FATORES FATORES INTRÍNSECOS E INTRÍNSECOS E EXTRÍNSECOSEXTRÍNSECOS

ALIMENTO Substrato para os microrganismos

Deterioração do alimento

Infecção ou intoxicação alimentar

Fatores que Afetam o Fatores que Afetam o Desenvolvimento Microbiano em Desenvolvimento Microbiano em

AlimentosAlimentos

Formas de evitar a deterioração ou toxinfecções

Prevenir a contaminação

Eliminar os microrganismos do alimento

Evitar o crescimento dos microrganismos

Por que alguns microrganismos crescem mais rapidamente em determinado tipo de alimento?

Por que alguns alimentos se conservam por um longo tempo?

Capacidade de sobrevivência

ou multiplicação

Fatores intrínsecos

Fatores extrínsecos

Fatores IntrínsecospH

Atividade de água (Aw)

Potencial de óxido-redução (Eh)

Composição química

Fatores antimicrobianos

Estrutura biológica

Interação entre microrganismos

Fatores Extrínsecos

Temperatura

Umidade

Composição gasosa da atmosfera

Temperatura Umidade e aw

Atmosfera

Inte

raçã

o

entr

e M

Osp

H

NutrientesPotencial redox

Antimicrobianos

FATORES FATORES INTRÍNSECOSINTRÍNSECOS

pH

Os microrganismos apresentam valores de pH, mínimo, ótimo e máximo para multiplicação.

A maioria dos microrganismos crescem melhor em pH próximo da neutralidade (6,5 a 7,5)

Faixa de crescimento de alguns microrganismos

Microrganismo pH ótimo pH máximo pH mínimo

Bactérias(a maioria)

6,5 a 7,5 9,0 4,5

Leveduras 4 a 6,5 8,0 a 9,0 1,5 a 3,5

Bolores 4,5 a 7,0 8,0 a 11,0 1,5 a 3,5

pH

Maior tolerância a valores baixos de pH

Bolores > leveduras > bactérias

Microrganismos patogênicos apresentam uma faixa de pH mais estreita

Classificação dos alimentos

Baixa acidez = pH > 4,5 ⇒ mais sujeitos ao crescimento microbiano

Ácidos = pH entre 4,0 e 4,5 ⇒ predominância do crescimento de bolores e leveduras

poucas bactérias (láticas e espécies de Bacillus)

Muito ácidos = pH < 4,0 ⇒ crescimento de bolores e leveduras

pH dos alimentos

Alimento pH

carne 5,5 – 6,2

frango 6,2 – 6,4

peixe 6,6 – 6,8

leite 6,3 – 6,5

clara de ovo 9 -10

tomate 4,2 – 4,3

maçã 2,9 – 3,3

banana 4,5 – 4,7

milho 7,3

alface 6,0

cenoura 4,9 –6,0

Efeito dos ácidos nos microrganismos

Maior gasto de energia para manter o pH intracelular

Desnaturação de proteínas, DNA

Alteração da atividade das enzimas responsáveis pelas atividades vitais da célula

Menor velocidade de crescimento

Acidófilos e alcalófilos mantém pH interno próximo da neutralidade eliminam OH- ou H+;

pH ácido = aminoácido descarboxilase ⇒ produzem aminas ⇒ ↑ pH;

pH básico = aminoácido desaminase ⇒produzem ácidos ⇒ ↓ pH.

Adaptação bioquímica a extremos de pH

Atividade de Água

Aw = atividade de água;

Os microrganismos necessitam de água livre para suas atividades metabólicas.

Os microrganismos apresentam: Aw mínimaAw ótimaAw máxima

Atividade de Água

P = pressão parcial de vapor da água do alimento

P0 = pressão parcial de vapor da água pura

Aw varia de 0 a 1

Aw = P P0

> 0,95 = Bactérias patogênicas (exceção – S. aureus)

> 0,91 = Bactérias deterioradoras 0,60 – 0,91 = bolores e leveduras0,60 = valor limite de Aw para multiplicação de

qualquer microrganismo

Aw dependente de outros fatores ⇒ temperatura, disponibilidade de nutrientes, pH e outros

Valores mínimos de Aw para o crescimento de microrganismos

GRUPO AW

BACTÉRIASDETERIORADORAS

0,9

LEVEDURASDETERIORADORAS

0,88

BOLORES 0,8

BACTÉRIAS HALOFÍLICAS 0,75

BOLORES XEROFÍLICOS 0,65

LEVEDURAS OSMOFÍLICAS 0,61

Aw dos alimentos

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

Geléia 0,75 a 0,80

Frutas secas 0,51 a 0,89

Cereais 0,10 a 0,20

Embutidos fermentados (salames), bolos confeitados, queijos desidratados, margarina, alimentos contendo até 65% de sacarose ou 15% de sal.

