Microbiologia degli alimenti fermentati

Microbiologia degli alimenti fermentati

La fermentazione alcolica è un processo anerobico: il lievito (aerobio) in condizioni anaerobie fermenta in maniera estremamente attiva, anche se rallenta la sua moltiplicazione. Lievito di pane: crescita in condizioni aerobie con aumento di e minimo accumulo di alcool. La prodotta dal lievito è responsabile della consistenza soffice, i residui della fermentazione contribuiscono all’aroma finale. Fermentazione bassa: S. carlsbergensis. I lieviti si depositano sul fondo, l’aroma è influenzato da glicerolo e ac.acetico. Birra a pH 4.1-4.2, 7-12 gg di fermentazione
Fermentazione alta: S. cerevisiae. Birra a pH 3.8 (ad elevata gradazione). Vino: S.cerevisiae e S. ellipsoideus. 3-5gg di fermentazione a T 20-28°C. A seconda del ceppo gradazione dal 10 al 18%.
Travaso: eliminazione sedimenti prodotti dai microrganismi
Fermentanti obbligati, necessitano di fattori di crescita. Non presenti in suolo ed acqua.
Batteri lattici ed alimenti:
-sono batteri ubiquitari nell’ambiente (su vegetali ed animali)
-colonizzano la mucosa gastroenterica dei monogastrici proteggendola da microrganismi patogeni ed equilibrando il microbismo intestinale
-fermentano il glucosio, saccarosio ed il lattosio producendo soltanto acido lattico (LATTICI OMOFERMENTATI) oppure acido lattico, aldeidi, alcoli (LATTICI ETEROFERMENTATI)
-possono essere mesofili o termofili
-quelli di interesse caseario sono per lo più termofili
Molti microrganismi presenti nei prodotti caseari fermentati consolidano la microflora intestinale e alcuni posseggono attività antimicrobica (riduzione intolleranza lattosio, abbassamento colesterolo sierico). Presenta composti antitumorali nella parete (cancro colon)
I Bifidobatteri, presenti nell’intestino, aumentano l’assorbimento del calcio e Vitamine B.
La microflora di un formaggio in stagionatura è formata da:
• Flora microbica lattica: spesso indispensabile per il prodotto , ma a volte responsabile di alterazioni
• Flora microbica alterante: microrganismi saprofiti che peggiorano le caratteristiche organolettiche del prodotto
• Flora patogena: possibili rischi per la salute del consumatore.
Le differenti microflore provengono da materie prime, processo di caseificazione, fasi di stagionatura e maturazione; la microflora finale di un formaggio quindi dipende dalla tecnologia produttiva.
Malattie trasmesse per via alimentare e idrica
• gastroenterite: infiammazione delle pareti di stomaco e intestino
• tossinfezione alimentare: l’alimento è la sorgente del patogeno
• infezione di origine alimentare: il patogeno deve colonizzare l’ospite
• Intossicazione alimentare: ingestione di tossine (enterotossine) che alterano le funzioni della mucosa intestinale causando nausea, vomito e/o diarrea.
Obiettivi: Genuinità, finalizzata ad assicurare l’equilibrio fisiologico dell’organismo, si mantiene evitando manipolazioni che alterino le qualità degli alimenti ed il loro potere nutritivo
Innocuità, che mira a non apportare agenti di malattia, (contaminanti chimici, tossine microbiche, microbi e parassiti)
Non deperibilità, che si ottiene mediante tecniche di risanamento e di conservazione degli alimenti. Per evitare questi danni alla salute è necessario il controllo continuo delle condizioni nelle quali gli alimenti vengono: prodotti, trasportati, conservati, commercializzati.
