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1 Microbiologia de Alimentos 05-03-18 Fatores Intrínsecos - O microrganismo transforma o alimento em seu ambiente de crescimento. Para que ele possa crescer lá, o ambiente deve ter algumas características para cada microrganismo. - Os fatores intrínsecos e extrínsecos são a base para as tecnologias de conservação de alimentos. Com o conhecimento desses fatores, é possível controlar o crescimento ou eliminar microorganismos. - Se o controle não for adequado, o microrganismo pode se adaptar. - A indústria de alimentos procura eliminar ou controlar o crescimento de microorganismos causadores de doenças e de deterioração. - Uma doença é sempre mais séria para o consumidor do que uma deterioração. - A capacidade de sobrevivência e multiplicação desses microorganismos depende desses fatores. - A junção de fatores intrínsecos e extrínsecos é chamada de teoria dos obstáculos. - As técnicas podem ser combinadas para serem mais eficientes contra os microrganismos. ↳ Podem ser usadas duas situações na qual ele não conseguirá se adaptar às duas. - Os fatores intrínsecos estão relacionados diretamente ao alimento, características desse alimento. ↳ Se possui água, oxigênio, casca, composição química que pode favorecer ou não o crescimento de microrganismo, se há fonte de carboidratos, proteínas, lipídios etc. 2 1) pH - A maior quantidade de alimentos está entre o pH 6 e 7 (neutro). ↳ Nesse pH há o crescimento de bactérias e fungos, patogênicos e deteriorantes. - Em alimentos ácidos temos bactérias acidófilas como acéticas e láticas (estão relacionadas a produção de ácido), mofos e leveduras. São em sua grande maioria deteriorantes (os patogênicos crescem próximo a neutralidade). - Os microrganismos podem se adaptar à alteração de pH, então não necessariamente há morte do microrganismo quando o pH é modificado. - pH acima de 4,5: Pouco ácido, mas sujeitos ao crescimento microbiano. - pH de 4 a 4,5: Ácidos. Crescimento de bolores, leveduras e poucas bactérias (acidófilas e bacillus que produzem esporos). ↳ Ex.: Extrato de tomate - pH menor que 4: Muito ácidos. Crescimento de bolores e leveduras. ↳ Ex.: Frutas ácidas. 3 Efeitos da acidez nos microorganismos: - O ácido (liberação de íons H+) entra na célula bacteriana e muda as características dentro da célula. - Há maior gasto de energia, pois a bactéria terá que produzir substâncias para neutralizar a carga do íon. - Leva à desnaturação de proteínas e estruturas do DNA, ação sobre enzimas do microrganismo e diminuição do transporte de íons, levando ao estresse por acidez. ↳ Proteínas dependem de um pH ideal, e se o pH for alterado há a perda da estrutura proteica, que leva a perda de função de uma enzima. - Alterações geram menor velocidade de crescimento. - A acidez também aumenta a fase LAG. Adaptação Bioquímica a Extremos de pH: - Modificação do metabolismo; - Criação de bomba de prótons para remover H+ da célula; - O microrganismo pode alterar a sua membrana para evitar a entrada dos íons, para que não haja alteração do pH no interior da célula; ↳ Modificação de ácidos graxos na membrana para modificar a seletividade que a membrana terá a essas substâncias. - Síntese de ATPases para produzir energia (para suprir as bombas de prótons e a mudança da membrana); - Alterações na estrutura (a célula ganha formato alongado); - Produção de esporos. Tipos de bactérias quanto a tolerância de pH - Acidófilos: Na presença do pH ácido produzem enzimas como aminoácido descarboxilase, produzindo aminas que neutralizam a carga dos íons que entraram na célula. - Alcalófilos: Produção de aminoácido desaminase, enzima que faz o processo de diminuir o pH e deixá-lo neutro dentro da célula. 