Microbiologia dos Alimentos
1. Introdução
Alimentos
► meio adequado para o crescimento microbiano
- deterioração (“prontos para consumo” - aumento dos custos)
- disseminação de infecções
- intoxicações
- produção de alimentos
- conservação de alimentos
2. Composição microbiana dos alimentos
• Microbiota própria
• Adquirida com o processo/manuseio
► 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
3. Microrganismos e a deterioração de alimentos
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
Principais processos de deterioração de alimentos
► Ranço:
Alimentos ricos em gordura
Microrganismos lipolíticos, principalmente bactérias
Quebra das gorduras
ácidos graxos
glicerol
► Putrefação:
Alimentos ricos em proteínas (p.ex. carnes)
Bactérias proteolíticas
Proteínas
putrescina, cadaverina, H2S, NH3
► Azedamento (fermentação) e coagulação:
Leite
Bactérias do ácido lático
Lactose
ácido lático + outros ácidos
4. Controle dos microrganismos em alimentos
Inibir o crescimento microbiano
► preservar a qualidade
• 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
Processos de preservação
4.1 Frio
► 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
4.2 Calor
► 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
4.3 Redução da atividade água (Aw)
►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
Atividade de água e crescimento de microrganismos em alimentos
Valor de aw
Microrganismos geralmente
inibidos nesse valor
0,95
Pseudomonas, Escherichia, Proteus
Shigella, Klebsiella, Bacillus
Clostridium perfringens, algumas
leveduras
0,95-0,91
Salmonella, Vibrio parahaemolyticus
C. botulinum, Serratia, Lactobacillus
Pediococcus, alguns bolores,
leveduras (Rhodotorula, Pichia)
Muitas leveduras (Candida, Torulopsis
Hansenula), Micrococcus
0,91-0,87
0,87-0,80
Maioria dos bolores (Penicilium
micotoxigênicos), S. aureus,
maoria das Saccharomyces,
Debaryomyces
0,80-0,75
Maioria dos procariotos halofílicos
Aspergillus micotoxigênicos
Alimentos que apresentam
esses valores de Aw
Alimentos frescos altamente
perecíveis e frutas, carnes,
peixes e leites enlatados;
salsichas cozidas e pães; alimentos
contendo 40% de sacarose ou
7% de NaCl
Alguns queijos, carne curada, alguns
sucos de frutas concentrados,
alimentos contendo 50% de
sacarose ou 12% de NaCl
Salame, Bolos, queijos secos,
margarian, alimentos com 65%
de sacarose ou 15% de NaCl
Maioria dos sucos de frutas
concentrados, leite condensado
adoçado, xaropes de chocolate
e de frutas, farinha, arroz,
grãos secos, bolos de frutas
Presunto, geléias, marzipan, frutos
glacês, marshmallows
Fonte: Adaptado de Beuchat (1981)
4.4 Acidificação
►
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
Nos alimentos fermentados, as bactérias não se desenvolvem bem
em pH abaixo de 4 – processo autolimitante.
4.5 Enlatamento
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.
- 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
4.6 Irradiação
Radiação ionizante: raios gama (cobalto 60)
▪ sem radiação residual e sem afetar a qualidade
Atualmente, nos EUA, aves e hambúrgueres estão sendo irradiados para
controlar a E. coli 0157:H7 e outros patógenos entéricos
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 microrganismos
Alimento
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
Queijos
Lactococcus lactis
Lactococcus cremoris
Lactobacillus citrovorum
Lactobacillus dextranicum
Iogurte
Lactococcus thermophillus
Lactobacillus bulgaricus
Sabor: diacetil, acetaldeído
Outros: fungos
Manteiga: mesmos microrganismos
Creme de Leite
Streptococcus cremoris, S. diacetylactis: ácido – coagulação
Leuconostoc cremoris: voláteis – sabor e aroma
Saccharomyces cerevisiae
Kefir: alimento à base de leite preparado por microrganismos
- Originário do Cáucaso, “um presente de Alá”
Lactobacilli
Streptococci/Lactococci
Lactobacillus 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
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
Koumiss
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.
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.
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
Maria Tifóide
"I can cook"
c. Escherichia coli patogênicas
Escherichia 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. 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. Listeriose
Listeria 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
6.2 Intoxicações
a. Intoxicação por estafilococos
Staphylococcus 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, produzindo
sintomas de gastroenterites.
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 présinápticas nos neurônios motores na junção
neuro-muscular, bloqueando a liberação de
acetilcolina, impedindo a contração do músculo.