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Microbiologia Aplicada à Nutrição 08/04/2019
Prof. Cláudio 1
CONTROLE DA POPULAÇÃO MICROBIANA NOS ALIMENTOS
FATORES INTRÍNSECOS E EXTRÍNSECOS DE CONTROLE DO DESENVOLVIMENTO MICROBIANO EM ALIMENTOS
Microbiologia Aplicada à Nutrição 08/04/2019
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CONTROLE MICROBIOLÓGICO NOS ALIMENTOS
� Uma das prinicpais preocupações do microbiologista de
alimentos relaciona-se ao controle do desenvolvimento
microbiano, visando eliminar riscos a saúde do
consumidor.
PRINCÍPIOS ENVOLVIDOS NA CONSERVAÇÃO
DE ALIMENTOS
Prevenção ou retardamento da decomposiçãomicrobiana através dos métodos físicos e químicos;
Prevenção de injúrias provocadas por insetos,outros animais, causas mecânicas, etc.
Prevenção ou retardamento da autodecomposiçãodo alimento através de destruição ou inativação deenzimas;
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Os primeiros elementos utilizados para conservar alimentos foram o calor do
sol, o fogo e o gelo, porém o momento específico de quando os humanos
iniciaram os processos de conservação se perde na historia.
⇒ Atualmente, as tecnologias utilizadas pela indústria de alimentos vão
muito além da conservação.
Com o passar do tempo, novas técnicas foram sendo
desenvolvidas para conservar os alimentos, como a
pasteurização, a liofilização, adição de conservantes
naturais (sal, açúcar, azeite, entre outros).
Controle da população microbiana
Destruir, inibir ou remover microrganismos
Agentes físicos Agentes químicos
Microrganismos em nº aceitáveis ou sua ausência
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O controle microbiológico pode ser realizado :
INIBIÇÃO: Bloqueio da multiplicação – ação microbiostática
(microrganismo vivo - não multiplica)
MORTE: Perda irreversível da capacidade dereprodução – ação microbiocida(morte rápida do microrganismo)
Controle da população microbiana
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Alguns princípios importantes:
� Levar em conta a natureza dos microrganismos presentes no
material;
� O efeito normalmente não é instantâneo (tempo de exposição
– número de microrganismos);
� O agente deve afetar diretamente o microrganismo (presença
de matéria orgânica dificulta a penetração do agente.
Condições que influenciam o controle microbiano
� Esterilização:
� Destruição de todas asformas de vidamicrobiana, incluindoos esporos.
� Vapor sob pressão(autoclave), gásesterilizante (óxido deetileno)
Algumas definições...
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� Desinfecção:
� Destruição da maioria dospatógenos vegetativos emmatéria inanimada.
� Pode utilizar métodos físicos(UV, água fervente ou vapor)ou químicos (desinfetantes).
� Não inativa formasesporuladas.
� Antissepsia:
� Destruição da maioria dospatógenos vegetativos emtecidos vivos pela inibição doseu crescimento ou atividade.
� Antimicrobianos químicos(antissépticos).
� Degermação: Remoção mecânicados microrganismos de uma árealimitada, como o local em torno deuma injeção na pele (ex.: algodãoembebido em álcool)
� Sanitização: Redução demicrorganismos de utensíliosalimentares, equipamentosindustriais e ambienteshospitalares até níveis seguros desaúde pública (lavagem com altatemperatura, uso de sanitizantes).
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A assepsia deve ser mantida após a utilização de métodos, técnicas erotinas de controle da população microbiana, como por exemplo aesterilização ou a desinfecção.
Assepsia
Conjunto de medidas utilizadas para
prevenir a contaminação microbiana num
material (vivo ou não) ou reduzir o
número dos microrganismos já presentes.
TIPOS DE CONTROLE DE POPULAÇÃO
MICROBIANA EM ALIMENTOS
� Uso de métodos mecânicos para a remoção dos microrganismos;
� Manutenção de condições atmosféricas desfavoráveis;
� Uso de temperaturas elevadas;
� Uso de baixas temperaturas;
� Através da desidratação;
� Uso de conservadores químicos;
� Alterações na pressão osmótica;
� Uso de dois ou mais métodos combinados.
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CONTROLE DE MICRORGANISMOS POR
REMOÇÃO
� Lavagem: utilizado para remoção de poeira, pesticidas e
microrganismos. Frutas, vegetais.
� Sedimentação ou centrifugação: utilizada no tratamento
de água (sedimentação) ou industrialização do leite
(centrifugação).
