Aula - Microbiologia Dos Alimentos - Parte I

Microbiologia dos Alimentos

Alimentos

► meio adequado para o crescimento microbiano

- deterioração

- disseminação de infecções

- intoxicações

- produção de alimentos

- conservação de alimentos

1. Introdução

2. Composição microbiana dos alimentos

► Frutos:

Leveduras na casca das uvas - fermentação para fabricação do vinho

pH 2,3-5,0 - baixa incidência de bactérias

► Carnes:

Corte e manuseio - bactérias proteolíticas, lipolíticas, fungos e ocasionalmente

patógenos (Clostridium perfringens, Staphylococcus aureus)

► Leite:

Microbiota característica do ambiente

Bactérias do ácido lático, leveduras, coliformes, Pseudomonas

Patógenos: Staphylococcus (mastite), Mycobacterium, Brucella, Salmonella, Coxiella

• microbiota própria

• adquirida com o processo/manuseio

Deterioração:

► Qualquer alteração na aparência, odor, sabor decorrentes da atividade metabólica dos

microrganismos

O tipo de deterioração depende:

- tipo de alimento

- microrganismo envolvido

- número de microrganismos

3. Microrganismos e a deterioração

► Ranço:

Alimentos ricos em gordura

Microrganismos lipolíticos, principalmente bactérias

Quebra das gorduras ácidos graxos + glicerol

► Putrefação:

Alimentos ricos em proteínas

Bactérias proteolíticas

Proteínas putrescina, cadaverina, H2S, NH3

► Azedamento (fermentação) e coagulação:

Leite

Bactérias do ácido lático

Lactose ácido lático + outros ácidos

Principais tipos de deterioração

Ver fatores intrínsecos e extrínsecos

Fatores intrínsecos e extrínsecos

Fatores intrínsecos e extrínsecos

Fatores intrínsecos e extrínsecos

Fatores intrínsecos e extrínsecos

Fatores intrínsecos e extrínsecos

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Fatores intrínsecos e extrínsecos

Fatores intrínsecos e extrínsecos

Fatores intrínsecos e extrínsecos

Fatores intrínsecos e extrínsecos

Fatores intrínsecos e extrínsecos

Fatores intrínsecos e extrínsecos

Potencial de oxi-redução

Fatores intrínsecos e extrínsecos

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Fatores intrínsecos e extrínsecos

Fatores intrínsecos e extrínsecos

Fatores intrínsecos e extrínsecos

Fatores intrínsecos e extrínsecos

Inibir o crescimento microbiano

► preservar a qualidade

4. Controle dos microrganismos em alimentos

• O crescimento segue o padrão geral: fase lag, exponencial ...

• Depende de condições como temperatura e valor nutritivo do alimento

• Somente quando a concentração atingir certo nível a deterioração pode

ser observada.

► Forma mais comum de conservação

Refrigeração (4 a 10 ºC): inibição das reações enzimáticas,

levando à paralisação do crescimento microbiano

- Crescem os psicrotolerantes (ótimo entre 20 e 30 °C)

Congelamento (-20 ºC): água congelada torna-se indisponível

para o metabolismo. Formação de cristais de gelo que

danificam a membrana

- Pode haver crescimento em bolsas de água não congelada

4.1 Frio

Processos de preservação

► Pasteurização (Pasteur) – elimina microrganismos patogênicos

63 ºC por 30 min (LTLT: low temperature long time)

72 ºC por 15 s (HTST: high temperature short time)

O tempo e temperatura, estão definidos para eliminação da Coxiella

burnetti (patógeno mais resistente – 61,6 °C)

UHT (ultra-high temperature): 150 ºC por até 3 s

sistemas contínuos

elimina o gosto de leite cozido

elimina formas vegetativas, mas esporos

podem permanecer.

