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Microbiologia da Conservação de Alimentos

Pasteurização

Appertização

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Pasteurização

T 60-80 ºC; alguns min

1) eliminação de patogénios específicos ou patogénios associados a um produto

2) eliminar grande parte dos possíveis m.o causadores de alteração

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Pasteurização

m.o. termodúricos sobrevivem

bactérias formadoras de esporos, Enterococcus, Microbacterium, Arthrobacter

necessidade de refrigeração


Appertização

só sobrevivem não patogénicos e m.o. incapazes de se desenvolverem

tempo de prateleira mais longo

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morte térmica é um processo de 1ª ordem

a uma dada T letal, taxa de morte depende do nº de células

N – nº células viáveis

c – constante de proporcionalidade

dNcN

dt


integrando entre tempos 0 e t

N, N0 – nº células viáveis a tempos t e 0

k = c/2.303

dNcN

dt

0

ctN N e

0

logN

ktN

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k é declive

declive aumenta com T

0

logN

ktN


D – letalidade

mede termorresistência

D – tempo necessário para reduzir sobreviventes 90% (1 ciclo log), a uma dada T

D dado por 1/k

2 1

1 2

Dlog log

t t

N N

N1, N2 – sobreviventes aos tempos t1 e t2

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Exemplo

D72 de Salmonella Senftenberg 775 W em leite é 1.5 s

Pasteurização (15 s a 72 ºC) produz uma redução de 10D

Se contaminação inicial 104 CFU L-1, tratamento deixa 1 sobrevivente por 106 L


z – variação de T que resulta numa variação de D de 1 ciclo log (10 vezes)

2 1

1 2log D log D

T Tz

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esporos mais termorresistentes

capacidade de manter baixo teor de água no protoplasto central, contendo ADN

esporos com maior teor de humidade são menos termorresistentes

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D pode variar com outros factores

desvios do comportamento linear

propriedades especiais dos m.o.


F permite comparar efeito letal em diferentes processos

processos térmicos não são uniformes nem instantâneos

F expressa efeito letal integrado

minutos a uma dada T

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Exemplo

F121 = 4

combinações de tempo/T equivalentes a aquecimento instantâneo a 121 ºC, manutenção a essa T durante 4 min e arrefecimento instantâneo


F depende de z do m.o.

z = 10 ºC

1 min a 111 ºC F121 = 0.1

z = 5 ºC F121 = 0.01

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F0 – F121 para esporos

z = 10 ºC

para esporos

121 121 0F D log logN N


letalidade mínima para conservas

12 reduções decimais do nº de esporos de C. botulinum

12D

se D = 0.21 min

F0 = 12 x 0.21 = 2.52 min

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F0 medido no ponto que aquece mais lentamente

habitualmente o centro geométrico

pode variar durante processamento


LR – taxa de letalidade

quociente entre a taxa de morte a uma dada T e a taxa de morte à T de referência

se T de referência 121 ºC

121R

T

D

DL

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sendo

T2 = 121 ºC; T1 = T

D1 = DT; D2 = D121

LR tabelados

121R

T

D

DL

2 1

1 2log D log D

T Tz

R 121 /

1

10T z

L


área sob a curva dá letalidade total do processo

0 RF dL t

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3 zonas do espectro electromagnético

micro-ondas

UV

raios g


micro-ondas

2450 MHz e 915 MHz

domésticos – 2450 MHz

menos penetrantes

acção indirecta em m.o. – produção de calor

aquecimento não uniforme

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micro-ondas

usado em pasteurização

produtos de panificação e pastas

destrói leveduras e bolores


radiação UV

e- excitados do estado fundamental para o estado excitado

moléculas mais reactivas

reacções induzidas em m.o. provocam falhas em processos metabólicos – deficiência ou morte

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radiação UV

maior letalidade a 260 nm

maior absorção por bases dos ács. nucleicos

pirimidinas


radiação UV

bases timinas adjacentes formam dímeros

impedem transcrição e replicação de ADN

resistência a UV:

Gram- < Gram+ ≈ leveduras < esporos bacterianos < esporos de bolores << vírus

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radiação UV

cinética linear semelhante a morte térmica

determinação de valores de D

dose necessária para uma redução de 10 vezes nos sobreviventes


radiação UV

D – produto da intensidade da radiação pelo tempo de aplicação

valores de D publicados

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radiação UV

baixa penetração

radiação incidente absorvida por outros componentes


radiação UV

desinfecção do ar e superfícies

desinfecção da água

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radiação ionizante

energia suficiente para ejectar e-

partículas b – menos penetrante

raios X

raios g (60Co) – mais penetrantes



efeito directo – interacção com moléculas microbianas

efeito indirecto – produção de radicais livres a partir da hidrólise da água

indirecto mais importante

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doses 2-3 vezes maiores para obter mesma letalidade na ausência de água

resistência 2-4 vezes superior na ausência de O2

indirecto mais importante



cromossoma é principal alvo de actuação

•OH provoca cortes no ADN

abstracção de H da desoxiribose, seguida de eliminação b do fosfato

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cinética de inactivação geralmente logarítmica

pode sofrer distorções sigmoidais



D tirado da parte linear

referência – 6D

produz redução de 106 vezes

resistência:

Gram- < Gram+ ≈ bolores < esporos ≈ leveduras < vírus

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maioria dos contaminantes de alimentos pouco resistentes

esporos de C. botulinum mais resistentes

Deinococcus radiodurans – bactéria resistente isolada da carne, mas pouco relevante


processo mais controlado que aquecimento

penetração profunda, instantânea e uniforme

doses habituais não produzem alterações sensoriais

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aplicada a níveis mais e menos intensos

