às características 
 próprias do alimento. 
 Fatores extrínsecos – relacionados ao ambiente onde está o alimento. 
O conhecimento dos fatores permite prever: 
 vida útil de um alimento ou produto; 
 estabilidade microbiológica. 
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Fatores intrínsecos: 
 
Relacionados com as características próprias do alimento 
 
• Atividade de água – Aa ou Aw; 
 
• Acidez ou pH; 
 
• Potencial de oxi-redução – Eh; 
 
• Composição química; 
 
• Fatores antimicrobianos naturais; 
 
• Interações entre micro-organismos. 
 
 
Parâmetro que mede a disponibilidade de água no alimento. 
 
Os micro-organismos necessitam de água disponível para 
suas atividades metabólicas. 
1 – ATIVIDADE DE ÁGUA (Aa ou Aw) 
Se a água no alimento estiver ligada 
a macromoléculas, não estará disponível para reações químicas, 
 nem para os micro-organismos. 
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1 - ATIVIDADE DE ÁGUA 
 
Relação entre a pressão parcial de vapor da água contida em um 
alimento (P) e a pressão de vapor da água pura (P0) a uma dada 
temperatura. 
Aa = P / P0 
 
Aa varia de 0 a 1. 
Aa da água pura = 1. 
Em alimentos será sempre < 1. 
Alimentos frescos Aa > 0,95. 
 
Valor de Aa limitante (mínima) 
para o crescimento de micro-organismos = 0,60. 
1 - ATIVIDADE DE ÁGUA 
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Grupo Aw mín. 
Bactérias deterioradoras 0,91 
Leveduras deterioradoras 0,88 
Bolores 0,80 
Bactérias halofílicas 0,75 
Bolores xerofílicos 0,65 
Leveduras osmofílicas 0,61 
Alimento Aw 
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 
Queijos (maioria) 0,91 a 0,99 
Queijo parmesão 0,68 a 0,76 
Geleia 0,75 a 0,80 
Frutas secas 0,51 a 0,89 
Cereais 0,10 a 0,20 
ATIVIDADE DE ÁGUA 
 
Aw 
 
Fase lag (latente) 
 
Velocidade de multiplicação 
 
População microbiana final 
ATIVIDADE DE ÁGUA 
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ATIVIDADE DE ÁGUA 
A Atividade de água pode ser reduzida por meio de: 
 
- Adição de soluto: sal, açúcar 
 
 
- Remoção da água: desidratação 
RELAÇÃO ENTRE A CONCENTRAÇÃO SALINA E 
A ATIVIDADE DE ÁGUA 
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 ACIDEZ / pH 
 
pH em torno da neutralidade (6,5 a 7,5) é favorável para o crescimento da 
maioria dos micro-organismos. 
 
Classificação dos alimentos de acordo com o pH: 
alimentos de baixa acidez: pH > 4,5 
alimentos ácidos: 4,0 e 4,5 
alimentos muito ácidos: < 4,0 
Classificação baseada no pH mínimo para crescimento da maioria das 
bactérias (pH 4,0) e pH mínimo para desenvolvimento e produção da toxina 
botulínica por Clostridium botulinum (pH próximo de 4,6). 
Micro-organismo pH mínimo pH ótimo pH máximo 
Bactérias 
(maioria) 
4,0 6,5 a 7,5 9,0 
Leveduras 1,5 a 3,5 4 a 6,5 8,0 a 9,0 
Bolores 1,5 a 3,5 4,5 a 7,0 8,0 a 11,0 
Crescimento microbiano em diferentes faixas de pH 
ACIDEZ / pH 
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Alimento pH 
Maçãs 
Frutas cítricas 
Tomate 
Maionese 
Pão 
Carne 
2,9 – 3,3 
3,0 – 3,5 
4,0 
3,0 – 4,1 
5,3 – 5,8 
5,5 – 6,2 
Frango 6,2 – 6,4 
Peixe 6,6 – 6,8 
Leite 6,3 – 6,5 
Clara de ovo 9,0 -10,0 
pH aproximado de alguns alimentos 
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 Maior tolerância a valores baixos de pH 
Bolores > leveduras > bactérias 
 