� Filtração: o líquido é filtrado sob pressão através de um
filtro estéril. Aplicado a sucos, água, vinho, cervejas, etc.
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CONTROLE DE MICRORGANISMOS EM
ATMOSFERA DESFAVORÁVEL
� “Atmosferas modificadas” correspondem a
ambientes nos quais o oxigênio é total ou
parcialmente substituído por outros gases, e é
utilizado como recurso tecnológico para
aumentar a vida útil dos alimentos.
TIPOS DE GASES UTILIZADOS
�CO2: em concentrações superiores a 5% inibe
bolores, e algumas bactérias comoPseudomonas, Acinetobacter.
� Atmosferas de 10% são utilizadas para prolongar otempo de armazenamento de frutas.
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� Óxidos de etileno e propileno: empregados comofumigantes na indústria de alimentos, utilizados comoantifúngicos em frutas desidratadas, nozes econdimentos.
� Óxido de etileno é usado também como esterilizante de caixas deembalagem.
� Presume-se que o mecanismo de ação estejarelacionado com o bloqueio de grupos reativos nasproteínas microbianas.
� Óxido de etileno deixa resíduos potencialmentecarcinogênicos, ao contrário do óxido de propileno.
�Ozônio: apresenta alto poder de oxidação,decompondo-se em O2.
� Utilizado em tratamento de água, esterilização dointerior de garrafas e retardamento do crescimento demicrorganismos deteriorantes em superfícies dealimentos armazenados.
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� O N2 apesar de utilizado frequentemente nasembalagens e câmaras de armazenamento de matériasprimas e alimentos processados, não exerce atividadeantimicrobiana significativa. Outros gases tambémpodem ser utilizados (CO, NO, SO2).
� Alimentos embalados a vácuo, ou aqueles cujo ar do espaço livretenha sido substituído por CO2 ou N2 apresentam condiçõesanaeróbias que impedem o desenvolvimento de microrganismosaeróbios.
CONTROLE DOS MICRORGANISMOS POR
USO DE ALTAS TEMPERATURAS
� Temperaturas elevadas causam a desnaturação deproteínas e a inativação de enzimas necessárias aometabolismo microbiano.
� O tratamento térmico necessário para destruir osmicrorganismos ou seus esporos varia com o tipo demicrorganismo, a forma com que ele se encontra e oambiente durante o tratamento.
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BRANQUEAMENTO
� Tratamento térmico – temperaturas entre 70 e 100º,por cutos períodos de tempo (1-5 min), com posteriorresfriamento, evitando o cozimento.
� Empregado, geralmente em frutas e hortaliças, antesdo congelamento ou desidratação.
� Embora tenha como objetivo básico a inativação deenzimas (alguns autores não consideram processo deconservação, mas um pré-tratamento), reduz aquantidade de microrganismos contaminantes nasuperfície do alimento.
PASTEURIZAÇÃO
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PASTEURIZAÇÃO
� Pode ter duas finalidades: destruição de todos osmicrorganismos patogênicos causadores de doença ouredução do número de microrganismos deteriorantes.
BINÔMIO TEMPO/TEMPERATURA
TIPOS DE PASTERURIZAÇÃO
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ESTERILIZAÇÃO
• Aplicação de temperaturas superiores a 100ºC.
• Destruição de formas vegettivas e esporuladas microbianas.
• Embalagens apropriadas, prevenindo a recontaminação dos alimentos.
� Em microbiologia de alimentos - Esterilização Comercial:
� Não se atinge a temperatura que tornaria o alimento completamente
estéril, sob o risco de extensas alterações nutricionais e sensoriais (cor,
sabor, textura, odor, etc...)
� O termo é relacionado à destruição de patógenos e deterioradores que
possam se desenvolver em condições normais de estocagem.
� Em alimentos já embalados: ex. latas, garrafas de vidro, sacos de
plástico termoestável...
� Utilizam-se temperaturas que variam de 115 a 125ºC durante
um período ~15 minutos. Geralmente feita em autoclaves.
Esterilização comercial de vidros de palmito
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� Em alimentos antes da embalagem – sistema UHT (Ultra High
Temperature).
� Utilizam-se temperaturas mais altas por tempos mais curtos que
variam de 135 a 150ºC durante um período de 2 a 5 segundos.
� A esterilização do leite pode ser realizada a 140o C / 5” => leitelonga vida - UHT. Desta forma, o leite pode ser armazenado pormais de 2 meses, sem alteração de sabor e odor.
