Microbiologia dos Alimentos

Alimentos

► meio adequado para o crescimento microbiano

- deterioração (“prontos para consumo” - aumento dos custos)

- 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 ambienteBactérias 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 (bactérias entéricas raramente deterioram frutos)

- número de microrganismos presentes

3. Microrganismos e a deterioração de alimentos

► Ranço: Alimentos ricos em gorduraMicrorganismos lipolíticos, principalmente bactériasQuebra das gorduras ácidos graxos glicerol

► Putrefação: Alimentos ricos em proteínas (p.ex. carnes)Bactérias proteolíticasProteínas putrescina, cadaverina, H2S, NH3

► Azedamento (fermentação) e coagulação: LeiteBactérias do ácido láticoLactose ácido lático + outros ácidos

Principais processos de deterioração de alimentos

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

Congelamento (-20 ºC): água congelada não está disponível 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

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)

► Esterilização

UHT (ultra-high temperature): 150 ºC por até 3 s sistemas contínuos elimina o gosto de leite cozido

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 apresentaminibidos 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, algunsC. 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 NaCl0,87-0,80 Maioria dos bolores (Penicilium Maioria dos sucos de frutas

micotoxigênicos), S. aureus, concentrados, leite condensadomaoria 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

- ácido acético: picles

- ácido lático: leite fermentado, iogurte, chucrute

4.4 Acidificação

Nos alimentos fermentados, as bactérias não se desenvolvem bem

em pH abaixo de 4 – processo autolimitante.

4.5 Enlatamento

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

►Altas temperaturas aplicadas a alimentos hermeticamente fechados em latas

- Temperatura inadequada: problemas com os termofílicos anaeróbios

- Deteriorações mais comuns em enlatados:- azedamento: Bacillus stearothermophillus, B. coagulans, Lactobacillus spp. - produção de gás: leveduras, lactobacilos, clostrídios

Um pouco de 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)▪ sem radiação residual e sem afetar a qualidadeAtualmente, nos EUA, aves e hambúrgueres estão sendo irradiados para controlar a E. coli 0157:H7 e outros patógenos entéricos

4.6 Irradiação

44 KGrays na esterilização de produtos cárneos servidos em vôos espaciais (NASA)

4,4 KGrays para hambúgueres normais

4.7 Aditivos

Diversos produtos químicos são considerados como seguros.

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. bulgaricusTorula, 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. bulgaricusS. thermophilus

Bacilos, Gram +Cocos, Gram +

Shoyu Arroz, Soja L. delbrueckiiAspergillus oryzaeSacharomyces rouxii

Bacilos, Gram +Fungo filamentosoLevedura

Queijos Leite S. lactisS. cremorisL. citrovorumL. dextranicumOutros microrganismos

Cocos, Gram +Cocos, Gram +Bacilos, Gram +Bacilos, Gram +Fungos

Cerveja Grãos de cereais Saccharomyces spp. Leveduras

Vinho Suco de uva Saccharomyces cerevisiaeSacch. champagnii

Leveduras

Salames e salsichas curadas

Porco/Gado Pediococcus cerevisiae Cocos, Gram +

Presunto curado Porco Aspergillus, Penicillium Fungos

Iogurte

Lactococcus thermophillusLactobacillus bulgaricus

Sabor: diacetil, acetaldeído

Queijos

Lactococcus lactisLactococcus cremorisLactobacillus citrovorumLactobacillus dextranicum

Outros: fungos

Creme de LeiteStreptococcus cremoris, S. diacetylactis: ácido – coagulaçãoLeuconostoc 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”

Lactobacilli

Lactobacillus alactosusL. brevisL. casei subsp. caseiL. casei subsp. pseudoplantarumL. casei subsp. rhamnosusL. casei subsp. toleransL. coryneformis subsp. torquensL. fructosusL. hilgardiiL. homohiochiL. plantarumL. pseudoplantarumL. yamanashiensis

Streptococci/Lactococci

Streptococcus cremorisStr. faecalisStr. lactisLeuconostoc mesenteroidesPediococcus damnosus

LevedurasSaccharomyces cerevisiaeS. florentinusS. pretoriensisCandida validaC. lambicaKloeckera apiculataHansenula yalbensis

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), álcooletílico, 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. GastroenteritesBacillus 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. SalmonelosesSalmonella 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

Maria Tifóide"I can cook"

c. Escherichia coli patogênicasEscherichia coli enterotóxica (linhagens ETEC), produtora de enterotoxinas

potentes

- verotoxina: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. CampilobacterioseCampylobacter jejuni e C. fetusBastonetes 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 frescosContaminação: solo, água

e. Hepatite APicornavírus (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 clostrídiosClostridium 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, produzindo sintomas de gastroenterites.

6.2 Intoxicações

Clostridium botulinum: bactéria anaeróbia, produtora de endósporos

(botulus, do latim, salsicha)

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

assadas, ...

Toxinas: exotoxina (proteína sensível ao calor, 80 ºC/10 min) geralmente fatal.

- 1 g mataria 30 bilhões de ratos.

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.