Muitas leveduras (Candida, Torulopsis, Hansenula), Micrococus.

0,91 – 0,87

Alguns queijos (cheddar, suíço, provolone), carnes curadas (presunto), concentrado de frutas, alimentos contendo até 55% de sacarose ou 12% de sal.

Salmonella, V. parahaemolyticus, C. Botulinum, Serratia, Lactobacillus, Pediococcus, alguns fungos, Rhodotorula, Pichia.

0,95 – 0,91

Alimentos muito perecíveis (frutas frescas, vegetais, carnes, peixe), lingüiças, salsichas e pães cozidos, alimentos contendo até 40% de sacarose e 7% de sal.

Pseudomonas, Escherichia, Proteus, Shigella, Klebsiella, Bacillus, Clostridium perfringens e algumas leveduras.

1,00 – 0,95

Alimentos com Aa na faixa indicada

Microrganismos capazes de se desenvolver

Faixa de Aa

Frutas secas contendo de 15 a 20% de umidade: algumas balas, caramelos e mel.

Leveduras osmofílicas (Saccharomyces rouxii), poucos fungos (Aspergillus echinulatus, Monascus, Monascus bisporus).

0,65 – 0,60

Flocos de aveia contendo 10% de umidade, cremes para recheio, geléias, marshmallow, melaço, caldo de cana de açúcar, algumas frutas secas e castanhas.

Fungos xerofílicos (Aspergillus chevalieri, A. candidus, Wallemia sebi), Saccharomyces bisporus.

0,75 – 0,65

Geléias, marmeladas, marzipã, glacê de frutas e marshmallow.

A maioria das bactérias halófilas.

0,80 – 0,75

Concentrados de frutas, leite condensado, xaropes de chocolate e frutas, farinha, arroz, granulados contendo 15 a 17% de umidade, bolos de frutas, presuntos caseiros, foundies e confeitos açucarados.

A maioria dos fungos, Staphylococcus aureus, a maioria das Saccharomyces spp., Debaryomyces.

0,87 – 0,80

Alimentos com Aa na faixa indicadaMicrorganismos capazes de se desenvolver

Faixa de Aa

Leite em pó (2 – 3% umidade), vegetais desidratados (5% umidade), flocos de milho (5% umidade), sopas desidratadas.

Sem proliferação microbiana.

0,20

Biscoitos e torradas com 3-5% de umidade.

Sem proliferação microbiana.

0,30

Ovo em pó com 5% de umidade.Sem proliferação microbiana.

0,40

Macarrão e massa similares, contendo 12% de umidade, temperos com 10% de umidade.

Sem proliferação microbiana.

0,50

Alimentos com Aa na faixa indicada

Microrganismos capazes de se desenvolver

Faixa de Aa

Redução da atividade de água no alimento

1) adição de soluto sal, açúcar, glicerol

2) remoção da água desidratação e congelamento

Diminuição da Aw = aumento da duração da fase lag e a diminuição do crescimento microbiano

Bactérias halofílicas mantém a Aw interna apropriada eliminam Na+ e concentram KCl;

Leveduras osmofílicas capacidade de produzir osmorreguladores acumulam glicerol mantém Aw;

Adaptação bioquímica a baixa Aw

Potencial de oxi-redução

Facilidade com que determinado substrato ganha ou perde elétrons

Substrato perde elétrons Oxidado

Substrato ganha elétrons Reduzido

Transferência de elétrons de um composto para outro gera diferença de potencial (mV)

Eh dos microrganismos

Microrganismo Eh

Aeróbio + 350 a + 500

Anaeróbio menor que -150

Quanto mais oxidado = mais positivo

Substrato mais reduzido = mais negativo

Microrganismos e o Eh

Eh de alguns alimentosEh (mV)

Suco de uva 409

Frutas frescas e vegetais 300 a 400

Leite 200 a 300

Carne moída 200

Carnes em grandes pedaços - 200

Grãos de trigo -320 a -360

Queijos -20 a -200

Alimentos

• Microrganismos aeróbios durante o crescimento

• Reduzem o Eh do alimento

Composição química

Nutrientes necessários para a multiplicação microbiana:

água fonte de energia (carbono) fonte de nitrogênio vitaminas sais minerais

• Energia• açúcar, álcool, aminoácido, amido, celulose, gordura

• Nitrogênio• aminoácidos, peptídeos, proteínas

• Minerais• sódio, potássio, cálcio, magnésio, ferro

cobre, manganês, fósforo, zinco, enxofre, cobalto e molibidênio.