Rischi: inquinamento e contaminazione degli alimenti con prodotti chimici, agenti biologici e con fattori fisici oppure inquinamento a livello della materia prima o durante le varie fasi di lavorazione. Rischi biologici: Le cellule batteriche trovano nei cibi un substrato ideale per la crescita traendo tutte le sostanze necessarie alla loro moltiplicazione:
• Acqua
• Zuccheri
• Proteine
• Vitamine e fattori di crescita
• Minerali
Fattori che determinano una infezione/intossicazione:
• Un microrganismo
• la contaminazione dell’alimento mediante utensili e superfici sporchi, alimenti crudi, personale addetto
• un alimento adatto
• tempo e temperatura che permettano al microrganismo di moltiplicarsi
• l’ingestione dell’alimento contaminato
L’Aw è l’acqua disponibile per le reazioni chimiche e biochimiche. Il suo valore è compreso tra 0 e 1. Al diminuire della Aw, la crescita batterica è rallentata. Alimenti con Aw vicina a 1 favoriscono la moltiplicazione batterica.
Conservazione degli alimenti:
Evitare alterazioni negli alimenti più facilmente deperibili nell’intervallo che intercorre tra produzione e consumo
Assicurare la distribuzione di alimenti in luoghi anche lontani da quelli di produzione
Assicurare la distribuzione nel tempo di alimenti a produzione stagionale. Batteri- virus e funghi idrolizzano gli acidi e fermentano gli zuccheri, scindono i grassi (produzione di rancidità) e metabolizzano le proteine (fenomeni putrefattivi) dando luogo ad alterazioni organolettiche quali inacidimento – aspetto schiumoso – odori – consistenza. Gli enzimi e i microrganismi sono molto sensibili al calore, quindi uno dei più efficaci metodi per prolungare la durata degli alimenti è quello di sottoporli ad alte temperature. Gli enzimi vengono inattivati in pochi minuti a temperature tra i 50 e gli 80 gradi. I microrganismi sono particolarmente sensibili al calore umido, che tende a coagulare le proteine. I più resistenti sono quelli sporigeni, come il Clostridium botulinum che resiste al calore umido fino a 20 minuti a 120°C , mentre la maggior parte delle forme vegetative muore a temperature di 60-70°C in 10 minuti, sempre per esposizione al calore umido. La composizione chimica ma soprattutto il grado di acidità influenzano molto la termoresistenza dei microorganismo. Gli alimenti acidi, con pH inferiore a 4.5, non consentono lo sviluppo degli organismi sporigeni (come l'antrace e il botulino), e necessitano quindi di trattamenti molto più blandi, poiché le altre fonti di contaminazione sono molto meno resistenti. Gli alimenti da conservare devono essere di ottima qualità, evitare il più possibile l’insorgenza di alterazioni microbiche o enzimatiche, iniziando più presto possibile dal momento della raccolta, macellazione o cottura e contenere la carica microbica il più possibile prima della conservazione evitando per esempio manipolazioni inutili. Oggi le tecniche di conservazione sono classificate in base al mezzo utilizzato: fisico, fisico-chimico, chimico, biologico. Mezzi fisici:
Refrigerazione: Riduzione della temperatura ambiente poco al di sopra del punto di congelamento del prodotto, ciò consente un rallentamento delle attività enzimatiche e microbiche. Si impiega per la conservazione di frutta (20-120 giorni), ortaggi (15 giorni), pesce fresco (7 giorni), carni fresche (30 giorni), uova (120 giorni a 0 °C), burro e formaggi. Consente la distribuzione dilazionata nel tempo di prodotti alimentari deperibili, impiegando un metodo di conservazione più economico del congelamento e della surgelazione. Congelamento: rapida rimozione del calore dell' alimento al di sotto del suo punto di gelo. Le basse temperature (-8, -12, -20 °C) bloccano sia le attività enzimatiche, sia quelle microbiche. Crescita lenta comunque anche a –10°C (gelati, frutta). Serve per la conservazione di prodotti ortofrutticoli, delle carni, del pesce e delle uova. Gli alimenti possono subire modificazioni nei loro caratteri fisici (alterazione del colore) e organolettici, chimici (diminuzione del glicogeno) e istologici (lesioni delle membrane cellulari dovute all' azione traumatica del ghiaccio).