“leite estéril” – informação errônea da indústria

4.2 Calor

►Secagem: sol, câmaras secagem, liofilização

alimentos perdem água, provocando a inibição do crescimento

►Adição de solutos (elevação da pressão osmótica)

- adição de açúcar: doces, geléias,

- secagem: leite condensado, frutas secas

- adição de sal: carnes e peixes

- defumação

4.3 Redução da atividade água (Aw)

Atividade de água e crescimento de microrganismos em alimentos

Valor de Aw Microrganismos geralmente Alimentos que apresentam

inibidos nesse valor esses valores de Aw

0,95 Pseudomonas, Escherichia, Proteus Alimentos frescos altamente

Shigella, Klebsiella, Bacillus perecíveis e frutas, carnes,

Clostridium perfringens, algumas peixes e leites enlatados;

leveduras salsichas cozidas e pães; alimentos

contendo 40% de sacarose ou

7% de NaCl

0,95-0,91 Salmonella, Vibrio parahaemolyticus Alguns queijos, carne curada, alguns

C. botulinum, Serratia, Lactobacillus sucos de frutas concentrados,

Pediococcus, alguns bolores, alimentos contendo 50% de

leveduras (Rhodotorula, Pichia) sacarose ou 12% de NaCl

0,91-0,87 Muitas leveduras (Candida, Torulopsis Salame, Bolos, queijos secos,

Hansenula), Micrococcus margarian, alimentos com 65%

de sacarose ou 15% de NaCl

0,87-0,80 Maioria dos bolores (Penicilium Maioria dos sucos de frutas

micotoxigênicos), S. aureus, concentrados, leite condensado

maoria das Saccharomyces, adoçado, xaropes de chocolate

Debaryomyces e de frutas, farinha, arroz,

grãos secos, bolos de frutas

0,80-0,75 Maioria dos procariotos halofílicos Presunto, geléias, marzipan, frutos

Aspergillus micotoxigênicos glacês, marshmallows

Fonte: Adaptado de Beuchat (1981)

► Diminuição do pH do alimento

A maioria dos organismos deteriorantes não crescem em menos de pH 5.

O ácido pode ser adicionado ou produzido no processo

Ex:

- ácido acético: picles

- ácido lático: leite fermentado, iogurte, chucrute

4.4 Acidificação

Processo autolimitante - nos alimentos fermentados, as bactérias

não se desenvolvem bem em pH abaixo de 4.

4.5 Enlatamento

- Nicholas Appert funda em 1802 a primeira fábrica de conservas e recebeu o

prêmio.

►Altas temperaturas aplicadas a alimentos hermeticamente fechados em latas

- Temperatura inadequada: problemas com os termofílicos anaeróbios

- Deteriorações mais comuns:

- azedamento: Bacillus stearothermophillus, B. coagulans, Lactobacillus spp.

- produção de gás: leveduras, lactobacilos, clostrídios

História:

Em 1795 o governo de Napoleão Bonaparte ofereceu um

prêmio de 12 mil francos a quem inventasse um novo método

de preservação de alimentos para o exército.

Radiação ionizante: raios gama (cobalto 60)

▪ provocam alterações nas células dos microrganismos, principalmente no DNA.

Atualmente, nos EUA, aves e hambúrgueres estão sendo irradiados para

controlar a E. coli 0157:H7 e outros patógenos entéricos

4.6 Irradiação

Esterilização de produtos cárneos servidos em vôos espaciais

4.7 Aditivos

Diversos produtos químicos são considerados

como seguros para conservar alimentos

Alguns são utilizados há anos, sem evidência de toxicidade, outros já são

mais controvertidos.

* inorgânicos:

- Óxido de etileno, NO3-, NO2

-

* orgânicos:

- ácido ascórbico: laticínios, sucos

- benzoato de sódio: refrigerantes

- propionato de cálcio: pães

Em combinação com o ácido ascórbico (Vitamina C), o benzoato de sódio pode

formar o benzeno, que é cancerígeno.

5. Microrganismos na produção de alimentos

Alimentos preparados com o uso de microrganismosAlimento Matéria prima Principal Microrganismo Grupo

Picles Pepinos Lactobacillus spp.

Pediococcus spp.