2) Atividade de Água (Aa) - Relacionada à quantidade de água livre, disponível para o microrganismo. - A diferença entre quantidade de água ligada e a água livre é o que chamamos de atividade de água. ↳ A estrutura da água permite que ela faça ligações com substâncias dentro do alimento, então chamamos de água 4 livre a água que não está fazendo nenhuma reação química dentro do alimento e pode ser usada por microorganismos para crescer. ↳ Quando não está disponível para nenhuma reação química, a água é chamada de água ligada (ou combinada). - A Aa é calculada de 0 a 1, onde 0 é nenhuma água livre e 1 é toda água livre. ↳ É necessário no mínimo 0.6 de atividade de água para o crescimento de microorganismos. Abaixo disso, não há crescimento de microorganismos. - Os alimentos serão caracterizados em relação a atividade de água. - Quando um alimento tem baixa atividade de água, ele pode absorver água se estiver em um ambiente com alta umidade e, assim, a atividade de água aumenta. 2.1) Atividade microbiana em faixas de pH De 0 a 0.6 - Temos reações químicas enzimáticas e não enzimáticas. - As reações também podem causar algum tipo de deterioração no alimento como escurecimento de vegetais ou oxidação de lipídios. De 0.6 a 0.8: - Há o crescimento de fungos e pouquíssimas bactérias mais resistentes. - Nos fungos, temos leveduras osmofílicas (crescem em grande quantidade de açúcar) e mofos xerofílicos (normalmente crescem com pouca água). - Nas bactérias temos bactérias halofílicas (crescem em grande quantidade de sal). 5 - Normalmente, microorganismos dessa faixa são apenas deteriorantes. - Produtos desidratados normalmente estão nesta faixa. - Embalagens também protegem o alimento de microorganismos. A partir de 0.8: - Há o crescimento da maioria das bactérias e fungos. - Podemos ter microorganismos deteriorantes e patogênicos (preocupação maior). - O microrganismo patogênico que precisa de menos atividade de água (próximo a 0.86) é o Estafilococcus aureus. - Ele produz uma toxina que causa intoxicação em quem consumir o alimento. - Com a desidratação ou incorporação de sal ou açúcar no alimento, essa atividade de água pode ser reduzida a 0.85, onde o microrganismo não vai se proliferar ou produzir toxina. - Alimentos com 0.85 de Aa são considerados alimentos de umidade intermediária. 6 - A umidade do ambiente pode passar para o alimento, aumentando sua atividade de água. - Podemos observar isso acontecendo quando um alimento duro e seco fica mole ou um alimento em pó formar grupos. Isso indica aumento da umidade e pode provocar o crescimento de microorganismos patogênicos. 2.2) Redução da Aa - Diminuindo a atividade de água, aumentamos a fase LAG (latência) de microorganismos, onde eles não se proliferam e nem produzem toxinas, dessa forma, deixando o alimento bom por mais tempo. Congelamento - Para reduzir a atividade de água pode ser feito o congelamento (água livre é transformada em gelo e não participa de relações entre microorganismos) ou desidratação (retirada da água). Adição de soluto - Pode também ser adicionado um soluto (normalmente sal, açúcar ou glicerol) ao alimento para aumentar a quantidade de água ligada e diminuir a quantidade de água livre, diminuindo a quantidade de microorganismos que vão sobreviver nessas condições. 2.3) Osmoregulação - Característica de algumas bactérias, que favorecem o acúmulo de solutos para que se liguem à água dentro da célula microbiana e evitem sua saída. - A membrana também pode alterar sua composição para evitar a saída de água e liberar a saída de alguns íons a fim de manter o equilíbrio. ↳ É uma característica opcional, nem todas as bactérias possuem essa característica. 2.4) Tipos de bactérias quanto à tolerância à alterações na Aa Bactérias halofílicas - Sobrevivem a baixa atividade de água mantendo a água de seu organismo. Para isso elas ligam a água presente dentro delas com uma substância produzida por elas, para que a água não fique livre e saia do organismo. Quando necessário,quebram essa ligação para usar a água. 7 Bactérias osmofílicas - Sobrevivem acumulando glicerol dentro dela, para se ligar a água e não deixar que saiam. 