Appunti Microbiologia degli alimenti

PSICROFILI:

 MESOFILI: es: stafilococco aureus, non è né a né b, non muore, ferma il metabolismo, la

 pastorizzazione serve per distruggere la cellula, quindi devo superare la T max per poterla uccidere.

 psicrotrofi: può crescere a quelle T

 termotrofi:

TERMOFILI: non significa che resistono a un trattamento termico come la pastorizzazione. Nello yogurt

 ci sono due micro differenti che sono termofili.

DIFFERENZE DI TEMPERATURA

a) ABBASSAMENTO DI TEMPERATURA

 Refrigerazione: ↓ T tra 0°e +6°C, generalmente 4°C;

effetto: batteriostatico, dipende dal tipo di microrganismo e dal t di permanenza;

obiettivo: rallentare la crescita microbica.

 Congelamento: ↓ T sotto 0°C fino a -40°C;

effetto: batteriostatico e battericida; dipende: stato vitale cellula, v raffreddamento, matrice alimentare.

 Surgelamento: congelamento rapido, -18°C al cuore del prodotto entro 4h e mantenimento a tale T.

definizione: processo industriale, a casa non abbiamo gli strumenti adatti per raggiungere tali T con

questa velocità; se parto da un alimento di buona qualità, quando surgelo mantengo la stessa carica,

quindi quando scongelo mi ritrovo la stessa; al contrario se parto da un prodotto di scarsa qualità;

caratteristiche: rispetto al congelamento a casa, è ottimale per l’alimento perché non altero troppo la

struttura dell’alimento, es: bistecca congelata a casa vs industrialmente.

 differenze: l’effetto del passaggio/mantenimento a 0°C è > dannoso rispetto a quello a T <20°C per la

formazione di cristalli di ghiaccio di dimensioni > e per la concentrazione di soluti (crioconcentrazione).

 forme microrganismi:

 insensibili al congelamento: spore batteriche, tossine, enzimi;

 relativamente resistenti: spore di eumiceti, Gram positivi, virus;

 molto sensibili; Gram negativi, eumiceti, protozoi ed elminti.

*Fenomeno di selezione: il congelamento può anche causare un danno subletale, il microrganismo non si

sviluppa su mezzi colturali selettivi e va sottoposto a rivitalizzazione, cioè permanenza in un terreno non

selettivo per un tempo e ad una temperatura opportuni.

*Scongelamento: processo critico per il rischio di proliferazione microbica a causa dell’aumento del tenore in

acqua e nutrienti disponibili (fuoriuscita di materiale citoplasmatico dalle cellule). Durante la fase di

congelamento o surgelamento, avviene un fenomeno di selezione in base alle forme e al ceppo, quindi avrò

delle conseguenti diverse in fase di scongelamento, ecco perché è molto critica.

 abbassamento t graduale: per dare t ai microrganismi di riattivarsi alla loro T ottimale e svilupparsi. Tratto

diversamente i vari alimenti, la carne non posso cucinarla quando ancora è congelata, le verdure invece sì.

 vietato: acqua calda; mettere alimenti su fonti di calore (calorifero / stufa); ricongelare prodotto già

congelato perché micro diventano più resistenti e altero l’aspetto nutrizionale del prodotto. Tuttavia, es:

arrosto, posso scongelarlo, cuocerlo e ricongelarlo perché c’è stata una modifica della sua struttura.

b) INNALZAMENTO DI TEMPERATURA: il calore può avere effetto battericida, cioè uccidere i microrganismi, ma

solo se si raggiunge una temperatura sufficiente (es. temperatura ottimale per la distruzione). Se la T non è

⇒

abbastanza alta: si bloccano le attività metaboliche, ma non si uccide microrganismo effetto reversibile.

Danneggiamento:

 reversibile = blocco temporaneo delle attività metaboliche = non uccide;

 irreversibile = denaturazione acidi nucleici, coagulazione proteine funzionali, denaturazione membrane

 morte della cellula = uccide!

Variabili: tipo parete (Gram + / -), formazione spore più resistenti, età cellula (vecchie sono più resistenti), tipo

calore (umido (più efficace) / secco), pH substrato, composizione sostanza alimentare, attività dell’acqua.

Parametri della distruzione termica

 D (t riduzione decimale): intervallo di t necessario per ridurre di 1log (=90%) la popolazione microbica ad

una T costante.

 TDT (t inattivazione termica/t di morte termica) = intervallo temporale necessario per uccidere, ad una T

costante e in un determinato substrato, i microrganismi presenti.

 z (valore z) = intervallo di T che determina una variazione di D di un fattore 10 = 1 ciclo logaritmico.

Cinetica della distruzione microbica: la distruzione dei microrganismi segue una cinetica di primo ordine, dove

= − ∗

la velocità con cui muoiono è proporzionale al numero di microrganismi presenti:

- N = [microbica] (n° micro vivi per unità di peso/volume); - segno “-” indica una diminuzione, cioè N ↓ all'↑ di t;

-1

- k = costante di velocità della distruzione (sec ); - dN/dt = variazione n° cellule batteriche (spore, forme

vegetative) rispetto a t.

- t = tempo; –∗ 

= ∗

1ª legge di Bigelow: integrando si ottiene: in

= −

forma logaritmica: 0

Sterilizzazione ≠ eliminazione totale: non si arriva mai a eliminare

tutti i micro, ma si riduce la probabilità che ce ne siano (es: 1

confezione contaminata su 10¹² confezioni); concetto = “sterilità

commerciale”, non assoluta.

