Microbiologia degli alimenti

Le alterazioni alimentari degli alimenti

Le alterazioni alimentari degli alimenti sono dovute a maturazione e senescenza, attività enzimatica, reazioni chimiche e alterazioni di natura fisica, soprattutto proliferazione batterica.

NB. Le cause di natura non microbica facilitano la proliferazione microbica, che resta la causa principale.

Dobbiamo sapere se un microrganismo può essere presente nell’alimento e dipende dalla contaminazione, le cellule che hanno contaminato l’alimento possono moltiplicarsi ma dipende dal tempo. Quindi, la possibilità di sviluppo di un microrganismo in un alimento dipende da: tempo, caratteristiche del microrganismo, fattori che ne consentono lo sviluppo e fattori che ci sono negli alimenti. I microrganismi sono ovunque, in ogni ecosistema e in ogni componente biotica del nostro pianeta (suolo, acqua, aria, uomo, animali, piante, ecc.) perciò anche negli alimenti, tranne rare eccezioni di alimenti sterili.

I microrganismi sono:

• Batteri (procarioti unicellulari)
• Lieviti (eucarioti unicellulari)
• Muffe (eucarioti pluricellulari)

Cosa comporta la presenza o lo sviluppo dei microrganismi negli alimenti?

La questione rilevante è: cosa comporta la presenza o lo sviluppo dei microrganismi negli alimenti?

Due effetti:

• 1) Effetto sull’alimento stesso
• 2) Effetto sul consumatore dell’alimento (alimento come veicolo di microrganismi)

Effetti diversi (negativi):

• 1) Effetto sull’alimento, alterazione
• 2) Effetto sul consumatore, trasmissione di malattia

Effetti diversi (positivi):

• 1) Effetto sull’alimento, trasformazione per via fermentativa
• 2) Effetto sul consumatore, effetti salutistici, probiotici

Contaminazione e sviluppo

Il numero delle cellule microbiche in un alimento dipende da due aspetti importanti e diversi: la contaminazione e lo sviluppo.

• Contaminazione microbica: è lo spostamento di microrganismi da un ambiente ad un altro, la contaminazione non provoca una modificazione di composizione dell’alimento;
• Sviluppo microbico: i microrganismi che, a diverso livello sviluppano negli alimenti, determinano mediante il loro metabolismo microbico la trasformazione dei componenti.

® Sviluppo = metabolismo microbico. Gli eventi microbiologici che potenzialmente possono alterare la sicurezza e la qualità di un alimento dipendono dal metabolismo microbico. I microrganismi, in particolare quelli più attivi metabolicamente, moltiplicandosi negli alimenti ne utilizzano alcuni componenti dando luogo a cambiamenti: dannosi per la salute (microrganismi patogeni), sgradevoli (microrganismi alterativi), oppure gradevoli (microrganismi virtuosi).

• Patogeni: per la salute di chi li consuma, la presenza entro i limiti di legge e lo sviluppo non deve avvenire;
• Alterativi: per l’alimento, la presenza dipende dal numero e lo sviluppo non deve avvenire;
• Virtuosi: per la produzione dell’alimento (alimenti fermentati), la presenza sì e lo sviluppo necessario.

Microrganismi alterativi o deterioranti

Quali sono i microrganismi alterativi o deterioranti? Dipende dall’alimento, i batteri, lieviti e muffe che quando sviluppano in una materia prima o in un alimento determinano perdita di qualità del prodotto. Non sono nocivi, ma deteriorano perché modificano la composizione causando indesiderate variazioni di colore, accumulo di gas, formazione di biofilm, aroma, ecc.

Alterazione microbica: più un microrganismo sviluppa in un alimento e maggiore è la possibilità che causi un’alterazione, che per alcuni alimenti potrebbe essere anche considerevole, tanto da determinare la perdita di commercializzazione del prodotto. È importante quindi conoscere e controllare i fattori associati allo sviluppo microbico di un alimento, anche per riconoscere la causa dell’incidenza e quindi sviluppare ed applicare efficienti metodi di controllo. Per causare cambiamenti rilevabili in colore, odore, tessitura, formazione di biofilm, ecc. i microrganismi devono raggiungere livelli numerici elevati (può variare da 10⁶-10⁸ ufc/ml).