 
 
Bactérias patogênicas apresentam uma faixa de pH 
mais estreita, sendo portanto mais exigentes 
 
 
 
 
ACIDEZ / pH 
POTENCIAL DE OXI-REDUÇÃO (Eh) 
Refere-se a facilidade com que um substrato ganha ou perde elétrons 
Quanto mais oxidado é um alimento, mais positivo é seu Eh 
Micro-organismos aeróbios requerem valores de Eh positivos 
+350 mV a +500 mV 
Exemplos: Pseudomonas, Flavobacterium, Bacillus 
Micro-organismos anaeróbios requerem valores negativos 
< -150 mV 
Exemplos: Desulfotomalacum nigrificans, Clostridium botulinum 
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POTENCIAL DE OXI-REDUÇÃO (Eh) 
 
 
 
COMPOSIÇÃO QUÍMICA 
A multiplicação dos micro-organismos depende dos 
nutrientes presentes nos alimentos; 
 
Fonte de energia: utilizam carboidratos. 
Fonte de Nitrogênio: aminoácidos. 
Vitaminas: atuam como fatores de crescimento (fazem parte de 
diversas coenzimas envolvidas nas reações metabólicas). 
Ex: Vitaminas do complexo B, biotina. 
Sais minerais: fazem parte de muitas reações químicas. 
Ex: Na, K, Ca, Mg, Fe, Co, etc. 
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ANTIMICROBIANOS NATURAIS 
Substâncias naturalmente presentes no alimento, que possuem 
capacidade de retardar ou mesmo impedir a multiplicação do micro-
organismo. 
 
Condimentos: contêm óleos essenciais com atividade 
antimicrobiana. Ex: eugenol (cravo); alicina (alho); aldeído cinâmico 
e eugenol (canela); timol e isotimol (orégano). 
 
Leite: - Lactoferrina (efeitos citotóxicos para bactérias) 
 - Sistema Lactoperoxidase-SLP (quebra de peróxidos e 
oxidação de grupos SH de enzimas vitais) 
 - Lisozima (atua na camada de peptideoglicano) 
 
Ovo: - Lisozima 
 - conalbumina (inibidor enzimático) 
Interações entre micro-organismos 
• Alteração do pH do meio, favorecendo ou 
desfavorecendo o desenvolvimento de outros grupos 
microbianos. Ex: alteração do pH do alimento. 
 
 
 
• Competição por espaço e nutrientes: adição de 
micro-organismos inofensivos; 
 
• Produção de metabólitos com atividade 
antimicrobiana; 
Ex: Nisina (bacteriocina) produzida por Lactobacillus 
lactis spp. Lactis 
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Fatores extrínsecos: 
Relacionados com o ambiente 
 
 
1. Umidade Relativa 
2. Temperatura do ambiente 
3. Composição da atmosfera 
UMIDADE RELATIVA 
 
Quando o alimento está em equilíbrio com a atmosfera a UR é igual 
a Aa x 100. 
 UR do ambiente > Aa: alimento absorve água. 
 UR do ambiente < Aa: alimento perde água (desidratação). 
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TEMPERATURA 
 
 Micro-organismos psicrotróficos: capazes de se 
desenvolver entre 0 e 7ºC. 
 
 Micro-organismos psicrófilos: capazes de se 
desenvolver entre 0 e 20ºC. 
 
 Micro-organismos mesófi los: capazes de se 
desenvolver entre 25 e 40ºC. 
 
 Micro-organismos termófilos: capazes de se 
desenvolver entre 45 e 75ºC. 
COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERA 
Atmosfera Controlada (AC): modificação e controle dos 
gases durante o armazenamento. Controle do oxigênio e CO2 
na conservação de vegetais. 
 
