Appunti di Microbiologia agraria

Controllo dei microrganismi tramite trattamenti termici e radiazioni elettromagnetiche

TD 1 21 =log D Z2

Per esempio per Clostridium botulinum Z è 12-16°C quindi:

D =2 min108

D =0,2 min120

D =0,02 min132

Per altre spore Z è pari a 22°C.

L'efficacia di un trattamento termico dipende da numerosi fattori:

1. Contenuto di acqua dell'alimento: la presenza di acqua rende più efficace un trattamento termico
2. Composizione dell'alimento: ci sono alcuni costituenti chimici che possono fungere da sostanze protettive dei microorganismi (per esempio i lipidi)
3. pH dell'alimento
4. Numero, età e tipo di microrganismi presenti
5. Presenza di composti inibitori: azione sinergica al trattamento termico

RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE

Un altro tipo di controllo dei microrganismi può essere effettuato con le radiazioni elettromagnetiche. In campo alimentare si possono utilizzare:

• Microonde
• Radiazioni UV
• Radiazioni ionizzanti

Per il controllo si escludono le microonde perché comportano la cottura dell'alimento.

Le radiazioni UV sono...

radiazioni caratterizzate da una lunghezza d'onda inferiore al visibile(400 nm). Hanno un effetto microbicida poiché sono in grado di danneggiare proteine e acidinucleici grazie alla formazione di ioni e radicali estremamente reattivi. In campo alimentare le UV vengono applicate mediante speciali lampade che emettono radiazioni a 260 nm. Le UV sono caratterizzate da una scarsa capacità di penetrazione e quindi un'efficacia limitata alla superficie irradiata e non agli strati profondi. Le lampade vengono utilizzate per il trattamento di nastri trasportatori, camere di confezionamento e materiali di imballaggio, ma non direttamente sull'alimento. Le radiazioni UV provocano danni permanenti alla cute e agli occhi, motivo per il quale devono essere impiegate in assenza degli operatori. Le radiazioni ionizzanti hanno bassissima lunghezza d'onda. In linea generale appartengono a queste i raggi X, che i raggi β, che i raggi γ. In campo alimentare

Vengono usati i raggi γ. Sono chiamate ionizzanti perché determinano la formazione di ioni e radicali che causano un danno alle strutture microbiche e portano alla morte. Le radiazioni ionizzanti vengono applicate utilizzando nuclei eccitati di elementi come il cobalto, il cesio. L'utilizzo è chiaramente normato e sottoposto a rigidi controlli.

Dal punto di vista delle unità di misura dobbiamo distinguere due modalità di misura:

• La misura dell'energia di irraggiamento emessa dalla sorgente è misurata in roentgen
• Mentre quella emessa assorbita è misurata con il gray (o rad).

Queste radiazioni sono pericolose per uomini, animali e piante.

I trattamenti delle matrici alimentari con radiazioni ionizzanti possono essere distinti in:

• Radappertizzazione: permettono l'ottenimento della sterilità commerciale e che corrispondono a livello di radiazione assorbita nell'intervallo 30-40 kGy.
• Radicidazione: 2,5-10 kGy

è generalmente una magliatridimensionale di spessore variabile. La filtrazione a spessore può essere effettuata connumerosi materiali filtranti che raramente hanno la capacità di trattenere anche imicrorganismi. Tecnicamente le filtrazioni a spessore vengono definite sgrossati obrillantanti. Quindi utilizzata solo per le particelle in sospensione e non hanno un direttoeffetto sui microrganismi. Le filtrazioni a spessore sono comunque fondamentali come steppreliminare delle filtrazioni di superficie. Permettono infatti una più agevole filtrazionesuccessiva. Senza questa, tecnologicamente non si può effettuare la filtrazione sterilizzante.La filtrazione a spessore può essere fatta attraverso unpanello filtrante caratterizzato da una maglia tridimensionaledi fibre di varia natura le quali possono essere per esempiofibre di cellulosa come nei filtri pressa o filtri a piastre (chetrovano largo impiego in campo alimentare per olio, vino,birra,

alcuni succhi di frutta). Funzionano come cartoni disposti intervallati da piastre metalliche o plastiche che hanno una serie di scanalature che agevolano il passaggio del liquido. Ogni modulo piastra e cartone lavora in modo autonomo: il liquido viene fatto passare sotto pressione (grazie ad una pompa) in un tubo generalmente, alla base della macchina, che presenta dei fori di uscita che incanalano il fluido all'interno dei cartoni filtranti; il liquido quindi attraversa il cartone dal basso verso l'alto e fuoriesce attraverso un collettore superiore. Il filtro a piastre è discontinuo poiché quando le maglie filtranti del cartone saranno completamente occluse sarà necessario spegnere la macchina e sostituire i cartoni filtranti. Nel filtro rotativo sottovuoto il materiale filtrante è una polvere minerale che viene unita al liquido da miscelare in una camera di pre-miscelazione. Il liquido miscelato viene convogliato in una vasca nella quale è

