Lezioni, Salubrità degli alimenti

Microrganismi indicatori e salubrità degli alimenti

Abbiamo microrganismi indicatori di tipicità, che sono pro-tecnologici il cui sviluppo è da attribuirsi ad un particolare condizionamento del prodotto (trattamento termico del latte, aggiunta di carboidrati nei salumi). Indicatori di salubrità, detti potenzialmente patogeni, la cui presenza è un rischio per la salute. Devono essere rilevabili facilmente e rapidamente, la loro presenza non causa quasi mai deterioramento degli alimenti, se non chiaramente patogeni devono possederne i medesimi requisiti di crescita.

Microrganismi indicatori di qualità la cui presenza in determinate densità è inversamente proporzionale alla shelf life del prodotto, perché ne causano il deterioramento una volta raggiunta la densità infettante minima. Il problema risiede anche nei loro metaboliti che a volte danno anche problemi di salubrità. Un esempio di metaboliti deterioranti sono le ammine biogene che provocano comparsa di cattivi odori e sapori.

Esempi di deterioramento

Pensiamo allo sviluppo di batteri acetici nel vino (comparsa difetto di acescenza), oppure alla presenza di acetile nei succhi, o al rigonfiamento degli yogurt per presenza di lieviti nella frutta. Spesso ci si riferisce ai microrganismi patogeni/deterioranti come MO contaminanti. In realtà questa definizione si addice a tutti i MO presenti sull’alimento, non necessariamente negativi (anche gli starter del vino sono contaminanti). Deteriorato, è un alimento che risulta alterato e inaccettabile sensorialmente da un dato gruppo di consumatori.

Tipi di deterioramento degli alimenti

In realtà, per quanto riguarda il deterioramento degli alimenti, vi sono 5 diverse nature:

• Presenza di MO deterioranti come muffe, batteri, lieviti e loro metaboliti. Che causano problemi come: idrolisi di proteine e lipidi, degradazione degli zuccheri, ossidazione degli alcoli. L'idrolisi proteica provoca un cambiamento della consistenza specie in prodotti come la carne oltre a portare alla formazione di ammine biogene e composti solforati con comparsa di off odours (evento di putrefazione). Stessa cosa dicasi per i lipidi che vengono decomposti causando sapore ed odore di rancido nei formaggi per presenza del diacetile. Per i carboidrati avvengono fenomeni di fermentazione con formazione di acidi organici e successiva degradazione con comparsa di composti volatili che danno sapori acidi e sgradevoli, o comparsa di gonfiore nel caso di lieviti etero fermentanti.
• Degradazione da enzimi endogeni: ossidazione dei fenoli con imbrunimenti nelle parti tagliate della frutta.
• Azione deteriorante d’insetti e roditori.
• Cause chimiche: come la T (prodotti delle reazione di Maillard e caramellizzazione degli zuccheri) e ox non enzimatica di vitamine.
• Infine cause fisiche: perdita o acquisto di acqua, migrazione di nutrienti, precipitazione dei soluti.

Definizioni e processi di igiene

Definizioni

• Clean: pulito, oggetto privo di sporcizia visibile (quale può essere biofilm microbico).
• Sanitizzare: ridurre la densità cellulare dei microrganismi ad un livello di sicurezza in genere mediante l'utilizzo di mezzi chimici o calore.
• Sterilizzare: liberare un oggetto o una superficie che diventa virtualmente priva di microrganismi. Nella pratica della gestione degli alimenti specialmente nelle fasi finali delle distribuzioni dell'alimento (es. mensa, food service), le superfici non vengono sterilizzate. È possibile sterilizzare degli alimenti utilizzando la cosiddetta cottura sterilizzante, di cui un classico esempio è la cottura con la pentola a pressione.
• Contaminazione: presenza di una sostanza o di una componente dannosa in un alimento (i micro contaminanti non sono da considerarsi in ogni caso negativi).
• Spoilage (alterazione): danno relativamente alle qualità edibili dell'alimento, (es. la carne non presenterà un off-flavour /odore cattivo) anche se risulterà essere contaminato da un patogeno che non crea delle alterazioni percettibili dal consumatore.
• Alimenti potenzialmente a rischio: alimenti che consentono una rapida crescita dei microrganismi in particolare dei batteri. Vi sono diverse caratteristiche intrinseche, water activity, composizione in nutrienti ecc. che rendono un alimento potenzialmente a rischio in quanto vanno a sviluppare condizioni per lo sviluppo dei micro. Vi sono dei trattamenti eseguiti sull'alimento soprattutto nella fase di fruizione che possono rendere l'alimento potenzialmente a rischio (es. la pasta è un alimento dove difficilmente crescono microrganismi principalmente a causa della mancanza delle condizioni ottimali per la sopravvivenza, mentre nella fase finale di fruizione della pasta c'è la cottura, dove avverrà un incameramento di acqua rendendo il prodotto un alimento a rischio se in post-cottura non si osservano determinati comportamenti: es. guardare il tempo che intercorre tra cottura e consumo).
• Temperature danger zone: range di T dove i batteri possono crescere e riprodursi velocemente (tra 4-57 °C); potenzialmente rischioso è prelevare gli alimenti a temperature all'interno del range considerato.