Surgelazione: consiste nell'abbassare la temperatura del prodotto, confezionato in pacchetti originali, da + 20 °C a-20 °C in meno di tre ore e nel conservarlo sempre a temperature bassissime (oltre -20 C°) I prodotti conservano inalterati per lungo tempo (anni) i propri caratteri organolettici e sostanzialmente anche il valore nutritivo. Pastorizzazione: il termine deriva da Pasteur, che nel 1860 scoprì che riscaldando il vino a 60 gradi e mantenendo questa temperatura per alcuni minuti, poteva essere conservato a lungo.
La pastorizzazione è un trattamento termico atto a distruggere tutte le forme patogene, e la maggior parte di quelle vegetative, dei microrganismi presenti nell'alimento e a disattivare gli enzimi.
La pastorizzazione non è in grado di devitalizzare i microrganismi termofili (che si riproducono a temperature tra i 50 e i 60 gradi), nè le spore. Per questo motivi gli alimenti pastorizzati devono essere conservati in condizioni tali da limitare lo sviluppo di tali microrganismi: in genere la pastorizzazione è abbinata ad altri sistemi di conservazione come la refrigerazione, l'aggiunta di sostanze chimiche, il confezionamento sottovuoto. La durata del trattamento e le temperature raggiunte dipendono dall'alimento e dal grado di contaminazione, si distingue infatti in:
• pastorizzazione bassa: 60-65 gradi per 30 secondi, utilizzata per vino e birra, latte per produzione di formaggio;
• pastorizzazione alta: 75-85 gradi per 2 o 3 minuti, metodo utilizzato un tempo per il latte e ora sostituito dall'HTST;
• pastorizzazione rapida o HTST (High Temperature Short Time)
Viene condotta su alimenti liquidi che scorrono in uno strato sottile tra due pareti metalliche scaldate.
Di norma la pastorizzazione è seguita da un rapido raffreddamento del prodotto, per limitare lo sviluppo dei microrganismi residui. La pastorizzazione consente di mantenere pressoché inalterate le qualità del prodotto originale, di contro, esso non può essere conservato a lungo.
Il riscaldamento del prodotto, con la distruzione della flora batterica, si accompagna solo a una parziale denaturazione del principi nutritivi (proteine, vitamine, ecc.). Upperizzazione o UTH (Ultra Haute Temperature): Consiste nel riscaldare rapidamente il prodotto a 75-85 °C, a questa temperatura viene per un attimo iniettato vapore (130-140 °C) cui fa seguito la degassificazione.
Vantaggi: si ottiene una riduzione quasi completa della carica microbica ed una ridotta alterazione delle caratteristiche alimentari del latte, che tuttavia assume il sapore di "cotto".
Sterilizzazione: Consiste nel riscaldare l'alimento a 120 °C o poco al di sopra di questa temperatura per tempi diversi in funzione delle caratteristiche del prodotto. Questa temperatura determina l' inattivazione di qualsiasi forma microbica e di qualsiasi attività enzimatica. Serve nella preparazione delle conserve vegetali (pelati, legumi) e animali (carne in scatola, tonno in scatola, ecc.). Svantaggi: i prodotti possono subire delle alterazioni nei loro caratteri fisici (coagulazione delle proteine) e chimici (idrolisi degli zuccheri, inattivazione di parte delle vitamine, ecc.). Vantaggi: il prodotto rimane conservato a lungo (anni) senza ulteriori costi, acquistando talvolta caratteri organolettici che sono graditi al consumatore. Tindalizzazione: Consiste in una sterilizzazione discontinua fra i 60 e i 100°C. Nell'intervallo tra i trattamenti termici viene favorito lo sviluppo delle spore; l'improvviso rialzo termico determina poi l' inattivazione delle forme microbiche che si sono sviluppate. Questa tecnica viene impiegata per la conservazione di liquidi ricchi di albuminoidi, che non sopportano temperature superiori ai 100 °C.
I prodotti conservano buoni caratteri organolettici.