Immerso parzialmente un tamburo rotante, cilindro costituito da una maglia metallica forata è cavo all'interno. L'interno di questo cilindro è collegato ad una pompa da vuoto. Il fluido viene aspirato all'interno del tamburo rotante, il materiale in sospensione viene trattenuto dalla maglia del tamburo e crea uno strato filtrante su tutta la superficie del tamburo.

La macchina è dotata di un coltello che durante la rotazione del tamburo rimuove la parte superficiale del pannello di filtrazione permettendo alla macchina di lavorare in modalità continua.

La filtrazione di superficie è effettuata con l'impiego di membrane filtranti che possono avere porosità differente e generalmente quelle sterilizzanti hanno porosità pari a 0,2-0,4 µm. Queste membrane sono in nitrocellulosa, polisulfone, policarbonato, ecc. Una serie di accorgimenti tecnologici permette di aumentare l'efficienza dei filtri a membrana e l'impiego in

campo alimentare. Le membrane sono spesso disposte in cartucce, il flusso del liquido è tangenziale e non perpendicolare rispetto alla membrana e i sistemi filtranti hanno dei sistemi di lavaggio a moduli alternati (cioè mentre delle cartucce filtrano, altre vengono lavate). Altre applicazioni di questi filtri li troviamo in laboratorio in cui le membrane sono apposte tra supporti in ceramica a loro volta su beute collegate a pompe da vuoto.

Il vantaggio della filtrazione è la possibilità di controllare i microrganismi in matrici termolabili (il riscaldamento può provocare effetti negativi sul valore nutrizionale degli alimenti come per le vitamine oppure sulle proprietà sensoriali come per gli zuccheri nei vini dolci).

ESSICCAMENTO

Essiccamento è un insieme di tecniche mirate alla disidratazione della matrice alimentare che permette di abbassare i valori di a nell'intervallo 0,60-0,85, intervallo proibitivo per la maggior parte dei

1. BATTERI LATTICI

I batteri lattici sono organismi procarioti impiegati in campo alimentare sin dall'antichità, largamente riconosciuti come GRAS (non danno problemi alla salubrità dell'alimento); non corrispondono ad un gruppo tassonomico, sono batteri di varia natura che però condividono numerose caratteristiche.

Le caratteristiche comuni dei batteri lattici:

• Gram positivi (sono batteri che hanno per strutture esterne membrana citoplasmatica e una parete costituita da uno spesso strato di pectoglicani)
• Morfologia coccica o bacillare (sono cocchi o bacilli, alcuni sono sferici e altri hanno forma allungata)
• Sono asporigeni, non differenziano endospore
• Sono immobili, non dotati di flagello
• Catalasi negativi, non hanno l'enzima più importante per la detossificazione dei prodotti dell'ossigeno (posseggono però delle pseudo-catalasi)
• Anaerobi aerotolleranti, non lo usano come accettore

finale ma lo tollerano avendo pseudo-catalasi

Sono mesofili o termofili i mesofili si sviluppano bene intorno ai 30°C e i termofili si sviluppano intorno ai 40°C, infatti in gergo tecnico si dicono batteri lattici mesofili o termofili (nel caso di alimentazione non facciamo riferimento alle categorie della microbiologia generale).

Sono tutti in grado di fermentare carboidrati differenti con produzione principale di acido lattico; il metabolismo primario è infatti la fermentazione lattica.

Sono in grado di attivare percorsi metabolici alternativi per risparmiare energia o per produrne di aggiuntiva (extra moli di ATP cioè che non vengono dalla fermentazione lattica).

Presentano auxotrofia multipla cioè l'incapacità di sintetizzare alcuni composti nutritivi che diventano pertanto essenziali, in particolare per diversi aminoacidi e vitamine. Infatti, i batteri lattici richiedono terreni