Malattie trasmesse dagli alimenti (FBD)

Food born disease: malattia trasmessa dagli alimenti ai consumatori in seguito all'ingestione di alimenti contenenti microrganismi patogeni e/o metaboliti dei suddetti (microtossine). Le FBD possono essere classificate in:

• Infezioni: malattie causate dall'ingestione di un alimento contenente batteri patogeni (es. salmonellosi, listeriosi).
• Intossicazioni: malattie causate dall'ingestione di tossine preformate negli alimenti, di origine batterica (es. intossicazione stafilococcica) o fungina (es. micotossicosi).
• Tossinfezioni: causate dall'ingestione di alimenti contenenti micro patogeni e tossine.

Infezioni alimentari

Il batterio deve contaminare l'alimento, ma è sufficiente che sia presente anche solo una ridotta carica microbica (<10 ufc/g --> riesce a provocare problemi anche se presente in densità cellulari bassissime). Arrivato nel tratto gastrointestinale il batterio patogeno deve superare diversi ostacoli definiti come "barriera gastrica", i quali vengono superati molto spesso perché viene protetto dalla stessa matrice alimentare. Superata la barriera arrivano nell'intestino dove devono vincere le resistenze dell'organismo, svolta principalmente dal microbiota commensale, devono aderire alla mucosa intestinale, adattarsi all'ambiente, e quindi possono iniziare a moltiplicarsi, dopodiché essi raggiungeranno una densità cellulare sufficiente; inizieranno a produrre tossine che possiamo distinguere in eso-tossine ed endo-tossine (per il "sito" delle endotossine dei Gram - consideriamo il lipide A del lipopolisaccaride della parete cellulare).

Tossine

Non tutti i patogeni possono produrre eso-tossine. Le tossine possono essere prodotte in loco oppure assorbite entrando in circolo colpendo altri apparati o organi. Le endotossine fanno parte della struttura del batterio e si libereranno soltanto dopo che il batterio avrà raggiunto una densità cellulare rilevante e dopo che una parte della popolazione microbica comincerà ad andare in lisi.

Le esotossine sono composti che il batterio a volte è in grado di sintetizzare che non fanno parte della struttura del microrganismo, in alcuni casi le possono liberare gradualmente man mano che si moltiplicano, in altri casi il batterio supera la mucosa intestinale, arriva alla sottomucosa e da lì entra in circolo determinando batteriemia (presenza di batteri nel sangue) /setticemia (deriva da sepsi, presenza di infettanti), riuscendo a superare anche la barriera emato-encefalica o la placenta portano alla morte l'individuo.

Ogni patogeno presenta un periodo di incubazione compreso tra le 12 ore ed i 7/9 giorni, con questo termine definiamo il lasso di tempo che intercorrerà tra il consumo dell'alimento e la comparsa della sintomatologia clinica (salmonella spp., shigella spp., campylobacter spp., escherichia coli verocitotossici (VTEC), vibrio vulnificus e V. parahaemoliticus). Nel caso di queste malattie i batteri devono contaminare l'alimento e moltiplicarsi nel substrato raggiungendo densità cellulari sufficienti per intossicare (10⁴-10⁷ ufc/g).

Il batterio può liberare gradualmente la tossina nell'alimento, come i ceppi enterotossici di staphylococcus aureus, bacillus cereus, oppure possono accumulare la tossina all'interno del citoplasma per liberarla in forma di pro-tossina durante il transito dell'alimento nell'apparato gastro-intestinale. Per queste tossine sono gli stessi enzimi intestinali che convertono la pro-tossina in tossina attiva (tripsina, pepsina, le stesse tossine sono di natura proteica e riescono a reagire per attivarsi con i normali enzimi, proteinasi, presenti nell'intestino).

La tossina è già preformata nell'alimento quindi non è necessario che i batteri produttori della tossina siano ancora vivi e vitali per provocare un'intossicazione. Da qui capiamo che se anche le operazioni di cottura molto spesso riescono a riportare i livelli di carica microbica a livelli tollerati, vi possono essere delle tossine termo-resistenti (tossina stafilococcica) che non vengono neutralizzate. Considerando la curva di crescita dei microrganismi ci accorgiamo che per notare l'alterazione dell'alimento bisogna arrivare nella fase stazionaria di crescita, a differenza invece delle tossine che iniziano ad essere prodotte all'interno della fase esponenziale di crescita (a metà) continuando poi nella tarda fase esponenziale e nella fase stazionaria.