� Envasamento asséptico: 0 alimento é esterilizado e depois colocado
em condições assépticas, em embalagens estéreis que depois são
seladas em condições assépticas.
� Aplicado em líquidos (leite, suco de frutas, massa de tomate).
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Vantagens do envasamento asséptico
• Emprego de cartões com mulicamadas
flexíveis para embalagem, ao invéz dos de
metais e vidros;
• Os produtos não adquirem o sabor metálico
dos alimentos envasados em metal;
• Permite o uso de membrana filtrante;
• Podem ser usados diversos gases para
preenchimento do espaço livre.
CONTROLE DA POPULAÇÃO MICROBIANA NOS ALIMENTOS
Continuação…
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CONTROLE DE MICRORGANISMOS
ATRAVÉS DA DESIDRATAÇÃO
� Diminuição do conteúdo de água até que ocorra inibição dosmicrorganismos deteriorantes e dos causadores de doençasde origem alimentar.
� Alimentos secos, desidratados ou com baixa umidade =>LMF (Low Moisture Foods), presentam umidade inferior a25% a Aa < 0,6 (alimentos secos e liofilizados).
� Alimentos com Aa entre 0,6 e 0,85 => IMF (Intermediate
Moisture Foods)
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PRÉ-TRATAMENTOS
� Os alimentos que serão desidratados devem ser de boa qualidade;
� Operações de lavagem, limpeza, retirada da casca, pele, entre outras,dependendo do tipo de alimento;
� Pré-tratamento de frutas com carbonato de sódio (NaCO3) ou outrassubstâncias
� Branqueamento => processamento de vegetais:
� Inativação de enzimas que possam causar alterações durante oarmazenamento do alimento desidratado;
� Fixação da cor de certos vegetais;� Redução do número de microrganismos (99%)� Facilita a embalagem de produtos folhosos.
SISTEMAS DE SECAGEM
� Natural: exposição do produto ao sol e vento (uvas,coco, peixes e carnes).
� Controlada: empregada para reduzir o conteúdo deumidade a níveis aceitáveis para armazenamento.
Existem vários sistemas de secagem, e a escolha depende das
qualidades a serem mantidas, da sensibilidade do alimento à
injúria térmica, bem como das características de reidratação e os
custos do processo.
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EFEITOS DA DESIDRATAÇÃO SOBRE OS
MICRORGANISMOS
� Apesar do processo não ser letal, durante a desidrataçãoalguns microrganismos são destruídos.
� Bactérias deteriorantes e causadores de doenças de origemalimentar dificilmente deterioram alimentos desidratados.
� Necessitam Aa > 0,9,
� Os fungos e leveduras causam a maior parte dadeterioração de produtos desidratados.
CONTROLE MICROBIANO PELO EMPREGO
DE BAIXAS TEMPERATURAS
� O parâmetro temperatura é uma das características
fisiológicas mais importantes dos microrganismos.
Quanto menor a temperatura, menor será a atividade
microbiana.
Temp
Vel
ocid
ade
reaç
ão e
nzim
átic
a
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CARACTERÍSTICAS DOS MICRORGANIMOS
Psicrotrófilos: mesófilos que possuem capacidade de crescer em temperaturas de geladeira
REFRIGERAÇÃO
� Temperaturas entre 0 a 7o C, encontrada nosrefrigeradores.
� Microrganismos de interesse são os psicrotrófilos
=> alguns microrganismos causadores de doenças alimentares sãocapazes de se desenvolver e produzir toxinas (Clostridium,
Yersinia, Listeria).
� Outros métodos de conservação são empregados emconjunto com a refrigeração (embalagens a vácuo, salga,defumação).
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CONGELAMENTO
� Os alimentos são congelados para aumentar a vida deprateleira.
� As temperaturas utilizadas (-18oC ou menos) sãobaixas o suficiente para reduzir ou parar adeterioração causada pelos microrganismos.
� O congelamento é um dos melhores métodos para semanter a cor, o aroma e a aparência de muitosalimentos.
PREPARO DOS ALIMENTOS PARA O
CONGELAMENTO
� Os alimentos não devem apresentar sinais de deterioração,devem ser selecionados, lavados, branqueados eemabalados antes do congelamento.
� Congelamento rápido: a temperatura é diminuída para -20o
C em 30’, fazendo a imersão direta ou contato indireto doalimento com a substância refrigerante.