Bacilos, Gram +

Cococ, Gram +

Leite fermentado Leite L. acidophilus Bacilos, Gram +

Pão Farinha Saccharomyces cerevisiae Levedura

Ricota Leite pasteurizado L. bulgaricus Bacilos, Gram +

Koumiss Leite de égua L. bulgaricus

Torula, Mycoderma

Bacilos, Gram +

Leveduras

Kefir Leite fresco, Streptococcus spp.

Lactobacillus spp.

Leuconostoc

Acetobacter

Cocos, Gram +

Bacilos, Gram +

Cocos, Gram +

Bacilos, Gram -

Iogurte Leite pasteurizado L. bulgaricus

S. thermophilus

Bacilos, Gram +

Cocos, Gram +

Shoyu Arroz, Soja L. delbrueckii

Aspergillus oryzae

Sacharomyces rouxii

Bacilos, Gram +

Fungo filamentoso

Levedura

Queijos Leite S. lactis

S. cremoris

L. citrovorum

L. dextranicum

Outros microrganismos

Cocos, Gram +

Cocos, Gram +

Bacilos, Gram +

Bacilos, Gram +

Fungos

Cerveja Grãos de cereais Saccharomyces spp. Leveduras

Vinho Suco de uva Saccharomyces cerevisiae

Sacch. champagnii

Leveduras

Salames e salsichas

curadas

Porco/Gado Pediococcus cerevisiae Cocos, Gram +

Presunto curado Porco Aspergillus, Penicillium Fungos

Iogurte

Lactococcus thermophillus

Lactobacillus bulgaricus

Sabor: diacetil, acetaldeído

Queijos

Lactococcus lactis

Lactococcus cremoris

Lactobacillus citrovorum

Lactobacillus dextranicum

Outros: fungos

Creme de LeiteStreptococcus cremoris, S. diacetylactis: ácido – coagulação

Leuconostoc cremoris: voláteis – sabor e aroma

Manteiga: mesmos microrganismos

Saccharomyces cerevisiae

Kefir: alimento à base de leite preparado por microrganismos

- Originário do Cáucaso - “um presente de Alá”

BacilosLactobacillus alactosus

L. brevis

L. casei subsp. casei

L. casei subsp. pseudoplantarum

L. casei subsp. rhamnosus

L. casei subsp. tolerans

L. coryneformis subsp. torquens

L. fructosus

L. hilgardii

L. homohiochi

L. plantarum

L. pseudoplantarum

L. yamanashiensis

Cocos

Streptococcus cremoris

Str. faecalis

Str. lactis

Leuconostoc mesenteroides

Pediococcus damnosus

Leveduras

Saccharomyces cerevisiae

S. florentinus

S. pretoriensis

Candida valida

C. lambica

Kloeckera apiculata

Hansenula yalbensis

O metabolismo da colônia de microorganismos consome a lactose e reduz a caseína,

albumina e outras proteínas aos aminoácidos que as constituem, além de sintetizar

ácido láctico, a lactase e outras enzimas que ajudam a digerir a lactose restante

depois da bebida ingerida. Ainda modificam os sais de cálcio para formas mais

facilmente absorvidas pelo organismo humano.

O preparado pode ser feito com leite de vaca, cabra, ovelha, búfala, égua e até de

camela. Diferentemente do iogurte que é fermentado apenas por lactobacilos, o kefir

exige temperaturas mais baixas e é fermentado por trinta e sete tipos diferentes de

Os microorganismos consomem a lactose e reduzem a caseína,

albumina e outras proteínas aos aminoácidos que as

constituem, além de sintetizar ácido láctico.

O preparado pode ser feito com leite de vaca, cabra, ovelha,

búfala, égua e até de camela. Diferentemente do iogurte que é

fermentado apenas por lactobacilos, o kefir exige temperaturas

mais baixas e é fermentado por trinta e sete tipos diferentes de

microorganismos em sua colônia, incluindo as leveduras

(utilizadas na preparação de diversos produtos, entre eles: pão,

cerveja, vinagre, queijo, vinho, chucrute etc).

Bebida tradicional de nômades criadores de

rebanhos das estepes russas.

O leite de égua dá origem a uma bebida

saudável após uma fermentação alcóolica e

láctica.

