Qualità e sicurezza microbiologica

MICROBIAL QUALITY AND SAFETY IN FOOD SYSTEMS

Oggi è fondamentale parlare di sostenibilità in tutti gli ambiti della produzione, dell’economia e della

società. In particolare le ;liere alimentari devono essere sostenibili per garantire il benessere

presente e futuro. La sostenibilità può essere:

AMBIENTALE= intesa come capacità di mantenere la qualità, l’ equilibrio e la riproducibilità

- delle risorse ambientali anche per le generazioni Future. Tuttavia, l’aumento della

popolazione e l’aumento di guerre hanno ridotto le risorse. Inoltre, fenomeni come il global

warming (riscaldamento globale) e il land grabbing — cioè l’acquisizione di terre da parte di

potenze economiche in aree povere — aggravano la situazione, sottraendo risorse e reddito

alle popolazioni locali.

ECONOMICA = intesa come capacità di generare reddito e lavoro per il sostentamento

- della popolazione

SOCIALE = intesa come capacità di garantire condizioni di benessere umano (sicurezza,

- salute, istruzione) equamente distribuite per classi e generi

La disponibilità di super;cie agricola per produrre vegetali sta diminuendo a causa

dell’urbanizzazione e dello sfruttamento delle risorse naturali, questo porta ad ulteriore

sfruttamento dei terreni con coltivazioni e allevamenti animali intensivi

Le emissioni di gas serra per produrre determinati prodotti impattano in modo molto diverso, i

prodotti vegetali sono i più sostenibili.

L’USO DELLA TERRA PER PRODURRE 100 g di PROTEINE

Per gli animali di grande taglia sono necessari 184,8 m

2

- Per animali di piccola taglia sono necessari 10.7 m

2

- Per i vegetali circa 3 m

2

-

Impatto degli alimenti sulla terra, i ruminanti molto alto, i vegetali molto inferiore. Dal punto di vista

ecologico conviene produrre elementi di origine vegetale.

SOSTENIBILITA AMBIENTALE ED ECONOMICA

Per gestire le produzioni di cereali in base alla disponibilità di terreni è importante conoscere la

resa di una coltivazione. Il mais ha resa doppia e anche tripla rispetto al riso e alla soia

In futuro quali possono essere le soluzioni? Alimentazione a base vegetale e utilizzo delle proteine

di insetti?

SPRECO ALIMENTARE

Nella produzione di cibo dal 25% al 30% viene buttato, sin dalla produzione primaria, nel processo

produttivo, nella distribuzione, ;no al consumatore ;nale.

Gli USA, cina e canada sono i maggior produttori di spreco alimentare

CONNESSIONE TRA SOSTENIBILITA ECONOMICA E SOCIALE

Tra il 1963 e il 2013 c’è stato un netto cambiamento calorico a persona giornaliero.

In Europa si assiste ad un aumento ;no a 3.000 kcal/die, in Kenya invece non vi sono stati grandi

cambiamenti, evidente è la differenza tra Nord e Sud Corea per la relazione tra benessere sociale

ed economico con il benessere alimentare

SICUREZZA ALIMENTARE ➜

• FOOD SECURITY = garanzia di accesso ?sico, sociale ed economico per le persone

“Food security exists when all people, at all times, have physical, social and economic

access to suf;cient safe and nutritious food that meets their dietary needs and food

preferences for an active and healthy life.”

• FOOD SAFETY = sicurezza microbiologica e tecnica degli alimenti per l’idoneità al

➜

consumo “Food safety is de;ned as the assurance that the food will not cause harm to

the consumer when it is prepared and/or eaten according to its intended use. Thus food

safety assurance involves the reduction of risks which may occur in food production and

distribution.” La food safety è obbligatoria per tutte le industrie alimentari.

• FOOD QUALITY = caratteristica aggiuntiva, ossia l’insieme delle caratteristiche di un

prodotto e l’abilità di soddisfare le esigenze del consumatore. La food quality è una

scelta del singolo imprenditore per tutte le industrie alimentari. Coinvolge la capacità di un

individuo di avere un reddito tale per mangiare e scegliere tra i prodotti che preferisce.

RISPOSTA POLITICA

• Gli obiettivi del Green Deal dell’UE riguardano la trasformazione dell’economia Europa per

un futuro sostenibile per il futuro

• È necessario pensare la salute con un approccio integrato tra persone, animali e risorse

➜

naturali one health

• World Health Organization de;nition: 'One Health' is an integrated, unifying approach to

balance and optimize the health of people, animals and the environment. It is particularly

important to prevent, predict, detect, and respond to global health threats such as the

COVID-19 pandemic. The approach mobilizes multiple sectors, disciplines and communities

at varying levels of society to work together. This way, new and better ideas are developed

that address root causes and create long-term, sustainable solutions.