Composição química

Composição química

• Vitaminas• complexo B, biotina, ácido pantotênico

Carne muita vitamina B Frutas pouca vitamina B

Bactérias Gram-positivas não sintetizam

Bactérias Gram-negativas, leveduras e bolores sintetizam

Microrganismos mais exigentes:

Bactérias Gram-positivas;Bactérias Gram-negativas;Leveduras;Bolores.

Constituintes antimicrobianos

Substâncias que apresentam a capacidade de retardar ou impedir a multiplicação microbiana.

Podem ser:Naturais;Produzidas pelos microrganismos;Adicionadas aos alimentos

Naturais

Substância Alimento

eugenol cravo, canela

alicina alho

aldeído cinâmico canela

timol e isotimol orégano

clara de ovo lisozimalactoferrinaleite

Sistema lactoperoxidase- lactoperoxidase

- tiocianato e H2O2

leite

Produzida por microrganismos

Substância Microrganismo

ácido propiônico bactéria propiônica

ácido lático bactéria lática

álcool levedura

antibiótico bolores

bacteriocinas vários, especialmentebactérias gram positivas

água oxigenada estreptococos elactobacilos

Adicionadas ao alimento (conservantes)

• ácidos• nitratos e nitritos• dióxido de enxofre e sulfitos• nisina

Competição entre microrganismos

Interações entre os microrganismos

Antagonismo• Ex: Bactérias produzem ácido láctico ⇒

meio ácido para a maioria dos microrganismos

Sinergismo• Ex: leveduras degradam o ácido láctico

⇒ crescimento de outros microrganismos

Produção de bacteriocinas

◗ Produzidas por bactérias = ação em bactérias relacionadas;

◗ Uso promissor em alimentos = consideradas conservadores “naturais”.

A adição de microrganismos inofensivos

Estímulo do processo competitivo

EXCLUSÃO COMPETITIVA

Estruturas biológicas

Casca de frutas;

Casca de nozes;

Casca de ovo;

Película que envolve sementes;

Pele dos animais

FATORES FATORES EXTRÍNSECOSEXTRÍNSECOS

Temperatura

TEMPERATURA (OC)

GRUPO MÍNIMA ÓTIMA MÁXIMA

Termófilos 40 - 45 55 - 75 60 - 90

Mesófilos 5 - 15 30 - 45 35 - 47

Psicrófilos -5 - +5 12 - 15 15 - 20

Psicrotróficos -5 - +5 25 - 30 30 - 35

Psicrotróficos Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium,

Micrococcus.

Mesófilos A maioria das espécies Maior parte dos patógenos

Termófilos Algumas espécies de Bacillus e Clostridium

Temperatura

Temperaturas (°C)

100 -

62,8-

50 -

40 -37,7-36,1-

15 -

7,2 -

0

BACTÉRIAS CRESCEM RÁPIDO BACTÉRIAS CRESCEM

BACTÉRIAS CRESCEM EM TAXAS REDUZIDAS

BACTÉRIAS MORREM SE AQUECIDAS POR TEMPO SUFICIENTE

+

BACTÉRIAS PARAM DE CRESCER, PORÉM NÃO MORREM -

Temperatura ótima de crescimento

Outros microrganismos

Bolores faixa ampla de temperatura crescem em temperatura de

refrigeração

Leveduras crescem na temperatura de

psicrotróficos e mesófilos

Adaptação bioquímica a diferentes temperaturas

Temperaturas extremas manutenção da estabilidade da membrana;

Termófilos grande número de ácidos graxos saturados de elevado ponto de fusão;

Psicrófilos grande número de ácidos graxos insaturados de baixo ponto de fusão;

Psicrotróficos ácidos graxos alternados.

Umidade Relativa

UReq = Aw x 100

UReq = umidade relativa de equilíbrio

UR > Aw absorção de água UR< Aw perda de água

Umidade Relativa

Composição Gasosa

Presença de O2 aeróbios,

facultativos

Ausência de O2 anaeróbios,

facultativos

Atmosfera modificada

Substituição parcial ou total do O2 por

outros gases = prolonga o tempo de armazenamento dos alimentos.

CO2;

Nitrogênio.

◗ Interações entre os fatores intrínsecos e extrínsecos para

impedir a multiplicação de microrganismos deterioradores e

patogênicos, melhorando a estabilidade e a qualidade de

alimento

TEORIA DOS OBSTÁCULOS

TEORIA DOS OBSTÁCULOS

Conceito dos Obstáculos

EXEMPLO: uso de métodos combinados na preservação de polpa de goiaba com 15oBRIX

Alteração da atividade de água e o pH do produto através da adição de sacarose (0 a 70%), ácido cítrico (0 a 3%) e sorbato de potássio, conservando o produto por 120 dias à 25oC.