Se un alimento è in grado di sopportare lo sviluppo microbico per le sue prerogative fisico-chimiche intrinseche o viene mantenuto abbastanza a lungo in condizioni che permettono la contaminazione e lo sviluppo microbico andrà incontro a sicuro deterioramento.

Quindi, non ci sono microrganismi che in assoluto possono essere definiti alterativi, perché la risposta dipende dal tipo di microrganismo in quell’alimento. Ci possono essere microrganismi che causano una modificazione in un alimento sgradita e percepita come un’alterazione negativa, oppure no; in ogni caso possono essere sia batteri che lieviti che muffe, che causano, duplicandosi, una modificazione dell’alimento, e la modificazione può essere di diverso tipo: può essere una modificazione di colore, una modificazione di forma, una modificazione di un aroma. Queste alterazioni possono però non essere sgradite.

Quando questa alterazione avviene, avviene solo se il metabolismo di quel microrganismo ha modo di manifestarsi, perché soltanto duplicandosi che produce dei metaboliti che sono percepiti come una modificazione dell’alimento nel quale si sta sviluppando; di conseguenza, è la sua duplicazione che causa una modificazione; perciò, è importante conoscere e controllare i fattori che causano la duplicazione.

Di norma, la manifestazione di una presenza microbica che ha causato un’alterazione è di 10⁶-10⁸ ufc/ml. Di conseguenza, il fatto che questo livello venga raggiunto per poter manifestare lo sviluppo, significa rallentare o non portare le cellule a quel valore.

Microrganismi patogeni e malattie alimentari

Lo stesso vale per le attività patogene: i microrganismi che causano malattie alimentari, causano malattia se ingeriti con l’alimento. L’ingestione delle cellule causa malattia qualora il numero delle cellule ingerite sia tale da provocarla; la provocazione della malattia dipende da un numero, che a sua volta dipende dal consumatore, che non è uguale per tutti i microrganismi. Tuttavia, esistono dei microrganismi che causano malattie anche qualora siano ingeriti in una quantità di cellule indicativamente di poche centinaia. Il fatto che un microrganismo causa di malattie alimentari possa svilupparsi oppure no in un alimento, indipendentemente dal fatto che possa causare alterazioni oppure no, è grave.

Ci sono tre tipologie di malattie: intossicazioni alimentari, infezioni alimentari e tossinfezioni alimentari.

Qualità microbiologica di un alimento

Cos’è la qualità di un alimento? Significa rispondere ai requisiti, ma non è da confondere con bontà o apprezzamento.

Cos’è la qualità microbiologica? Significa assenza di microrganismi e/o di loro tossine.

La qualità microbiologica è legata all’assenza, nel numero stabilito dalla legge, di microrganismi patogeni e alla presenza o assenza di microrganismi alterativi che regolano la stabilità. Quindi, un alimento è qualitativamente valido dal punto di vista microbiologico se risponde ai requisiti, che possono essere l’assenza o la presenza in quantità consentite dalla legge. Tutto questo è definito da come si produce un alimento e come si gestisce la produzione dell’alimento.

La qualità microbiologica di un alimento si valuta andando a vedere se in quell’alimento ci sono microrganismi che indicano il fatto che ce ne sono altri. I microrganismi definiti indicatori fanno parte di una categoria più grande, che si definiscono microrganismi marker.

I microrganismi indicatori sono microrganismi che indicano dando un’idea della possibilità che altri dannosi possano essere presenti. Il vantaggio dei microrganismi indicatori è che sono facili da ricercare e viene stabilita la sua ricerca in funzione del fatto che possa indicare la sicurezza di un alimento oppure la sua qualità dal punto di vista tecnologico. Per questo motivo, la loro ricerca può essere variabile e, di solito, è ottenuta attraverso metodi veloci; di conseguenza, il fattore rilevante per definire che un microrganismo indicatore sia tale, è che la sua presenza sia rilevabile velocemente e senza difficoltà.

® Microrganismi indicatori non sono dannosi, ma danno informazioni sulle condizioni microbiologiche generali della qualità e della sicurezza.

I più noti sono i microrganismi indice di contaminazione fecale (un alimento è arrivato in contatto in genere con delle acque reflue di scarichi fognari). I microrganismi indice di contaminazione fecale si cercano sono dei batteri, che sono i coliformi e gli enterococchi.