In microbiologia, spesso usiamo logaritmi perché le popolazioni microbiche si



ridimensionano in modo esponenziale durante un trattamento termico

esempio: se hai 1.000.000 di cellule (10⁶), un trattamento che riduce del 90% ti

 

lascia: dopo 1 minuto: 10⁵ dopo 2 minuti: 10⁴ e così via...

Sul grafico si mette in genere: log(N) sull’asse Y (cioè la popolazione) / tempo (t) sull’asse X: ottenendo così

una retta decrescente; tuttavia, se guardi i numeri reali, N non è mai = zero: diventa solo sempre più piccolo.

1

Quindi, anche se graficamente sembra che la curva sia “vicina allo zero”, potresti comunque avere ancora 10

cellule vive in 1g sterilità assoluta (N = 0) = forte riduzione (N ≈ 0). Ricapitolando abbiamo una decrescita

≠

esponenziale, ma non esiste un t finito che ti garantisca che N = 0 → + t → - cellule → mai zero garantito!

Conseguenze pratiche

- Più alta è la carica microbica iniziale, più tempo serve per scendere sotto una soglia accettabile.

- Il risultato del trattamento termico dipende sempre da N₀.

- Se inizi da 10⁶ cellule, e fai 6 riduzioni decimali (6D), arrivi a 1 cellula viva.

- Ma se parti da 10¹⁰, lo stesso trattamento ti lascia 10⁴ cellule vive!

Legge di Bigelow sul valore D e la temperatura: Bigelow ha dimostrato che: Tempo (min) N/N₀

1 ( − )

− 2 1

= ∗ =

oppure: → Se conosci il D a una temperatura, 0 1

2

puoi calcolarlo a un'altra temperatura usando il valore z. 1 1/10

Curva di distruzione termica (TDT curve): se metti in grafico log D vs T, ottieni una retta 2 1/100

con pendenza = 1/z. Più z è grande, più piatta è la curva, quinbi il microrganismo è 3 1/1.000

meno sensibile all’aumento di temperatura. 4 1/10.000

Calcoli riassuntivi: ogni intervallo D riduce di un fattore 10 5 1/100.000

 Se D = 1 min e t = 5 min → riduci di 5 log.

Teoria degli ostacoli: approccio combinato per migliorare la sicurezza senza

distruggere il prodotto. Dunque, dato che trattamenti termici troppo

intensi riducono la qualità nutrizionale/sensoriale dell’alimento, si

possono aggiungere ostacoli per aumentare la barriera alla crescita

microbica. Tra questi abbiamo:

 abbassare il pH (es: acidificare),

 ridurre l’attività dell’acqua (es: salare o essiccare),

 aggiungere conservanti,

 abbassare la temperatura (refrigerazione post-trattamento)

Tale approccio aiuta a ridurre i trattamenti termici e rende i microrganismi più sensibili al calore → puoi usare

temperature più basse e ottenere comunque sicurezza, obiettivo che dev rimanere bilanciato!

*RICORDA:

 La temperatura elevata può distruggere i microbi, ma serve una certa T e un certo

tempo.

 La distruzione segue una curva logaritmica: si ragiona in termini di probabilità, non

di eliminazione totale.

 Le curve e le equazioni aiutano a progettare i trattamenti termici.

VALORE Z = aumento di T necessario per ridurre il t di riduzione decimale D di un fattore 10 (= 1 ciclo log) →

⇒

In questo esempio, Z = 10°C, perché aumentando la temperatura di 10°C, il valore D scende da 10 a 1 cioè

è stato ridotto di 10 volte.

Temperatura D (tempo per ridurre del 90%)

100°C 10 minuti

110°C 1 minuto

COSA MOSTRA GRAFICAMENTE: se tracci un grafico con log D

sull’asse delle Y / Temperatura (T) sull’asse delle X → Ottieni una

retta decrescente chiamata retta di distruzione termica. La pendenza

della retta = 1/Z Quindi, se Z è grande, la retta è più "piatta": il

microrganismo è meno sensibile all’aumento di temperatura. Se Z è

piccolo, la retta è più ripida: il microrganismo è più sensibile.

PERCHÉ È IMPORTANTE NELLA PRATICA? Ti permette di:

 Stimare il valore D a T diverse senza rifare esperimenti.

 Progettare trattamenti termici più precisi e sicuri.

 Confrontare la resistenza termica di microrganismi diversi.

<100°C

 Pastorizzazione: = assicurare la distruzione dei microrganismi patogeni non sporigeni e della

microflora saprofita (90-99,9%).

- TERMODURICI: microrganismi che resistono al trattamento

- SEMICONSERVE: prodotti alimentari sottoposti a pastorizzazione (latte pastorizzato, tuorlo d’uovo

pastorizzato); per la loro conservazione necessitano della refrigerazione e rispetto della catena del

freddo.

 Cottura: trattamento intermedio tra pastorizzazione e sterilizzazione, comprende i

metodi di: bollitura, frittura, in forno, alla griglia, microonde; le uniche forme

microbiche sopravviventi sono le spore batteriche.

>

 Sterilizzazione: 100°C = distruzione completa dei microrganismi presenti; la sterilità assoluta non esiste,

si ottiene una sterilità commerciale (↓ di 12 riduzioni decimali di spore di Clostridium botulinum).

- CONSERVE: prodotti alimentari sottoposti a sterilizzazione; condizionati ermeticamente e

asetticamente, necessitano di refrigerazione solo dopo l’apertura della confezione.

 Alte pressioni (HHP):

- FUNZIONE: preservare il cibo in quanto uccide i microrganismi, comprese le spore, grazie alle pres