Domande (con risposte) fatte agli esami di microbiologia degli alimenti

Microbiologia II - domande più frequenti

I fattori che influenzano la crescita microbica

La presenza e la moltiplicazione microbica negli alimenti e nelle bevande sono determinate dalle condizioni ambientali lungo tutto il processo produttivo (filiera). I fattori che influenzano la crescita microbica sono sia di tipo fisico che di tipo biologico.

Fattori di tipo fisico

• La temperatura: è un fattore molto importante perché influenza direttamente la velocità delle reazioni biochimiche del metabolismo. Ogni microrganismo infatti presenta un minimo e un massimo di temperatura alla quale può avvenire la proliferazione cellulare e un optimum al quale si ha la massima velocità di proliferazione. Possiamo dividere in questo senso i microrganismi in tre categorie:
  • Psicrofili: hanno optimum intorno ai 10-15°C
  • Mesofili: hanno optimum tra i 20-45°C
  • Termofili (rari): hanno optimum tra i 55-75°C
• L'attività dell'acqua: per attività dell'acqua si intende la frazione di acqua non legata chimicamente (acqua libera) e quindi disponibile per lo sviluppo microbico. Ogni microrganismo presenta un valore minimo di aw al di sotto del quale non si sviluppa e un valore ottimale dove invece la velocità di duplicazione è massima.
• Il tempo: tempo e temperatura sono due fattori strettamente legati nel controllo della crescita microbica. I batteri possono raddoppiare in numero ogni 15-20 minuti, in particolare nell’intervallo di temperatura che va dai 5 ai 55°C. Questo intervallo di temperatura è indicato come "danger zone" perché la maggior parte dei microrganismi si moltiplicano rapidamente all’interno di questo intervallo. Al fine di controllare la crescita dei microrganismi, i cibi potenzialmente pericolosi non devono essere tenuti nella zona di pericolo per più di due ore.
• pH e acidità: anche il pH è un fattore che influenza fortemente la crescita microbica. Generalmente, ad esempio, i patogeni non sono in grado di crescere a pH inferiori a 4,5. È per questo che frutta, verdura, aceto e yogurt che hanno tendenzialmente pH acidi sono alimenti abbastanza sicuri. La carne, invece, che ha un pH all'incirca neutro è facilmente deteriorabile. Sono pochissimi gli alimenti con pH estremamente basici (es. bianco dell’uovo). Le muffe sono fortemente resistenti sia a pH acidi che a pH basici.
• L’atmosfera (il potenziale di ossidoriduzione): l’atmosfera e quindi la composizione dell’aria influenza fortemente i microrganismi. La presenza o l’assenza di alcuni gas, quali l’ossigeno e l’anidride carbonica agisce selettivamente sui microrganismi favorendo la crescita di alcune specie e sfavorendo quella di altre. I microrganismi possono infatti essere suddivisi in:
  • Aerobi obbligati: utilizzano l’O₂ come accettore finale di elettroni (es. micrococcus, batteri acetici)
  • Anaerobi facoltativi: possono utilizzare sia l’O₂ che altre molecole inorganiche o organiche come accettare finali di e- (es. staphylococcus, enterobacteriaceae)
  • Anaerobi obbligati: utilizzano molecole organiche come accettore finale di e- (es. batteri intestinali)
• Sostanze antimicrobiche: per inibire la crescita microbica possono anche essere aggiunte delle sostanze alla matrice alimentare. Queste sostanze prendono il nome di additivi e si dividono in:
  • Coloranti
  • Conservanti
  • Antiossidanti
  • Correttori di acidità
  • Addensanti, emulsionanti e stabilizzanti

Fattori di tipo biologico

• Mutualismo —> quando i microrganismi traggono reciproco vantaggio dal rapporto. Es. Nello yogurt il L.b. bulgaricus aiuta lo sviluppo dello St. thermophilus e viceversa.
• Commensalismo —> quando i microrganismi sono indifferenti alla reciproca presenza. Es. microflora del latte crudo, dei formaggi, della carne fresca.
• Antagonismo —> quando i microrganismi traggono svantaggio dal rapporto, con sintesi di battericidi e di antibiotici.

Prioni e TSE

I prioni sono forme alterate di glicoproteine normalmente presenti nelle cellule sane di uomo e animali. Non sono considerabili dei microrganismi in quanto sono privi di acidi nucleici e conseguentemente dell'informazione genetica basata su di essi. I prioni sono causa di una serie di malattie in una varietà di organismi conosciute come encefalopatie spongiformi trasmissibili (TSE). In generale, queste malattie colpiscono il cervello e il sistema nervoso degli animali o dell’uomo e tutte sono attualmente inguaribili e letali. La modalità di infezione è data da una particolare catena proteica alfa e beta ripiegata in maniera scorretta, che induce altre proteine ad assumere la stessa conformazione anomala. Queste proteine sono poi in grado a loro volta di infettare le proteine adiacenti.

Il gruppo delle TSE comprende tra le altre:

• Scrapie (che in inglese significa "grattare" perché gli animali colpiti si grattavano fino a sanguinare) colpisce soprattutto ovini e caprini. Viene trasmessa dalla madre all’agnello attraverso il contatto con la placenta e il liquido amniotico. Il prione si accumula nel sistema nervoso periferico e linforeticolare. Sembra non sia trasmissibile all’uomo.
• BSE: Conosciuta come sindrome della mucca pazza in quanto causa stordimento, confusione, movimenti involontari, perdita di memoria, atteggiamenti aggressivi, prurito eccessivo che porta a sanguinamento, morte. La BSE è trasmissibile all’uomo attraverso l’ingestione di carni contaminate dal prione.
  • Infezione e probabilmente zoologica ma non contagiosa
  • Legata alle pratiche di alimentazione del bestiame (carne e midollo usati come fonte di proteine)
  • I prioni si accumulano nell’ileo, nelle tonsille, nel sistema nervoso centrale (cervello e midollo spinale).
  Parti da non consumare: cervella, midollo spinale, occhi, tonsille, ghiandole, intestino. Parti a rischio: bistecca con ossa o carni rimosse meccanicamente e macinate, in cui possono esserci terminazioni nervose per effetto del raschiamento dell’osso della colonna vertebrale. I suini non presentano nessuna di queste patologie.