Ci sono microrganismi che sono indicatori di qualità di processo; quindi, dimostrano se quel processo è avvenuto correttamente oppure no (es. processo di trattamento termico: ci sono microrganismi che vengono cercati per verificare che il processo sia avvenuto correttamente).

A volte si vanno a cercare i metaboliti indicatori invece dei microrganismi indicatori (es. invece di andare a contare i batteri lattici, si va a cercare direttamente l’acido lattico, che è il metabolita principale dei batteri lattici). Identificato una molecola, si può andare a cercare quella.

La contaminazione microbica

Con il termine contaminazione si indica lo spostamento di un microrganismo da un ambiente ad un altro (cioè dall’ambiente in cui si trova l’alimento all’alimento).

La contaminazione non provoca una modificazione di composizione dell’alimento. Questo spostamento è il risultato della contaminazione e dell’eventuale sviluppo (se non c’è contaminazione, non si può avere sviluppo; lo sviluppo si ha solo se l’alimento è contaminato; d’altra parte, tutti i microrganismi che hanno contaminato un alimento non è detto che siano in grado di svilupparsi).

La contaminazione microbica può avvenire in ogni punto del percorso che va dalla produzione al consumo.

Il numero di microrganismi presenti su un alimento non dipende solo dalla contaminazione, ma anche dalla possibilità che si siano sviluppati. La presenza al momento della contaminazione è legata al fatto di che cosa è successo tra il momento in cui quell’alimento è stato prodotto al momento in cui quell’alimento viene consumato. Questo dipende da diversi fattori, che prendono in considerazione la materia prima, la lavorazione della materia prima, la conservazione e il tempo di conservazione, e anche il consumo.

Il tipo di contaminazione condiziona lo sviluppo, ma il livello di contaminazione condiziona il tempo necessario affinché quell’alimento possa manifestare in un tempo più o meno veloce la sua modificazione. La manifestazione dell’alterazione sarà tanto più veloce quanto maggiore è il numero delle cellule che hanno contaminato l’alimento.

(Se d’estate si consumano delle salamelle alla griglia si corre un rischio. Qual è il rischio che si corre e perché? Il motivo per cui delle salamelle cotte alla griglia sono un alimento che, se non cotto correttamente, può essere una fonte di una malattia alimentare, è perché la salamella è molto contaminata perché è carne macinata e perché la cottura alla griglia è una cottura che potrebbe essere solo superficiale. Tuttavia, è chiaro che questa possibilità aumenta nel mese di luglio rispetto al mese di dicembre perché nel mese di luglio si prendono le salamelle dal frigo e, dal momento in cui vengono tolte dal frigo al momento in cui vengono fatte cuocere, magari è passata un’ora e a luglio c’è caldo).

La velocità dell’alterazione di un alimento, o il suo livello di salubrità, è legata al numero di cellule contaminanti (valore di contaminazione) rispetto alle condizioni che possono essere favorevoli oppure no, moltiplicato alle caratteristiche del microrganismo.

Quindi, la velocità con la quale un’alterazione può avvenire è direttamente proporzionale al numero delle cellule che contaminano e indirettamente proporzionale ai fattori ecofisiologici che facilitano o ostacolano la duplicazione cellulare.

Maggiore è il livello di contaminazione maggiore è la velocità con la quale la modificazione dell’alimento avviene.

Le contaminazioni possono non essere soltanto uno spostamento di cellule, ma anche uno spostamento di metaboliti cellulari (contaminazione chimica di un prodotto del metabolismo microbico). La contaminazione può essere anche una contaminazione crociata perché incrocia gli alimenti (contaminazione che avviene da un alimento ad un altro).

Le contaminazioni possono essere numerate in quattro step:

• 1) Contaminazione primaria, in fase di produzione (materie prime), ad opera di microrganismi che si spostano da acqua, aria, suolo e animali (compreso l’uomo);
• 2) Contaminazione secondaria, in fase di lavorazione, dipendono principalmente dall’ambiente di lavoro e dal personale;
• 3) Contaminazione terziaria, a livello di stoccaggio e commercializzazione;
• 4) Contaminazione quaternaria, in fase di consumo, molto importanti nella ristorazione collettiva.

Contaminazioni primarie

® Acqua viene a contatto con l’alimento per diverse ragioni: per l’irrigazione, per il lavaggio delle attrezzature, o perché coadiuvante tecnologico o anche come ingrediente. L’acqua non è mai sterile. L’acqua può subire dei processi di trattamento che la stabilizzano dal punto di vista microbiologico ed è caratterizzata dalla presenza di molecole inorganiche che possono modificare anche i sistemi di pulizia.