3) Potencial de óxido-redução (Eh) - Tem relação direta com a composição gasosa do alimento (fator extrínseco). - A presença de oxigênio na superfície do alimento favorece as reações de microorganismos aeróbicos. ↳ Quando há presença de oxigênio no alimento, temos o potencial de óxido-redução positiva. ↳ Quando alimentos tem uma quantidade de oxigênio menor, o potencial de óxido-redução é negativa. - Influencia o tipo de deterioração. ↳ Alimentos mais oxidados tem Eh de 300, e menos oxidados de 150 para baixo. ↳ Aeróbicos crescerão na superfície, onde há mais oxigênio. ↳ Anaeróbios crescem mais no interior, onde há menos oxigênio. ↳ Microaerófilos crescem onde o Eh é positivo, porém baixo. - Microaerófilos: Precisam de uma quantidade de oxigênio, mas não muito. - Facultativos: Anaeróbios que conseguem sobreviver em uma certa quantidade de oxigênio e aeróbicos facultativos que precisam de um potencial de óxido- redução positivo, mas podem viver a um potencial mais baixo. 8 - Dependendo da forma de apresentação do alimento a composição gasosa há variação do Eh. ↳ Ex.: Peça de carne, bife de carne, carne moída. - Produtos maiores, onde há difusão menor do oxigênio tem Eh negativo no interior e Eh positivo no exterior. - Podemos restringir o potencial de oxido-redução usando embalagens a vácuo, por exemplo. 4) Composição Química - Relacionada as fontes necessárias para a multiplicação do microrganismo. ↳ Carboidratos, proteínas, lipídios, vitaminas e minerais. - Seleciona os microorganismos que podem crescer, mas não necessariamente mata o microorganismos. - O microrganismo precisa ter ferramentas para vencer a composição química do alimentos. Carboidratos - Quando um alimento possui carboidratos, eles podem ser apresentados de forma simples, como monossacarídeos ou uma forma complexa como polissacarídeos. ↳ Quando um alimento possui polissacarídeos, os microorganismos precisam de enzimas para a quebra dos carboidratos. ↳ Se o microrganismo não puder quebrar esses polissacarídeos, ele morre de fome sem poder consumi- lo. Proteínas - Microrganismos podem utilizar proteínas em sua forma mais simples, como aminoácidos ou de sua forma mais complexa. - O microrganismo precisa de proteases para quebrar as formas mais complexas d proteína e assim pode usá-la. ↳ Na ausência dessa enzima, as proteínas não poderão ser utilizadas. Vitaminas - Algumas vitaminas do complexo B agem como coenzimas do metabolismo de carboidratos, proteínas e lipídios (agentes energéticos) e alguns 9 microorganismos precisam mais dessas vitaminas. ↳ Bactérias Gram-positivas precisam mais de vitaminas do complexo B do que Gram- negativas. 5) Fatores Antimicrobianos - Substância presente no alimento que impedirá o crescimento de um microrganismo. 5.1) Fatores Antimicrobianos naturais - Substância é produzida no próprio alimento ↳ Ex.: O própolis ajuda a combater infecções na garganta pois tem substâncias antimicrobianas naturais que impedem a proliferação de bactérias (principalmente Gram- positivas). 5.2) Fatores antimicrobianos produzidos por microorganismos - Microorganismos adicionados que impedem a proliferação de outros microorganismos ↳ Ex.: Bactérias láticas produzem ácido lático e inibem a proliferações das bactérias que não sobrevivem em meio ácido. 5.3) Adicionados ao alimento, conservantes - Substâncias antimicrobianas adicionadas ao alimento que aumentam a fase LAG ou eliminam o microrganismo. ↳ Ex.: Ácido acético em uma salmoura de picles ou palmito, nitrato e nitrito, dióxido de enxofre, sulfitos (bebidas), niacinas (produzida por gram positivas láticas). 6) Estrutura Biológica - Presença de casca, dificulta a entrada de microorganismos. ↳ Lesão na casca da fruta favorece a entrada de microorganismos. - No abate, a pele no animal é muito contaminada e deve ser evitado o contato da pele com a carne, que é considerada estéril. - O leite dentro do úbere da vaca é estéril, e a pode se contaminar após a ordenha. 10 7) Interação entre Microorganismos 7.1) Antagonismo - Competição ente microorganismos que pode causar exclusão competitiva. ↳ Ex.: Microrganismo produz substâncias que fazem mal a outros microorganismos. 7.2) Sinergismo - A presença de um microrganismo favorece outro. ↳ Ex.: Iogurte (estreptococos e lactobacillus). A presença de lactobacillus favorece o estreptococos.
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