La s;da è riuscire a trovare un’intersezione tra la sostenibilità economia, sociale e ambientale.

FOOD SAFETY ➜

Food Safety = sicurezza microbiologica e tecnica degli alimenti per l’idoneità al consumo “Food

safety is de;ned as the assurance that the food will not cause harm to the consumer when it is

prepared and/or eaten according to its intended use. Thus food safety assurance involves the

reduction of risks which may occur in food production and distribution” La food safety è

obbligatoria per tutte le industrie alimentari.

L’UE tutela il consumatore, esso ha il diritto che il cibo che mangia sia SAFE e SUITABLE.

Regolamento 178/2022 Il consumatore ha il diritto di mangiare alimenti che siano sicuri e idonei al

consumo, safe and suitable for consumption

1. Le malattie di origine alimentare al meglio sono spiacevoli, al peggio sono fatali

Rischi ?sici: nucleotidi radioattivi, materiali estranei (microplastiche, frammenti metallici…)

- Rischi chimici: sostanze tossiche naturali (micotossine), inquinanti ambientali (DDT, metalli

- pesanti), contaminanti agronomici (;tofarmaci, pesticidi), antibiotici per aniamli, Presidui di

processo (lubri;canti, coadiuvanti), errori nell’uso degli additivi, sostanze di nuova sintesi

Rischi biologici: microrganismi (virus, batteri, funghi, protozoi, elminti), tossine batteriche,

- micotossine, tossine di alghe, altri metaboliti di origine microbica, prioni.

IN QUESTO CORSO CI OCCUPEREMO SOLO DEI RISCHI BIOLOGICI

2. Le malattie trasmesse attraverso il consumo di alimenti e alterazioni degli alimenti dovute ai

microrganismi sono dif;cili e costose da gestire, possono causare danni anche notevoli alle

produzioni industriali e al commercio

Nel 2011 un ceppo di E. Coli multiresistente causò migliaia di casi di ospedalizzazioni e alcuni

morti, derivava da germogli di ;eno greco in Egitto, da campi concimati con materiale fecale di

vitelli precedente alla raccolta, senza rispettare i tempi.

3. La globalizzazione del mercato comporta un maggior rischio di diffusione delle malattie

trasmesse attraverso il consumo di alimenti. Con la globalizzazione non ci sono le stesse regole per

tutti i paesi ed è più dif;cile ispezionare.

4. È in atto un cambiamento delle abitudini e delle diete alimentari, la dieta mediterranea è sempre

meno seguita. Negli anni è cambiata, 40 anni fa la pizza aveva solo prodotti di origine italiani; oggi,

l’origine dei prodotti è da tutto il mondo

I PRINCIPI GENERALI DELL’UNIONE EUROPEA

Fino al 2000 ogni stato si organizzava da sé, dal 2022 l’UE ha deciso di gestire la sicurezza

alimentare emanando Regolamenti che diventano subito attivi ➜

➜

REGOLAMENTO 178/2022 Food Safety by Design (progettare la sicurezza alimentare)

protezione della salute del consumatore, benessere animale, salvaguardia del mercato libero e

competizione, difesa del principio di precauzione

Questo regolamento stabilisce i principi generali della legislazione alimentare; lo slogan è ‘safety

by design’.

I principi base sono:

Tutela della salute del consumatore

- Cura del benessere degli animali

- Salvaguardia della libera concorrenza

- Difesa del principio di precauzione (è presente solo nell’UE, ecco perché noi

- consumiamo solo mais e soia OGM, mentre in Cina anche la carne)

1. Buone pratiche agricole e di pesca

2. Buone pratiche di allevamento e benessere animale

3. Buone pratiche igieniche e di produzione

4. HACCP sistema di autocontrollo di igiene e analisi del rischio

5. Obiettivi di sicurezza alimentare

FOOD CHAIN CONCEPT

➜

From farm to fork (F2F) si parte dal

campo, dall’origine di ogni materia

prima

TR ACCIABILITÀ DEI PRODOTTI

Tracciare il prodotto attraverso la

catena di produzione e distribuzione

per identi?care e gestire i rischi allo

scopo di proteggere la salute

pubblica ➜

Il concetto di catena alimentare

sistema di documentazione che

permette di controllare la storia e

identi;care ogni singola unità di

alimenti prodotti dalla materia prima

;no al prodotto ;nale

La tracciabilità all’interno dell’azienda è obbligatoria, per risalire al lotto e ai dettagli della

produzione. Segue i lotti all’interno di una singola impresa

La tracciabilità di ?liera è fortemente consigliata, ma non obbligatoria. È obbligatoria, invece,

per: Carni bovine

- Uova fresche

- Latte fresco pastorizzato alta qualità

- I prodotti DOP e IGP rientrano nella tracciabilità di ;liera obbligatoria

- Anche per il PESCE bisogna speci;care la specie e l'area marina di pesca

- Tracciabilità di filiera obbligatoria (Reg. 178/2002) tutti i prodotti registra fornitori

- → →

e clienti (one step backward, one step forward).