A ação medicinal do koumiss é devida ao grande complexo

de substâncias e elementos curativos que ele contém,

tais como fermentos, microelementos, antibióticos,

vitaminas A, Bl, B2, B12, D, E, C (grande teor), álcool

etílico, ácido lático, gás carbônico e outros.

Koumiss

Picles

Lactobacillus spp.

Pediococcus spp.

Chucrute

6. Doenças transmitidas por alimentos

• Importante área emergente

• Alimentos processados: grande

responsabilidade para as empresas

• Infecções e intoxicações originadas por

uma única fonte pode afetar grande número

de indivíduos

Doenças de origem microbiana veiculadas por alimentos

Categorias de doenças:

* infecções

- microrganismo ativo presente nos tecidos

- ingestão do patógeno através do alimento contaminado

(muitos desses agentes também são transmitidos pela água)

* intoxicações

- microrganismo ativo ausente nos tecidos

- ingestão da toxina bioativa pré-formada

6.1 Infecções

a. Gastroenterites

Bacillus cereus: toxina liberada no trato intestinal

Infecção que atinge o sistema gastrointestinal ocasionando diarréias,

cólicas intestinais e vômitos.

- decréscimo na absorção de fluidos

- aumento da secreção de fluidos do sangue para o intestino

Vegetais crus, carnes, leite e derivados, farinhas contendo esporos

b. Salmoneloses

Salmonella thyphimurium: espécie mais comum, presente

no intestino dos animais e esgotos.

S. typhi: febre tifóide

Carnes, salsichas, aves, ovos, leite e laticínios,

produtos à base de ovos crús

Contaminação: manuseio por indivíduos portadores,

água contaminada

c. Escherichia coli patogênicas

Escherichia coli enterotoxigênica (linhagens ETEC), produtora de

enterotoxinas potentes

- diarréia hemorrágica e insuficiência renal.

Linhagem E. coli O157:H7 produz grande quantidade da toxina

Alimentos crús ou mal cozidos, particularmente carnes moídas processadas

em grande escala, água.

d. Campilobacteriose

Campylobacter jejuni e C. fetus

Bastonetes Gram negativos, microaerófilos, principais

responsáveis por diarréias bacterianas em crianças

- C. fetus: abortos em bovinos e ovinos

Aves, porco, mariscos crús

- todas as carcaças de frango e peru contêm C. jejuni

d. ListerioseListeria monocytogenes – presente em todos os ambientes

- Bastonetes ácido tolerantes, psicrotolerantes e halotolerantes

- Pessoas imonocomprometidas: septicemia, meningite, encefalite, infecção

intra-uterina

Carne, laticínios, produtos frescos

Contaminação: solo, água

e. Hepatite A

Picornavírus (RNA vírus)

- Inflamação e necrose do fígado

Frutos do mar coletados em águas poluídas, leite

Contaminação: contaminação fecal da água ou alimento

a. Intoxicação por estafilococosStaphylococcus aureus – intoxicação bastante comum (gastroenterites)

Cremes, doces recheados, carnes, pudins, saladas com maionese

Contaminação do alimento: pelo manipulador, seguida pela multiplicação da bactéria

no alimento não refrigerado e produção de enterotoxinas (7 tipos) termoestáveis.

b. Intoxicação por clostrídios

Clostridium perfringens: bactéria anaeróbia, produtora de endósporos

Carnes, aves e peixes, crús ou cozidos

Toxinas: enterotoxina produzida quando a bactéria esporula no intestino, após ser

ingerida com o alimento.

Sintomas: alteração da permeabilidade das células epiteliais do intestino, com

sintomas de gastroenterites.

6.2 Intoxicações

Clostridium botulinum: bactéria anaeróbia, produtora de endosporos

(botulus, do latim salsicha)

Carnes, vegetais enlatados, peixes fermentados, alimentos embutidos, batatas

assadas, ...

Botulismo

Sintomas: a toxina liga-se às membranas pré-

sinápticas nos neurônios motores na junção

neuro-muscular, bloqueando a liberação de

acetilcolina, impedindo a contração do músculo.