Aula 1 - Microbiologia de Alimentos I

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MICROBIOLOGIA DE ALIMENTOS I
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Universidade Federal de Mato Grosso
Faculdade de Nutrição - FANUT
Programa de Pós Graduação em Nutrição, Alimentos e Metabolismo – PPG-NAM
Discente: Priscilla Ap. Alves da Silva
Orientadores: Prof. Dr. Ricardo César Tavares Carvalho
	 Prof. Dr. Eduardo Eustáquio de Souza Figueiredo
	1. Introdução
	
Alimentos 
► meio adequado para o crescimento microbiano
		- deterioração (aumento dos custos)
		- disseminação de infecções
		- toxinfecções
	
► Histórico 
Idade Média – Surtos Alimentares (ingestão de cereais)
Kircher (1658) – “Vermes “ em carnes e leite
Spallanzani (1765) – Cozimento e armazenamento no caldo da carne
N. Appert (1809) – Comprovação na conservação da carne (Técnica Patenteada)
L. Pasteur (1837) – 1º cientista a compreender o “Papel dos Microrganismos”
Atualmente – Desenvolvimento extremamente rápido
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	2. Fontes de Contaminação
	
► De onde vêm os microrganismos que contaminam os alimentos?
Principais fontes são:
Solo e Água: Microrganismos com características em comum
Exceção: Alteromonas spp. -
Plantas: Fitopatogênicos
Ex: Corynebacterium
Utensílios: Contaminação Cruzada
 Trato intestinal do homem: Enteropatogênicos
Ex: Salmonella e Shigella
Manipuladores de alimentos: Fossas nasais, boca e pele
Ex: Staphylococcus 
Pele de animais: Leite
Ar e pó: Todos os microrganismos (Bactérias Gram positivas e fungos)
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	3. Microrganismos de interesse em alimentos
Bactérias
 Bolores
 Leveduras
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	3.1 Bactérias: Como se reproduzem...
1=> 2=> 4=> 8=> 16=> 32=> 64=> 128=> 256=> 512=> 1024=> 2048=> 4096
Quando as bactérias encontram um ambiente propício, ou seja, alimentos em condições de temperatura na faixa de 5ºC a 65ºC, se multiplicam de modo que uma única bactéria em cerca de 20 minutos, origina duas novas bactérias e ao final de 4 horas geram outras 4.096.
	4. Curva de crescimento dos microrganismos
Quando os microrganismos chegam aos alimentos, se as condições são favoráveis , iniciam a sua multiplicação e crescimento que passa por uma série de fases sucessivas.
 Fase lag ou adaptação(A)
 Fase log ou exponencial (B)
 Fase máxima estacionária (C)
 Fase de declínio ou morte (D)
Fases sucessivas
Fase de latência ou Lag (A): A célula procura se adaptar ao novo meio, não havendo portanto crescimento, inclusive, algumas vezes, diminuição do nº de microrganismos.
Fase exponencial ou Log (B): O ritmo de crescimento é máximo e constante por estar adaptado ao meio.
Fase máxima estacionária (C): Número de células permanece constante.
Fase de declínio ou morte (D): Número de celúlas viáveis decresce em ritmo constante, em face das condições adversas do meio. 
Conservação de Alimentos ----------Prolongar ao máximo a fase lag
Fatores intrínsecos e extrínsecos QUE CONTROLAM O DESENVOLVIMENTO MICROBIANO nos ALIMENTOS
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Fatores que controlam o desenvolvimento
ALIMENTO
Aa*
pH*
Eh*
Nutrientes*
Antimicrobianos*
Umidade Relativa*
Temperatura*
Gases*
Microrganismos
Microrganismos
Microrganismos
Microrganismos
* Fatores Extrínsecos
* Fatores Intrínsecos
Porque os alimentos degradam?
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fatores intrínsecos x extrínsecos
Os parâmetros ou fatores intrínsecos são aqueles que dizem respeito às características do alimento, sendo eles o pH, a atividade de água, a composição química e suas interações.
Já os extrínsecos, são aqueles que têm relação com o ambiente no qual o alimento está presente. Como a temperatura e a umidade do ambiente e a composição química da atmosfera cujo alimento está situado.