Radappertização – mais intensa, para armazenamento estável

Radicidação – menos intensa, para eliminação de patogénios

Radurização – menos intensa, para prolongar tempo de prateleira


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Pascalização

pressão hidrostática elevada (HPP) ~650 MPa

reduz carga microbiana

favorecida por pH baixo ou T altas ou baixas


Exemplos

680 Mpa, 10 min, T ambiente

redução de ~105 CFU mL-1 em leite

410 Mpa, 30 min

pêssegos e peras mantêm condições durante 5 anos

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HPP age sobre ligações não covalentes

ligações iónicas, pontes de H, interacções hidrofóbicas

efeito sobre as proteínas

estrutura e função proteicas


HPP também actua sobre macromoléculas não proteicas

pressão altera permeabilidade da bicamada lipídica das membranas

esporos mais resistentes que células vegetativas

esporos mais susceptíveis por aumento de T

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HPP age instantânea e uniformemente

efeitos nutricionais e sensoriais reduzidos


Refrigeração

Congelação

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Refrigeração

0-5 ºC

impede crescimento de mesófilos

flora dominante de psicrotrofos


Refrigeração

alterações fisiológicas nos m.o.

T mais baixa e controlada possível

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Refrigeração

membrana plasmática passa de líquido cristalino a gel rígido

redução de transporte de solutos

depende de teor de ács. gordos insaturados de cadeia curta nos lípidos das membranas


Refrigeração

mesófilos não são destruídos

Gram- mais susceptíveis que Gram+

células em fase exponencial mais susceptíveis que na fase estacionária

células em meios mais complexos são mais resistentes

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Refrigeração

poros criados na membrana permite saída de conteúdo do citoplasma

quebras em cadeias simples de ADN


Congelação

em geral < -18 ºC baixa aw

não há crescimento microbiano

actividade enzimática pode persistir

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Congelação

T > -10 ºC

bolores e leveduras psicrotróficos e resistentes a baixa aw

Cladosporium herbarum, Sporotrichum carnis, Thamnidium elegans na carne


Congelação

alterações na força iónica e pH

alteração da estrutura e função de componentes celulares e macromoléculas

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Congelação

letalidade microbiana limitada

toxinas resistem

esporos bacterianos pouco afectados

maioria das Gram+ resistem


Congelação

alguns componentes dos alimentos aumentam resistência

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Congelação

congelação lenta mais letal

maior tempo de exposição a concentração elevada de solutos

congelação lenta danifica mais alimento

congelação rápida usada comercialmente


substâncias capazes de inibir, retardar ou travar crescimento de m.o. ou deterioração resultante da sua presença

podem matar os m.o. ou impedir crescimento

acção depende da dose

geralmente só são autorizadas baixas concentrações

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ács.orgânicos e ésteres


ács. orgânicos e ésteres

ács. acético e láctico

adicionados ou produzidos por fermentação

efeito no flavour e pH

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ác. benzóico pKa 4.19

sintético

inibe crescimento de leveduras e bolores



ác. benzóico interfere com funções e transporte de energia através da membrana

afecta actividade enzimática no interior da célula

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parabenos pKa 8.5

actividade antimicrobiana aumenta com tamanho da cadeia

afectam transporte de substratos e energia através da membrana



ác. sórbico pKa 4.8

actua contra leveduras, bolores e bactérias catalase positivas

afecta membrana e inibe várias enzimas

inibe germinação e crescimento de esporos de C. botulinum

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ác. propiónico pKa 4.9

inibe bolores em queijos e produtos de padaria

inibe bacilos produtores de viscosidade


nitrito

adicionado como sal de Na ou K

inibe diversas bactérias (Escherichia, Flavobacterium, Micrococcus, Pseudomonas, …)

inibe C. botulinum

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nitrito

inibição aumenta a pH mais ácido

HNO2 é composto activo (pKa 3.4)

nitrito inibe germinação de esporos a T elevada


SO2

gás que se dissolve em água estabelecendo um equilíbrio dependente do pH

H2SO3 tem pKa de 1.86 e 6.91

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formas não dissociadas têm maior actividade antimicrobiana

penetram mais facilmente as células


SO2 reactivo – perturba metabolismo microbiano

agente redutor – quebra ligações S-S em proteínas e interfere em processos redox

liga-se a bases de ács. nucleicos, açúcares e outros metabolitos

activo contra bactérias, leveduras e bolores

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natamicina

antibiótico produzido pela bactéria Streptomyces natalensis

antifúngico


natamicina

liga-se irreversivelmente ao ergosterol

perturba membrana celular

perca de solutos do citoplasma e lise das células

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Bacteriocinas

produzidas por bactérias lácticas e outros m.o.

nisina, …


Vácuo

Embalagens sob atmosfera modificada

Atmosfera controlada

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Vácuo

impede crescimento de aeróbios



combinações de CO2, O2, N2

composição varia durante armazenamento

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CO2 é inibidor

N2 dá rigidez mecânica

O2 permite manter cor das carnes

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Atmosfera controlada

composição gasosa permanece constante

CO2 inibe bolores e é antagonista do etileno


não há crescimento microbiano com aw < 0.6

secagem ou solutos

secagem mata ou altera parte dos m.o.

m.o. pré-existentes ou introduzidos durante processamento podem sobreviver durante longos períodos

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