-

La sicurezza alimentare (assenza di pericolo) e l’idoneità al consumo (caratteristiche nutrizionali,

caratteristiche sensoriali come il sapore) sono principalmente assicurati da:

• Product design, come viene progettato il prodotto

➜ ➜

- Formulation (ricetta) posso togliere o aggiungere un additivo o un ingrediente per

variare pH, attività acqua, ossigeno (potenziale redox), temperatura in modo tale da evitare

la crescita di microrganismi ➜

- Selezione e controllo delle materie prime la selezione dei fornitori è fondamentale

➜

- Packaging design la confezione primaria non è solo una protezione dai fattori esterni

(insetti…), ma è anche un modo per salvaguardare la sicurezza e la conservabilità stessa

del prodotto (atmosfera controllata e modi;cata)

• Process management, gestione del processo produttivo

- Addestramento e formazione continua del personale

- Esercizio delle Buone Norme Igieniche

- Esercizio delle Buone Norme di produzione

- HACCP plan

CLASSIFICAZIONE FUNZIONALE E ALBERO

FILOGENETICO

L’albero ?logenetico è stato creato grazie all’analisi comparativa di sequenze nucleotidiche che

permettono di individuare somiglianze e differenze genetiche. Nel linguaggio comune si usa il

®

termine “microorganismi” per indicare delle entità microscopiche ma che tra loro hanno ben

poco in comune, sono diverse dal punto di vista evolutivo e biologico. I principali gruppi di

microrganismi sono:

• BATTERI

• FUNGHI

• PROTOZOI

SISTEMATICA DEI BATTERI

La sistematica dei batteri è la parte della microbiologia che si occupa di:

classi;care i batteri

dargli un nome (nomenclatura)

capire le relazioni evolutive tra di loro

È come suddividere cani, gatti e leoni che sono tutti mammiferi, quindi vi è la suddivisione dei

batteri in proteobacteria, ;rmicutes, ecc… ®

Il Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology è un’opera scienti;ca molto importante usata

dai microbiologi per classi;care e identi;care i batteri. È suddiviso in più volumi che raccoglie i

diversi gruppi batterici:

• Volume 1: The Archaea and the deeply branching and phototrophic Bacteria (2001)

• Volume 2: The Proteobacteria (2005)

• Volume 3: The Firmicutes (2009)

• Volume 4: The Bacteroidetes, Spirochaetes, Tenericutes (Mollicutes), Acidobacteria,

Fibrobacteres, Fusobacteria,

• Dictyoglomi, Gemmatimonadetes, Lentisphaerae, Verrucomicrobia, Chlamydiae, and

Planctomycetes (2011)

• Volume 5: The Actinobacteria (2012)

IDENTIFICA ZIONE DEI MICRORGANISMI

È il processo con cui si riconosce e si distingue un moo da un altro, è una classi?cazione

arbitraria perché i criteri di classi;cazione possono cambiare con le nuove conoscenze

scienti;che. Per moo si intende un termine generale che comprende batteri, virus, lieviti muffe,

protozoi…

Nel mondo dei batteri per identi;carli si utilizza principalmente il target dell’RNA ribosomiale

16S

Perché:

è presente in tutti i batteri (universale)

• è molto conservato (cambia poco nel tempo)

• contiene anche regioni variabili utili per distinguere le specie

• è presente in più copie nel genoma

•

Due microrganismi sono considerati della stessa specie se:

hanno circa il 70–75% di omologia genomica (ibridazione del DNA)

Questo signi;ca che:

può esserci anche un 25–30% di differenza tra ceppi della stessa specie

• esempio: diversi ceppi di E. coli

•

IL CORE GENOME condivisione di una parte del genoma circa del 70%. È arbitrario, contiene

à

le funzioni essenziali, fanno parte della stessa specie individui che condividono anche il 50%.