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Fatores intrínsecos
Composição química, parâmetros antimicrobianos naturais e interações;
A composição química de um alimento influencia muito no crescimento microbiano. Pois para seu desenvolvimento é necessário que haja a disponibilidade de nutrientes como sais minerais, vitaminas, água, fonte de energia e fonte de nitrogênio.
Os microorganismos não utilizam uma única fonte de obterem energia, podendo usar aminoácidos, açúcares e álcoois. Um menor grupo deles que estão presentes em alimentos, consegue metabolizar lipídio como fonte de energia.
Os aminoácidos são a fonte mais importante de nitrogênio utilizada. E as vitaminas são de extrema importância, pois compõem uma série de coenzimas que tem envolvimento com reações metabólicas.
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Fatores intrínsecos
Atividade de água e acidez (pH) 
Para cada microorganismo existe uma faixa para a sua multiplicação. Grande parte se reproduz melhor numa faixa em torno de 6,5-7,5 (neutro), porém alguns como as bactérias láticas, se favorecem em pH ácido.
Devido ao seu pH, alimentos como carnes e produtos marinhos são altamente suscetíveis ao desenvolvimento microbiano. Já alimentos como vinagre, vinho, refrigerante e frutas não apresentam uma faixa de pH favorável para o crescimento de microorganismos.
Alimentos com o pH muito ácido normalmente são deteriorados por fungos que neles crescem por terem a capacidade de suportar um pH abaixo de 3,5.
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Fatores intrínsecos
Alguns alimentos apresentam parâmetros antimicrobianos naturais, em que apresentam substâncias capazes de impedir ou desacelerar o crescimento microbiano. Alguns exemplos de alimentos que apresentam esses fatores antimicrobianos naturais são: ovo, condimentos, leite, frutas.
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ATIVIDADE DE ÁGUA
Os microorganismos necessitam de água para sua sobrevivência.
Para metabolismo e multiplicação, os microorganismos exigem a presença de água na forma disponível.
O parâmetro que mede a disponibilidade de água de um alimento denomina-se atividade de água (Aw).
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ATIVIDADE DE ÁGUA
Define-se Aw como sendo a relação existente entre a pressão parcial de vapor da água contida no alimento (P) e a pressão parcial de vapor de água pura (Po), a uma dada temperatura:
Aw = P / Po
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ATIVIDADE DE ÁGUA
• A adição de sais, de açúcar e de outras substâncias provoca a redução do valor de Aw de um alimento por reduzir o valor de P.
• Porém a redução é variável em função da natureza da substânciaadicionada, quantidade adicionada e da temperatura.
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ATIVIDADE DE ÁGUA
• A qualquer temperatura, a capacidade de microorganismos multiplicarem-se abaixa quando a Aw abaixa.
• Porém quanto mais próxima da temperatura ótima de multiplicação daquele microorganismo. Mais larga é a faixa de Aw em que o crescimento microbiano é possível. 
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ATIVIDADE DE ÁGUA
Aw depende ainda de outros fatores intrínsecos:
pH do meio
Potencial de óxido-redução
Presença de substâncias antimicrobianas naturais ou intencionalmente adicionadas. 
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ATIVIDADE DE ÁGUA
•De uma forma geral, quando esses fatores provocam um afastamento das condições ótimas para a multiplicação de determinado microorganismo, mais alto será o valor de Aw necessária.
Todas as reações químicas das células são dependentes de água.
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Atividade de água (aw)
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ACIDEZ - pH
•Os bolores e leveduras mostram maior tolerância ao pH, sendo que os bolores podem multiplicar-se em valores de pH mais baixos que as leveduras, sendo estas, por sua vez, mais tolerantes que as bactérias a valores baixos de pH
•Entre as bactérias, verifica-se que as patogênicas são as mais exigentes quanto ao pH.
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ACIDEZ – pH
Três grandes grupos:
Os alimentos de baixa acidez: pH superior a 4,5
Os alimentos ácidos: pH entre 4,0 e 4,5
Os alimentos muito ácidos: pH inferior a 4,0
Essa classificação está baseada no pH mínimo para multiplicação de toxina de Clostridium botulinum (4,5) e no pH mínimo para multiplicação da grande maioria das bactérias (4,0).
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ACIDEZ - pH
• Quanto os microorganismos estão em pH diferente do neutro, sua capacidade de multiplicação depende de sua capacidade de modificar o pH do meio.
