Logistica dei prodotti alimentari deperibili

Curva di crescita

* La curva di crescita batterica descrive l'andamento della crescita di una

popolazione batterica in funzione del tempo.

Si compone di quattro fasi principali:

* Fase di latenza (lag): Le cellule si adattano al nuovo ambiente e non si

dividono attivamente.

* Fase esponenziale (log): Le cellule si dividono attivamente alla massima

velocità, con un andamento esponenziale.

* Fase stazionaria: La crescita rallenta a causa dell'esaurimento dei nutrienti

e dell'accumulo di prodotti di scarto. Il numero di cellule che si dividono è

uguale al numero di cellule che muoiono.

* Fase di morte: Le cellule muoiono a un ritmo esponenziale a causa della

mancanza di nutrienti e delle condizioni ambientali sfavorevoli.

Tempo di generazione

* Il tempo di generazione (g) è il tempo necessario affinché una popolazione

batterica raddoppi.

* Varia a seconda della specie batterica e delle condizioni ambientali

(temperatura, pH, nutrienti).

Calcolo del tempo di generazione

il documento presenta diverse formule per calcolare il tempo di generazione e

altri parametri di crescita:

N = N0 2^n (dove N è il numero finale di cellule, N0 è il numero iniziale di

cellule, e n è il numero di generazioni)

n = 3,3 (logN - logN0)

K = ln 2 / g = 0,693 / g (dove K è la costante di velocità di crescita)

g = 1/K

Fattori che influenzano la crescita

La crescita batterica è influenzata da diversi fattori ambientali:

* Temperatura: Ogni specie batterica ha una temperatura ottimale di

crescita.

* pH: La maggior parte dei batteri cresce a pH neutro (7), ma alcuni

possono tollerare pH acidi o alcalini.

* Attività dell'acqua (aw): Misura la disponibilità di acqua libera per la

crescita microbica.

* Ossigeno: I batteri possono essere aerobi (richiedono ossigeno), anaerobi

(non tollerano l'ossigeno) o facoltativi (crescono sia in presenza che in

assenza di ossigeno).

* Pressione osmotica: La concentrazione di soluti nell'ambiente influenza la

crescita batterica.

Misure per il controllo microbico

Il documento tratta le diverse misure utilizzate per controllare la crescita e la

proliferazione dei microrganismi. Queste misure si dividono in:

* Decontaminazione: Riduzione della carica microbica a livelli considerati

sicuri per l'uso previsto.

* Disinfezione: Eliminazione di microrganismi patogeni, ma non

necessariamente di tutte le forme di vita microbica (es. spore).

* Sterilizzazione: Eliminazione completa di tutte le forme di vita microbica,

incluse spore e virus.

Agenti antimicrobici

Gli agenti antimicrobici sono sostanze che uccidono o inibiscono la crescita

dei microrganismi. Si classificano in:

* Antisettici: Utilizzati su tessuti viventi, a bassa tossicità (es. alcol, iodio).

* Disinfettanti: Utilizzati su oggetti e superfici inanimate, a causa della loro

tossicità (es. candeggina, formaldeide).

La tossicità selettiva degli agenti antimicrobici si riferisce alla capacità di

colpire specifici microrganismi senza danneggiare le cellule dell'ospite.

Resistenza agli antibiotici

Il documento affronta anche il problema della resistenza agli antibiotici,

ovvero la capacità dei microrganismi di sopravvivere e moltiplicarsi in

presenza di antibiotici.

Esistono due tipi di resistenza:

* Resistenza intrinseca: Dovuta a caratteristiche naturali del microrganismo,

come l'assenza del bersaglio dell'antibiotico o l'impermeabilità alla molecola.

* Resistenza acquisita: Dovuta a mutazioni genetiche o all'acquisizione di

geni di resistenza da altri microrganismi.

La resistenza acquisita può essere:

* Cromosomiale: Dovuta a mutazioni nel cromosoma batterico.

* Plasmidiale: Dovuta alla presenza di plasmidi R, che portano geni di

resistenza.

Metodi di controllo microbico

Il documento descrive diversi metodi per controllare lo sviluppo microbico,

tra cui:

* Metodi fisici: Calore (pastorizzazione, sterilizzazione), radiazioni (UV,

ionizzanti), filtrazione.

* Metodi chimici: Disinfettanti, antisettici, antibiotici.

Fattori intrinseci, estrinseci e impliciti

Origine dei microrganismi negli alimenti

I microrganismi possono contaminare gli alimenti provenendo da diverse

fonti:

* Acqua e suolo

* Aria e polvere

* Alimento stesso (maestranze, alimenti zootecnici, intestino dell'uomo e

dell'animale)

* Piante

* Utensili

Microbiologia alimentare

La microbiologia alimentare è una branca dell'ecologia microbica che studia i

microrganismi presenti negli alimenti.

Per gestire la crescita e le attività metaboliche dei microrganismi negli

alimenti, è necessario considerare diversi fattori:

* Identità e diversità dei microrganismi

* Andamento delle popolazioni microbiche

* Distribuzione spaziale dei microrganismi

* Significato biochimico e fisiologico della colonizzazione microbica

* Effetto dei fattori intrinseci ed estrinseci sulla crescita microbica

* Correlazioni tra crescita microbica, qualità e sicurezza alimentare

Gruppi microbici di interesse alimentare

Il documento elenca diversi gruppi microbici di interesse alimentare, basati

su caratteristiche colturali e metaboliche comuni:

- Batteri lattici

Si tratta di batteri Gram positivi che producono quantità apprezzabili di acido

lattico a partire da carboidrati. Sono generalmente ritenuti NON patogeni.

(Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus, Lactococcus,

Aerococcus, Tetragenococcus, Oenococcus, Vagococcus, Carnobacterium).

- Batteri acetici

Batteri aerobi stretti, capaci di ossidare l’etanolo ad acetato (Acetobacter,

Gluconobacter)

- Batteri propionici

Si tratta di specie batteriche che producono quantità apprezzabili di acido

propionico. Ne ricordiamo l’utilizzo nella produzione di formaggi tipo

Emmenthal. (Propionibacterium freudenreichii)

- Batteri proteolitici

In questo gruppo sono riuniti tutti generi microbici di interesse alimentare

caratterizzati da una spiccata attività proteolitica dovuta principalmente alla

produzione di proteinasi extracellulari. (Micrococcus, Staphylococcus,

Bacillus, Clostridium, Pseudomonas, Alteromonas, Flavobacterium,

Alcaligenes,Enterobacteriaceae, Brevibacterium)

- Batteri lipolitici

Diverse specie appartenenti ai generi Micrococcus,Staphylococcus,

Pseudomonas, Alteromonas, Flavobacterium sono caratterizzate dalla

produzione di lipasi extracellulari.

- Batteri Saccarolitici

Si tratta di microrganismi in grado di idrolizzare polisaccaridi complessi.

(Bacillus, Clostridium, Aeromonas, Pseudomonas, Enterobacter).

- Batteri termofili

Si tratta di microrganismi in grado di crescere a temperature maggiori o

uguali a 50 °C. (Bacillus,Clostridium, Pediococcus, Streptococcus,

Lactobacillus).

- Batteri psicrotrofi

Si tratta di microrganismi in grado di crescere a temperature inferiori o

uguali a 5 °C. (Pseudomonas, Alteromonas, Alcaligenes, Flavobacterium,

Serratia, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Leuconostoc, Carnobacterium,

Brochothrix, Listeria, Yersinia, Aeromonas).

- Batteri termodurici

Diversi microrganismi sono in grado di sopravvivere alle temperature di

pastorizzazione (71 °C per 15 min). (Micrococcus, Enterococcus,

Lactobacillus, Pediococcus, Bacillus

- Batteri alotolleranti

Si tratta di microrganismi in grado di sopravvivere a concentrazioni saline

maggiori del 10 %. (Bacillus, Micrococcus, Staphylococcus, Pediococcus,

Vibrio, Corynebacterium)

- Batteri osmofili

Possono crescere in soluzioni ad elevata concentrazione di soluti.

(Staphylococcus, Leuconostoc, Lactobacillus).

- Batteri gasogeni

Molti batteri producono gas (CO2, H2, H2S). (Leuconostoc, Lactobacillus,

Propionibacterium, Escherichia coli, Enterobacter,

- Coliformi

Utilizzati come indice del livello igienico di alimenti e

ambienti.(Escherichia, Enterobacter, Citrobacter, Klebsiella)

- Coliformi fecali

Utilizzati come indice del livello igienico di alimenti e ambienti.

(Escherichia coli).

- Patogeni enterici

Si tratta di batteri che possono determinare l’instaurarsi di tossi-infezioni

gastro-intestinali. (Salmonella, Shigella, Campylobacter, Yersinia,

Escherichia, Vibrio, etc

Fattori intrinseci

I fattori intrinseci sono le caratteristiche proprie dell'alimento che

influenzano la crescita microbica:

* pH

* Contenuto in umidità (attività dell'acqua - aw)

* Potenziale redox (Eh)

* Contenuto in nutrienti

* Costituenti antimicrobiche

* Struttura biologica dell'alimento

pH

Il pH influenza la crescita microbica agendo su:

* Trasporto di nutrienti

* Funzionalità enzimatica

* Disponibilità delle componenti del mezzo

La maggior parte dei microrganismi, se sviluppa in un mezzo acido tende a

renderlo meno acido; se sviluppa in un mezzo ad alto pH, tende ad

incrementarne l’acidità.

Impedendo l’ingresso nel citoplasma di ioni, Favorendo la fuoriuscita di ioni

dal citoplasma, Modificando le condizioni dell’ambiente nella immediata

prossimità.

Potenziale redox (Eh)

Il potenziale redox (Eh) indica la facilità con cui un substrato cede o cattura

elettroni.

Quando elettroni sono spostati da un composto ad un altro, si crea tra i due

una differenza di potenziale red/ox, che può essere misurata in millivolt (mV)

I microrganismi aerobi richiedono un substrato ossidato (Eh positivo),

mentre i microrganismi anaerobi richiedono un substrato ridotto (Eh

negativo).

I microrganismi rappresentano un sistema dinamico diinterazione con

l’alimento:

• i primi tendono a ridurre il substrato catturando l’ossigeno;

• i secondi tendono ad acquisire elettroni dal substrato, ossidandolo.

In natura ad un aumento di acidità corrisponde un aumento del valore Eh.

Eh tende ad essere più negativo quanto più si alcalinizza il mezzo.

Attività dell'acqua (aw)

L'attività dell'acqua (aw) misura la disponibilità di acqua libera per la crescita

microbica. Una bassa aw può inibire la crescita microbica.

Fattori estrinseci

I fattori estrinseci sono le condizioni ambientali in cui l'alimento viene

conservato, che influenzano la crescita microbica:

* Temperatura di conservazione

* Umidità relativa

* Presenza e concentrazione di gas

* Presenza e attività di altri microrganismi

Temperatura

La temperatura influenza la crescita microbica agendo su:

* Stato fisico dell'acqua

* Velocità delle reazioni chimiche e biochimiche

* Vie metaboliche

* Componenti cellulari

Umidità relativa

L'umidità relativa influenza l'aw dell'alimento e la crescita microbica

superficiale.