Essiccamento: Consiste nell'esporre il prodotto a una fonte di calore naturale (sole) o artificiale (es. essiccatori a polverizzazione, per la produzione di latte in polvere; a corrente d'aria, per la disidratazione di succhi di frutta,prodotti di panificazione e dolciari). La forte disidratazione degli alimenti e la conseguente concentrazione delle materie organiche e saline che li compongono bloccano la moltiplicazione dei microrganismi. L'essicamento è utile per la conservazione sia di prodotti vegetali (fichi, prugne, albicocche, pomodori, funghi), sia di prodotti animali (stoccafisso, carne per lo più ridotta in polvere, latte, uova). Il prodotto così trattato, in alcuni casi chiuso in recipienti sterili, si conserva a lungo senza ulteriori costi. Concentrazione: Consiste nell'eliminare parte dell'acqua del prodotto, sotto forma di vapore o attraverso l'uso di membrane osmotiche. Con questo metodo si ottiene una disidratazione relativa che serve per la conservazione di succhi di frutta e di pomodoro, estratti di carne, latte concentrato, ecc. Il prodotto viene chiuso in recipienti sterili e come per l'essicamento si conserva a lungo senza ulteriori costi. Liofilizzazione: Consiste nell'allontanare dal prodotto l'acqua per sublimazione. La disidratazione avviene sotto vuoto spinto a bassissime temperature. La liofilizzazione è impiegata per conservare frutta, patate, uova, carne, verdure. Il prodotto, se conservato sotto vuoto spinto, mantiene quasi intatte le caratteristiche biochimiche e biofisiche originali e può essere riportato allo stato primitivo senza alterazioni con la semplice aggiunta di acqua. Purtroppo questa tecnica ha un costo estremamente elevato. Filtrazione: Consiste nel filtrare il prodotto alla stato fisico di liquido attraverso filtri con pori di diametro inferiore a quello dei microrganismi, permettendo in questo modo la sterilizzazione. Conservazione in recipienti sterili di succhi di frutta e per la potabilizzaziane dell'acqua. Molte birre sono filtrate per mantenere aroma e fraganza. Uso di radiazioni ionizzanti: Questo tecnica di conservazione consiste nel "bombardare" l'alimento con particelle alfa e beta e con radiazioni gamma e X. Le radiazioni ionizzanti agiscono determinando la rottura dei legami fra gruppi di atomi che costituiscono le molecole; questo offre la possibilità di inattivare le attività enzimatiche e ogni microrganismo inquinante. In Italia è consentito l'impiego di radiazioni gamma per trattare, a scopo anti-germogliativo, patate, cipolle e aglio. Mezzi fisico-chimici naturali: Affumicatura: Consiste nell'esporre gli alimenti ad una corrente di fumo di legna (quercia, faggio, abete, pino) o di piante aromatiche (lauro, rosmarino, salvia) o di speciali prodotti per determinati giorni a 25 °C, oppure per alcune are a 70-100 °C. Questo determina la disidratazione ad opera del calore (azione fisica) che crea un ambiente sfavorevole alla riproduzione microbica, il fenolo e le altre sostanze da esso derivate presenti nel fumo (azione chimica) provocano, inoltre, un effetto antisettico e microbicida. L'affumicatura è impiegata per la conservazione di pesce, carne, insaccati, ecc. Questo sistema, utilizzato insieme alla salagione e/o all'essiccamento, consente di conservare i prodotti per lunghi periodi di tempo senza costi aggiuntivi. In aggiunta gli alimenti così trattati acquistano un sapore particolare e gradevole. Aceto- Zucchero (non inferiore al 60%) - Olio- Salagione
Additivi: /antiossidanti, antimicrobici), gelificanti ed addensanti. Mezzi biologici: fermentazione (trasformazione latte e derivati). Spezie: contengono antimicrobici (maggiorana, salvia, rosmarino, aglio, chiodi di garofano, cannella, origano) Possono contenere microrganismi.
La mostarda contiene composti aldeidici e fenolici.
La cumaina presente in frutta vegetali è antimicrobico.