• Ex.: Algumas bactérias têm a propriedade de reduzir o ácido butírico a butanol, que aumenta o pH do meio, favorecendo a multiplicação bacteriana.
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pH aproximado de alguns alimentos
	Alimento	pH
	Ameixa	2,8 a 4,6
	Banana	4,5 a 4,7
	Figo	4,6
	Laranja (suco)	3,6 a 4,3
	Lima	1,8 a 2,0
	Maça	2,9 a 3,3
	Melancia	5,2 a 5,6
	Uva	3,4 a 4,5
	Creme de Leite	6,5
	Leite	6,3 a 6,5
	Manteiga	6,1 a 6,4
	Queijo	4,9 a 5,9
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pH aproximado de alguns alimentos
	Alimento	pH
	Carne bovina moída	5,1 a 6,2
	Frango	6,2 a 6,4
	Presunto	5,9 a 6,1
	Atum	5,2 a 6,1
	Camarão	6,8 a 7,0
	Caranguejo	7
	Molusco	6,5
	Ostra	4,8 a 6,3
	Peixe fresco	6,6 a 6,8
	Salmão	6,1 a 6,3
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Valores de pH para multiplicação de alguns microorganismos
	Grupo	pH		
		Mínimo	Ótimo	Máximo
	Bactérias (maioria)	4,0	6,5 a 7,5	9
	Leveduras	1,5 a 3,5	7,5 a 8,5	11
	Bolores	1,5 a 3,5	4,5 a 6,8	8 a 10,5
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 pH 
Alimentos pouco ácidos pH>4,5 – mais sujeito ao crescimento microbiano (Bactérias patogências)
Alimentos ácidos pH entre 4,0 – 4,5 – Bactérias láticas, esporuladas (Bacillus e Clostridium), bolores e leveduras 
Alimentos muito ácidos pH<4,0 – Somente bolores e leveduras 
Faixas aproximadas de pH 
de alguns alimentos
Maioria dos alimentos – 5,0 a 6,5
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 pH
 Maior tolerância a valores baixos de pH
Bolores > Leveduras > Bactérias
Microrganismos patogênicos apresentam uma faixa de pH mais estreita 
 
	Microrganismo	pH mínimo	pH ótimo	pH máximo
	Bactérias (a maioria)	4,5	6,5 – 7,5	9,0
	Leveduras	1,5 – 3,5	4,0 – 6,5	8,0 – 9,0
	Bolores	1,5 – 3,5	4,5 – 7,0	8,0 – 11,0
POTENCIAL DE OXI-REDUÇÃO (Eh)
Pode ser definido como sendo a facilidade com que determinado substrato ganha ou perde elétrons.
Oxidado: quando um elemento perde elétrons e seu potencial de oxi-redução é positivo 
Reduzido: quando um elemento ganha elétrons e seu potencial de oxi-redução é negativo 
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Para multiplicação microbiana é necessária a presença:
Água
Fonte de energia
Fonte de nitrogênio
Vitaminas
Sais minerais
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA
•Vitaminas: são importantes fatores de crescimento de microorganismos. Fazem parte de coenzimas envolvidas em várias reações metabólicas. As mais importantes são as do complexo B. 
• Sais minerais: são necessários em quantidades reduzidas. Porém são indispensáveis para a multiplicação microbiana. Podemos destacar o sódio, potássio, cálcio e magnésio
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Fatores EXtrínsecos
 Temperatura ambiental, umidade relativa do ambiente e composição gasosa do ambiente;
A temperatura afeta muito o aumento do número de microorganismos, sendo o elemento ambiental de maior importância. A faixa de temperatura na qual eles se multiplicam é bem abrangente, podendo ir de 90°C a -35°C.
Há uma divisão em grupos de acordo com a faixa de temperatura ideal para seu crescimento. Sendo: psicrófilos (0°C - 20°C), psicrotróficos (0°C - 7°C), mesófilos (25°C - 40°C) e os termófilos (45°C - 65°C).
A maior parte que têm relevância em alimentos está compreendida no grupo dos mesófilos. Alimentos armazenados em locais com umidade relativa maior que sua atividade de água vão absorver do ambiente, levando a um aumento hídrico.
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UMIDADE
• Um alimento está em equilíbrio com o ambiente quando a umidade relativa (UR) é igual a Aa. 