� Congelamento lento: a temperatura desejada é atingidaentre 3 a 72 h (congelador doméstico).
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VANTAGENS DO CONGELAMENTO
RÁPIDO
� No congelamento rápido os cristais de gelo formadossão pequenos;
� O congelamento rápido fornece um produto final demelhor qualidade.
� A adaptação a baixas temperaturas não ocorre nocongelamento rápido;
� No congelamento rápido acontece choque-térmico.
VANTAGENS E DESVANTAGENS DO
CONGELAMENTO
� VANTAGENS:
� Não adiciona nem remove compostos presentes no alimento;� Não adiciona sabor ou aroma nem altera o natural;� Não diminui a digestibilidade nem causa perda significativa do valor
nutritivo.
� DESVANTAGENS:
� Os microrganimos não são destruídos totalmente;� Esporos e toxinas são resistentes a este processo;� Alimentos congelados embalados de maneira inadequada desidratam
rapidamente causando deterioração no aroma e na aparência do alimento.
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CONSERVAÇÃO PELO USO DE RADIAÇÃO
� Emissão e propagação da energia ou partículas através doespaço ou da matéria.
� Irradiação: proceso de aplicação de energia radiante a um alimento.
� Na conservação de alimentos, radiações com comprimentode onda curto são mais nocivas aos microrganismos.
RADIAÇÃO ULTRA VIOLETA
� Bactericida => destrói a célula bacteriana devido amutações letais no DNA, com formação de dímeros detimina.
� Possui baixo poder de penetração.
� Seu uso na conservação de alimentos é limitado:
� Superfície de alimentos, esterilização do ar e superfícies de pães,esterilização de sacos plásticos permeáveis;
� Destruição de esporos bacterianos em açúcar; redução da contaminaçãosuperficial de carnes mantidas em câmaras de refrigeração.
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PARTÍCULAS ß
� São elétrons emitidos por fontes radioativas.Apresentam baixo poder de penetração.
� Essas partículas podem ser aceleradas, emaceleradores de partículas, adquirindo maior energia,podendo assim ser utilizado na irradiação dealimentos.
RAIOS γ
� São radiações emitidas pelo núcleo excitado deelementos radioativos (60CO, 137Cs).
� Apresentam excelente poder de penetração.
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CUIDADOS A SEREM TOMADOS COM O
ALIMENTO ANTES DA IRRADIAÇÃO
� Os alimentos devem estar em bom estado de frescor equalidade;
� Qualquer sujidade ou partícula deve ser removida;
� A embalagem deve proteger o alimento da contaminaçãopós-processamento;
� As enzimas do alimento não são destruídas pelas dosesusadas na irradiação de alimentos, portanto é necessáriodestruí-las antes do processo => branqueamento.
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EFEITO DA IRRADIAÇÃO SOBRE OS
MICRORGANISMOS
� Quando o alimento é irradiado, a água presente noalimento sofre radiólise, segundo a reação:
3 H2O H + OH + H2 + H2O2
� São formados radicais livres (EROS) altamentereativos, que podem reagir com outras moléculas nomeio
CONTROLE MICROBIANO PELO USO DE
AGENTES QUÍMICOS
� Conservador químico: qualquer substância adicionada
para prevenir ou retardar a deterioração.
� Não estão incluídos nesta classe os sais comuns, açúcares,
vinagres, condimentos ou substâncias provenientes da defumação.
� O número de compostos químicos utilizados é relativamente
pequeno, pois como são ingeridos com os alimentos, devem
ser tomadas medidas de segurança para impedir riscos a
sáude pública.
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A EFICIÊNCIA DE UM CONSERVADOR
QUÍMICO DEPENDE DE ALGUNS FATORES:
� Concentração: adequada para destruição microbiana.
� Temperatura: quando a temperatura do alimento estápróxima da ótima para o desenvolvimento microbiano, oefeito inibitório será reduzido.
� Tipo e número de microrganismos presentes: quantomaior a intensidade de contaminação, menor aefeiciência dos conservadores.
� Não tóxico/carcinogênico nas concentrações utilizadas,ser de baixo custo e não interferir em característicasorganolépticas.
CLASSIFICAÇÃO DOS CONSERVADORES
QUÍMICOS
1) ÁCIDOS LIPOFÍLICOS E DERIVADOS
Devido a questões relacionadas à solubilidade, ao sabor
e a baixa toxicidade, os sais dos ácidos sórbico, benzóico
e propiônico são mais utilizados do que os ácidos em si.