Indicatori di qualità

A seconda del ruolo che i microrganismi rivestono negli alimenti, possiamo suddividerli in:

• Indicatori di qualità (marker di igiene e indicatori di shelf-life, quindi gli alteranti)
• Indicatori di tipicità (microrganismi assolutamente positivi)
• Indicatori di salubrità (microrganismi patogeni)

Gli indicatori di qualità sono tutti quei microrganismi indicatori dell’igiene di un alimento e della sua shelf-life e si dividono in:

• Marker di igiene —> Microrganismi indicatori del grado di pulizia e di igiene posseduto da una materia prima/ semi lavorato/ prodotto finito o da una superficie di lavorazione in conseguenza delle condizioni di manipolazione/trasformazione e di conservazione subite. Il valore numerico di questo indice (UFC/g o ml) ne caratterizza l’accettabilità dell’alimento o della superficie e consente di valutare il mantenimento dell’igiene nella filiera produttiva. Es.:
  • Escherichia coli (non patogeni) —> marker di contaminazione fecale [derivano dall’intestino]
  • Clostridi solfito riduttori (esclusi i patogeni) —> marker di contaminazione fecale [derivano dall’intestino]
  • Staphylococcus aureus (patogeni) —> marker di contaminazione umana
  • Muffe —> marker di contaminazione ambientale
  In funzione quindi del tipo di ambiente si andranno a fare analisi per cercare se i microrganismi sono presenti e in che quantità.
• Indicatori di shelf-life —> Microrganismi indicatori della durata commerciale di un prodotto in termini di accettabilità sensoriale, come conseguenza della qualità delle materie prime e dei semilavorati utilizzati, delle eventuali contaminazioni secondarie subite e delle modalità di conservazione. Il valore numerico di questo indice (UFC/ g o ml) o la concentrazione di metaboliti ad esso associati, condiziona le caratteristiche sensoriali e caratterizza la conservabilità dell’alimento fino al momento del consumo. Hanno differente significato in base al tipo di prodotto: ad esempio, i bacilli nel latte determinano la shelf life del latte pastorizzato.

Microflora dei prodotti vegetali

La microflora dei prodotti vegetali è caratterizzata da:

• Batteri: aerobi quali pseudomonas, micrococchi e bacilli; enterici quali Enterobatteri, Klebisella; batteri lattici quali leuconostoc, streptococchi e lattobacilli. La maggior parte delle alterazioni batteriche sono dovute soprattutto a Pseudomonadaceae ed Erwiniache causano un rammollimento dei tessuti attraverso le loro attività pectinolitiche. I patogeni possono arrivare dal suolo o dalla materia in decomposizione (decomposizione dello stesso vegetale) oppure dalle pratiche di irrigazione e concimazione. Anche la quantità di terreno presente sui vegetali influisce sulla carica microbica.
• Lieviti e muffe: i lieviti predominanti sono Rhodotorula spp., Candida spp. mentre le muffe Alternaria spp., Botrytis cinerea, Fusarium spp, Penicillium. Il numero delle muffe aumenta quando la temperatura è al di sotto dei 24°C e quando la raccolta avviene subito dopo un evento atmosferico di precipitazioni in quanto le spore presenti nell’aria vengono trascinate sul suolo e sui vegetali. Nonostante infatti l’elevata attività dell’acqua della maggior parte dei vegetali, il basso valore di pH (della frutta in particolare) porta i miceti ad essere una delle principali cause delle alterazioni dei prodotti vegetali. Una tipologia di muffa particolarmente diffusa sia su frutta che su verdura è la muffa grigia (Botrytis cinerea); ha un ruolo determinante nell’alterazione delle fragole. Questa stessa muffa può svilupparsi anche sull’uva, portando ad un’asciugatura degli acini e ad un aumento del contenuto zuccherino. I vini prodotti con queste uve sono considerati “speciali” (es. il Passito).

Attività dell'acqua

I microrganismi per moltiplicarsi, oltre ad idonee condizioni di temperatura, pH, nutrienti, presenza o assenza di O₂, necessitano assolutamente di acqua. Per attività dell’acqua si intende la frazione di acqua che, in un determinato prodotto, non è legata chimicamente (acqua libera) ed è quindi disponibile per reazioni chimiche e biologiche e, di conseguenza, per lo sviluppo microbico. L’attività dell’acqua (aw) viene espressa in un valore adimensionale compreso tra 0 e 1 ed è rappresentata da Aw = P / P₀ dove P è la pressione di vapore dell’acqua nel prodotto e P₀ è la pressione di vapore dell’acqua pura per una medesima temperatura. Un valore di aw pari a 0 indica la totale assenza di acqua libera; un valore pari 1 indica la presenza di acqua totalmente libera. Es. la farina ha aw = 0,6; la carne ha invece un aw = 0,97/0,99 ed è per questo che è un alimento molto deperibile. Ogni microrganismo presenta un valore minimo di aw al di sotto del quale non si sviluppa e un valore ottimale dove invece la velocità di duplicazione è massima.