• Alimentos conservados em ambiente com UR superior a sua Aw tenderão a absorver umidade do ambiente, causando um aumento em sua Aa.
• Alimentos conservados em ambiente com a UR inferior à sua Aa, perderão água, causando diminuição na sua Aa.
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COMPOSIÇÃO GASOSA DO AMBIENTE
•A presença de oxigênio favorecerá a multiplicação de microorganismos aeróbios.
• A ausência de oxigênio causará predominância dos anaeróbios.
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TEMPERATURA AMBIENTAL
• Os microorganismos podem multiplicar-se em uma faixa bastante ampla de temperatura. Havendo registro de multiplicação a um mínimo de -35ºC e um máximo de 90ºC.
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TEMPERATURA AMBIENTAL
Microorganismos psicrófilos: temperatura de multiplicação entre - 5ºC e 20ºC, com um ótimo entre 10ºC e 15ºC.
 • Microorganismos psicrotróficos: temperatura de multiplicação entre -5ºC e 7ºC, com variação de velocidade de multiplicação.
Europsicrotrófico: não formam colônias visíveis até o 6º-10º dia nessa faixa de temperatura;
Estenopsicrotrófico :formam colônias visíveis em cinco dias, em temperatura de 0ºC a 7ºC;
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TEMPERATURA AMBIENTAL
Os microorganismos são divididos nos seguintes grupos:
 • Microorganismos mesófilos: que têm temperatura de ótima de multiplicação entre 25ºC e 40ºC, mínima entre 5ºC e 25ºC, e máxima entre 40ºC e 50ºC.
 • Microorganismos termófilos: que têm temperatura ótima de multiplicação entre 45ºC e 65ºC, mínima entre 35ºC e 45ºC, e máxima entre 60ºC e 90ºC.
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TEMPERATURA AMBIENTAL
Microorganismos psicrófilos e psicrotróficos multiplicam-se bem em alimentos refrigerados, sendo os principais agentes de deterioração de carnes, pescados, frangos.
Os microorganismos mesófilos correspondem à grande maioria daqueles de importância em alimentos, inclusive a maior parte dos patógenos de interesse.
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TEMPERATURA AMBIENTAL
	Grupo	Temperatura (ºC)		
		Mínima	Ótima	Máxima
	Mesófilos	5 a 25	25 a 40	40 a 50
	Psicrófilos	-5 a +5	10 a 15	15 a 20
	Psicrotróficos	-5 a +5	25 a 30	30 a 35
	Termófilos	35 a 45	45 a 65	60 a 90
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INTERAÇÕES ENTRE MICROORGANISMOS
Muitos microorganismos são capazes de produzir determinadas substâncias com atividade bactericida, denominadas genericamente de bacteriocinas.
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INTERAÇÕES ENTRE MICROORGANISMOS
 A adição de microorganismos inofensivos a um produto pode estimular o processo competitivo existente entre os componentes da microbiota presente. Os microorganismos patogênicos podem ficar desfavorecidos nessa competição e serem eliminados ou terem sua população reduzida. 
Vem sendo utilizado no controle de contaminação de aves com patógenos como Salmonella.
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Referencias bibliográficas
Jay, James M. Microbiologia de Alimentos / James M. Jay; trad. Eduardo Cesar Tondo... [et al]. – 6.ed. – Porto Alegre: Artmed, 2005,
ZACOUTEGUY, H.; SIQUEIRA HORBE, K.; FERNANDA PINTO DA COSTA, P. AVALIAÇÃO DOS PARÂMETROS INTRÍNSECOSE EXTRÍNSECOS E SUA RELAÇÃO COM A CONSERVAÇÃO DOS ALIMENTOS. Anais do Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão, v. 11, n. 1, 14 fev. 2020.
GAVA, A.J. Princípios de tecnologia de alimentos. São Paulo: Nobel, 1978. 
FRANCO, B. D. G. M; LANDGRAF, M. Microbiologia dos alimentos. São Paulo: Atheneu, 2005.
SILVA, J.A. Tópicos da tecnologia de alimentos. São Paulo: Varela, 2000. SILVA, A.M.L.
 Apostila de aulas práticas de análise físico-química de alimentos. Goiânia: PUC Goiás, 2008. 
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