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Conservador Forma ativa Mecanismo de
ação
Utilização Microrganismo
s afetados
Ácido benzóico e benzoatos
Ácido => forma não dissociadaMais eficiente empH 4
Bloqueio daglicose
Alimentosácidos
bolores e leveduras
Ácido sórbico e sorbatos
Ácido => forma não dissociadaMais eficiente empH entre 4-6
Inibição das desidrogenasesinterferindo naassimilaçãooxidativa
Picles, queijos, bolos
Bolores, leveduras, Lactobacillus,
Clostridium, S.
aureus, coliformes
Ácido propiônicoe propionatos
Ácido => forma não dissociadaMais eficiente empH 4
Similar aosbenzoatos e sorbatos
Pães, produtosde panificação, confeitaria, picles, chocolates
Bolores
Ésteres do ácidop.hidroxibenzóico– “parabéns”
Forma nãodissociadaAtivo em pH baixo
Similar aosbenzoatos e sorbatos
Cosméticos e produtosfarmacêuticos
Bolores e leveduras
2) NITRATOS E NITRITOS
O NaNO3 e o NaNO2 são empregados em soluções de cura paracarnes:
� São estabilizadores da cor vermelha,
� Inibidores de deteriorantes e associados a toxi-infecção
� Contribuem na melhora das características organolépticas
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� O nitrato é reduzido a nitrito, que é o mais importante naconservação de carnes. O nitrito origina o ácido nitroso, que sedecompoe em óxido nítrico (NO), responsável pela fixação da corvermelha nas carnes curadas: combina com a mioglobina,produzindo nitrosomioglobina
� O NO também tem efeito contra C. botulinum pela inibição da célulavegetativa, durante o armazenamento, e prevenção da germinação dosesporos que sobreviveram ao tratamento térmico.
� O NO interfere com enzimas que apresentam Fe e S na sua estrutura,como a ferredoxina, impedindo assim a síntese de ATP.
O emprego de nitrito como conservador de alimentos pode ter
incovenientes, pois pode haver a reação com aminas e produção
de nitrosaminas, que são carcinogênicos.
3) DIÓXIDO DE ENXOFRE E SULFITOS
� O SO2 e os sais de sulfito, bissulfito e metabissulfitoprevinem o escurecimento enzimático de alguns alimentos.
� SO2 é mais efetivo contra bolores e leveduras, embora embaixas concentrações seja bacteriostático.
� São usados no estado líquido, gasoso ou na forma de sais, emfrutas, sucos de frutas, xaropes, água de coco, vinhos eoutros.
� Mecanismo de ação pode ser devido ao forte poder redutor,agindo diretamente no sistema ezimático, inibindo enzimasessenciais ao crescimento microbiano.
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4) NISINA
� A nisina é uma bacteriocina que tem atividadeantimicrobiana, eficiente contra bactérias Gram + e asformadoras de esporos, entretanto ineficaz contra Gram -efungos.
� Pode ser usada como adjuvante do tratamento térmico noprocessamento de alimentos enlatados, ou como inibidora dasespécies de Bacillus e Clostridium.
� Produzida por Lactobacillus lactis, termoestável e estável noarmazenamento. Destruída por enzimas digestivas, nãoconfere sabor ou odor desagradável ao alimento.
� Utilizada em certos enlatados e em laticínios (queijos, queijosfundidos, leite condensado).
5) NATAMICINA
� Produzida pela bactéria Streptomyces natalensis, eficiente contrabolores e leveduras, pois seu modo de ação é semelhante a outrosantifúngicos.
� Não atua em bactérias;
� No Brasil, este produto pode ser adicionado na crosta de queijos.
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OUTROS COMPOSTOS USADOS COMO
CONSERVADORES DE ALIMENTOSComposto Mecanismo de ação Microrganismos
afetados
Utilização
NaCl Desidratação, tanto do alimento quanto do microrganismo
Principalmentebactérias, exceto as halotolerantes
Carnes, presunto,
Açúcar Similar ao sal, porém a concentração deve ser 6 X maior
Principalmentebactérias
Conservas de frutas, balas, leite condensado
Defumação Compostos fenólicos, aldeído fórmico (formol) – atua desnaturandoproteínas e o calor –destruição térmica
Bactérias Gram – e Gram + (Micrococcus
e Staphylococcus)
Carnes, linguiça
Agentesantifúngicospara frutas
Benomil, tiabendazol bolores Aplicados emfrutas após a colheita
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