Dal punto di vista microbiologico, il genere Pseudomonas è la principale presenza nell’acqua. Quindi, quando un alimento ha avuto un contatto con l’acqua può essere contaminato da Pseudomonas. Sempre nell’acqua ci possono essere microrganismi di origine fecale, tra cui Enterobacterium. È meno probabile che nell’acqua ci siano delle muffe.

Per gli aspetti microbiologici qualitativi dell’acqua sono previste delle analisi. La classica ricerca dei microrganismi indicatori dell’acqua sono i microrganismi che servono ad indicare se l’acqua è venuta a contatto con degli scarichi fognari (e quindi l’acqua può contenere batteri che derivano da feci: i coliformi e gli enterococchi) e anche la ricerca di Clostridium perfringens, che è uno sporigeno e la sua presenza sotto forma di spora nell’acqua è molto probabile.

® Aria è veicolo di microrganismi (non fonte) e, di conseguenza, tutti i processi di produzione che vedono il diverso coinvolgimento dell’aria vedono una facilità di contaminazione. La gestione della posizione del passaggio d’aria e della pressurizzazione ambientale è fondamentale per gestire lo spostamento microbico. La presenza di microrganismi sporigeni, che è quella più frequente, può essere legata sia a batteri che a muffe.

L’analisi microbiologica dell’aria vede la filtrazione dell’aria con dei filtri.

® Suolo è un ambiente fortemente contaminato, che si contraddistingue per un’ampissima varietà dal punto di vista numerico e dal punto di vista qualitativo dei microrganismi che sono presenti. Il suolo è, per la sua caratteristica, una grande riserva di spore. Quindi, tutti gli alimenti che sono venuti a contatto con il suolo vedono la possibilità della presenza di spore (Clostridium).

® Animali (o uomo) gli animali, tra cui anche l’uomo, diventano una fonte di contaminazione perché, a loro volta, sono contaminati. Le parti maggiormente contaminate di un animale sono le parti esterne, come l’epidermide, l’apparato respiratorio e l’intestino.

L’intestino è fonte di contaminazione indiretta perché è attraverso l’intestino che vengono prodotte le feci che, di conseguenza, vanno a contaminare. L’intestino può essere anche una fonte di contaminazione diretta quando l’alimento che si considera è la parte muscolare intorno all’intestino se perde integrità (quindi, un intestino integro diventa una fonte di contaminazione solo attraverso le feci, invece, un intestino rotto diventa una fonte di contaminazione enorme per le carni).

Uno degli alimenti che maggiormente risente la contaminazione dell’epidermide degli animali è il latte (fase di mungitura).

Anche l’uomo può contaminare l’alimento, ma la contaminazione da parte dell’uomo è legata a quando l’uomo viene a contatto diretto con l’alimento (trasformazione dell’alimento), quindi contaminazioni secondarie.

Contaminazioni secondarie

Le contaminazioni secondarie avvengono in fase di lavorazione, dipendono principalmente dall’ambiente di lavoro e dal personale. Le contaminazioni che possono avvenire durante la lavorazione sono tanto più complesse quanto più complessa e prolungata è la lavorazione (es. confezionamento pesche in vassoi e preparazione macedonia). Sono responsabili acqua, aria, suolo, fattori strutturali e fattori operativi.

Uno svariato numero di macchinari viene utilizzato per la raccolta, il trasporto, la lavorazione e la conservazione degli alimenti e a questi si aggiungono gli strumenti. Le fonti di contaminazione sono svariate, possono provenire da acqua, personale o aria. Le tipologie di macchinari devono essere facilmente lavabili e facilmente risciacquabili. Uno degli aspetti fondamentali, che riguarda la capacità di pulizia e quindi di riduzione della contaminazione, dipende anche dalla tipologia di microrganismo. Non tutti i microrganismi sono uguali, ci sono microrganismi in grado di produrre dei biofilm e dove ci sono produzioni di biofilm ci sono meccanismi di adesione alle superfici che sono particolarmente importanti, più difficili da eliminare e che creano una comunità microbica più difficile da togliere. Di conseguenza, i microrganismi che arrivano a