GENOMA ACCESSORIO è la parte variabile del genoma deriva trasferimenti genici orizzontali

à

e evoluzione. Per questo motivo ceppi della stessa spece possono comportarsi in modo diverso

PERCHE SI USANO GENI TARGET? Ovvero il gene 16s

Oggi, è molto più facile sequenziare il genoma rispetto al passato, ma è meglio concentrarsi su dei

target come l’operone ribosomiale, perche:

ben conservato,

- universale nel procariote

- è in multi-copia (nei batteri lattici ripetuto 10 volte, in altri moo un centinaio),

- è stabile ed è solo trascritto (per quanto riguarda l’RNA)

-

Nel caso dei batteri la zona più conservata è il 16s

Negli eucarioti è il Gene 26S (funghi) o 28S (protozoi), oppure le regioni spaziatrici ITS1 e ITS2

CLASSIFICAZIONE FUNZIONALE DEI MICRORGANISMI NEL SETTORE ALIMENTARE

Nel settore alimentare, si classi;cano in una classi;cazione funzionale ovvero una distinzione di

microrganismi:

1. UTILI o INDISPENSABILI: Servono per produrre cibi (es. fermentazioni) oppure possono

essere parte di integratori come i batteri lattici per lo yogurt o i lieviti per la pizza

2. NEGATIVI Comprendono: o i patogeni (causano malattie) o i microrganismi che

producono tossine. Importante: non sempre alterano l’alimento visivamente o nel gusto.

Un alimento può sembrare “normale” ma essere pericoloso. La dose infettante: dipende dal

tipo di microrganismo, dipende dalla persona (età, sistema immunitario), spesso è molto

bassa

3. in;ne quei moo che sono dei buoni indicatori quindi i MOO INDICATORI O ALTERNANTI

® che di per sé non procurano una minaccia per la nostra salute, ma non sono nemmeno

utili. Sono dei buoni indicatori, ci raccontano cioè cosa può essere avvenuto all’alimento. Ci

danno informazioni sull’igiene, stato di alterazione ecc si tratta quindi di moo indicatori di

shelf-life e marcatori di igiene —> sono negativi per il cibo perché lo fanno andare a male,

ma neutri per il consumatore in quanto non causano malattia.

Un cibo che presenta alterazioni non deve essere mangiato

I MOO UTILI O INDISPENSABILI

® sono quei microrganismi la cui concentrazione (Unità Formanti Colonia / g o ml) e le cui attività

metaboliche sono utili per la preparazione di un alimento (pro-tecnologici) o di un integratore

(probiotici), oppure indispensabili per mantenere lo stato di salute del consumatore (microbiota

intestinale).

BATTERI LATTICI 90% delle fermentazioni alimentari sono fatte da Batteri lattici che

- →

comprendono diversi generi: starter, innesti naturali, colture concentrate per la

produzione di latti fermentati, formaggi, salumi, semi-conserve vegetali

STAFILOCOCCHI

- BIFIDOBATTERI (Actinobacteria)→ colture concentrate per latti fermentati e prodotti

- probiotici.

Propionibatteri (Actinobacteria)→ starter e innesti naturali per formaggi con occhiatura

- (formaggi svizzeri)

Batteri acetici starter e innesti naturali per aceto, malattia del vino

- →

Saccaromiceti starter e innesti naturali per vino, birra, sidro e prodotti da forno a

- →

lievitazione biologica.

Muffe starter e innesti naturali per la produzione di formaggi erborinati (blu)

- →

MICRORGANISMI PATOGENI O TOSSINOGENICI

® sono quei microrganismi la cui presenza o la cui concentrazione nell’alimento o le cui tossine o i

cui prodotti metabolici a certi livelli quantitativi (mg/Kg) costituiscono un pericolo per la salute

del consumatore. I microrganismi patogeni sono una piccola parte del mondo microbico.

ELMINTI sono ORGANISMI PLURICELLUALRI causano infestazione alimentare da

- →

Nematodi, Cestodi, Trematodi.

PROTOZOI sono MOO UNICELLULARI EUCARIOTI, con un nucleo, causano infezione

- →

alimentare da Cryptosporidium, Entamoeba, Giardia, Toxoplasma.

MUFFE causano intossicazioni da micotossine (molecole del metabolsimo secondario):

- →

aflatossine, ocratossina A, altre micotossine.

LE ALGHEà intossicazioni minoritarie

- BATTERI sono MOO UNICELLUALRI PROCARIOTI infezioni alimentari da

- →

Campylobacter jejuni, Escherichia coli patogeni, Listeria monocytogenes, Salmonella,

Vibrio, Yersinia enterocolitica; tossinfezioni sensu stricto alimentari da Bacillus cereus e

Clostridium perfringens, intossicazioni da tossine di Clostridium botulinum e

Staphylococcus aureus.

• L’infezione avviene quando il batterio entra nella cellula dell’ospite

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