Atmosfera modificada (AM): Alteração da atmosfera com 
controle de O2, CO2 e N2. Uso de filmes plásticos. 
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TECNOLOGIA DOS OBSTÁCULOS 
HURDLE TECHNOLOGY 
 
 
Baseada no Conceito dos Obstáculos [LEISTNER] 
 
 
Estudo das interações entre fatores intrínsecos e extrínsecos 
que afetam a capacidade de sobrevivência e multiplicação 
dos micro-organismos 
 
Efeito dos Obstáculos 
Obstáculos agem como barreiras de modo a impedir 
que os micro-organismos encontrem condições 
favoráveis ao seu desenvolvimento e/ou produção de 
toxinas. 
Para cada tipo de alimento os obstáculos diferem em 
quantidade e intensidade para garantir estabilidade e 
segurança. 
 
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F = tratamento térmico T = baixa temperatura aw = ativ idade de água; 
pH = acidificação Eh = potencial redox CS = conservador; 
FC = flora competitiva V = v itamina N = nutrientes 
EFEIT
O DE 
OBST
ÁCU
LOS 
 EFEITO DOS OBSTÁCULOS 
 
EXEMPLO 1 
 O alimento contém seis obstáculos: alta temperatura de 
processamento (F), baixa temperatura de armazenagem (T), 
atividade de água (aw), acidez (pH), potencial redox (Eh) e 
conservadores (CS). 
 Todos os obstáculos tem a mesma intensidade  raro na prática. 
 Micro-organismos presentes não podem saltar todos 
obstáculos alimento é microbiologicamente estável e seguro. 
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EFEITO DOS OBSTÁCULOS 
 
EXEMPLO 2 Obstáculos apresentam diferentes intensidades  mais próximo da 
realidade. 
 Principais fatores para a estabilidade do produto  Aw e 
conservadores. Outros fatores são menos importantes (pH, Eh, T). 
 Cinco obstáculos são suficientes para inibir os micro-organismos e a 
carga microbiana de proporção mediana. 
 EFEITO DOS OBSTÁCULOS 
 
EXEMPLO 3 
 
 Situação de baixa contagem inicial de micro-organismos. 
 
 Aw e T  garantem a estabilidade microbiológica do produto. 
 
 Utilização de embalagem asséptica de alimentos perecíveis é 
baseada neste princípio. 
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 EFEITO DOS OBSTÁCULOS 
EXEMPLO 4 
 Situação de más condições de higiene  contagem inicial de micro-
organismos indesejáveis é elevada. 
 
 Micro-organismos ultrapassam qualquer obstáculo existente  
estabelece processo de deterioração ou possibilita que o alimento 
cause toxinfecção alimentar. 
 EFEITO DOS OBSTÁCULOS 
EXEMPLO 5 
 Alto teor de nutrientes e vitaminas no alimento possibilita o 
desenvolvimento de micro-organismos indesejáveis. 
 
 Necessidade dos obstáculos agirem mais intensamente para evitar o 
crescimento e multiplicação dos micro-organismos. 
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EFEITO DOS OBSTÁCULOS 
EXEMPLO 6 
 Micro-organismos injuriados (cozimento): são necessários 
poucos obstáculos para o controle da multiplicação e 
desenvolvimento dos micro-organismos. 
 EFEITO DOS OBSTÁCULOS 
 
EXEMPLO 7 
 
 Caso de alguns alimentos (embutidos fermentados, presuntos 
crus), onde a estabilidade microbiológica é adquirida durante o 
processamento. 
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 EFEITO DOS OBSTÁCULOS 
 
EXEMPLO 8 
 
 Obstáculos agem sinergicamente (ex.: pH, Aw, T e conservadores) 
 causa distúrbio no equilíbrio interno  afeta multiplicação dos 
micro-organismos, esporulação e liberação de toxinas. 
 Emprego de diferentes obstáculos pode ser vantajoso  a 
estabilidade microbiana pode ser assegurada em condições mais 
brandas. 
Microbiologia preditiva 
Modelos matemáticos baseados em equações de 
regressão que calculam a probabilidade de crescimento 
de micro-organismos ou de produção de toxinas em 
determinado alimentos, em função dos fatores 
intrínsecos e extrínsecos que apresenta.