Poiché la formazione di tossine può verificarsi prima che la crescita produca alterazioni percettibili dell'alimento, un prodotto apparentemente accettabile può causare intossicazione (Staphylococcus aureus, Clostridium botulinum, micotossine--micotossicosi croniche. Pane e pasta sono interessate da processi di bio-accumulo).

Tossinfezione

In senso stretto le definiamo come una sindrome provocate da tossine preformate e assimilate successivamente all'ingestione dell'alimento e alla moltiplicazione nell'organismo dei batteri-->es.bacillus cereus e clostridium perfringens.

Analisi del rischio microbiologico degli alimenti

Definizioni

• Pericolo: agente biologico, chimico o particellare contenuto in un alimento o in un mangime, avente le potenzialità di causare un danno alla salute del consumatore.
• Rischio: funzione della probabilità di un effetto nocivo per la salute conseguente alla presenza di un pericolo.
• Criterio microbiologico: si intende un criterio che definisce l'accettabilità di un prodotto di una partita di prodotti o di un processo in base all'assenza, alla presenza o al numero di micro e/o in base alla quantità delle relative tossine/metaboliti, per unità di massa, volume, area o partita.
• Criterio di sicurezza alimentare: definisce l'accettabilità di un prodotto o di una partita di prodotti applicabile ai prodotti immessi sul mercato.
• Criterio di igiene del processo: definisce il funzionamento accettabile del processo produttivo, non si applica ai prodotti direttamente immessi sul mercato, fissa un valore indicativo di contaminazione al di sopra del quale sono necessarie misure correttive volte a mantenere l'igiene del processo in ottemperanza alla legislazione in materia di prodotti alimentari.

Strategia dell'Unione Europea per la sicurezza degli alimenti

A partire dal '90 nell'Unione Europea si è sviluppata una strategia comune per la sicurezza degli alimenti. Le condizioni che hanno stimolato e reso necessario questo processo sono state il susseguirsi di crisi alimentari (es. mucca pazza BSE/TSE, diossina), ma soprattutto la necessità di armonizzare la legislazione e le misure di prevenzione e controllo nei paesi dell'UE. Questo processo ha portato all'applicazione pratica di un modello teorico dell'analisi del rischio alimentare sviluppato a livello sovra-nazionale dal Codex Alimentarius e basato su una netta separazione dei compiti e delle responsabilità tra i risk assessors e i risk managers.

Risk assessors e risk managers

Risk assessors: coloro che devono identificare i pericoli e fornire una stima del rischio, l'EFSA, in Europa, avendo il compito di effettuare la valutazione del rischio e di fornire alla Commissione Europea la necessaria assistenza scientifica e tecnica per l'individuazione e la valutazione dei nuovi rischi associati agli alimenti.

Risk managers: coloro che hanno il compito di legiferare ed attuare le misure di intervento per tutelare la salute dei consumatori, ovvero il Parlamento Europeo, stati membri.

Obiettivi dell'analisi del rischio

• Identificare e stimare la probabilità con cui si possono manifestare i pericoli derivanti dai microrganismi patogeni e dalle loro tossine.
• Definire le norme e i controlli a tutela dei consumatori.
• Comunicare ad imprese e consumatori (stakeholders) i pericoli emergenti e le corrette modalità di preparazione, conservazione e consumo dei prodotti.

Componenti dell'analisi del rischio

L'analisi oltretutto risulta essere composta da 3 componenti interconnesse:

1. Valutazione del rischio, composta a sua volta da 4 fasi:
   • Individuazione del pericolo: identificare agenti presenti nella filiera considerata capaci di causare effetti avversi sulla salute dei consumatori.
   • Caratterizzazione del pericolo: valutare da un punto di vista qualitativo e quantitativo la natura dell'effetto avverso sulla salute, associato ad uno specifico pericolo. Per il rischio chimico deve essere eseguita una valutazione dose-rischio (quantitativa), per i rischi biologici e fisici l'analisi dose-risposta dovrebbe essere condotta quando sia possibile ottenere i dati necessari.
   • Valutazione dell'esposizione al pericolo (analisi dell'esposizione): significa analizzare il livello di esposizione dei consumatori anche in funzione delle tecnologie di trasformazione degli alimenti e delle modalità di consumo.
   • Caratterizzazione del rischio: fase conclusiva della valutazione, definisce la dimensione del rischio. È una stima qualitativa e/o quantitativa con i relativi livelli di incertezza della probabilità di occorrenza e della severità degli effetti negativi sulla salute in una data popolazione, sulla base dell'identificazione e della caratterizzazione dei pericoli e sulla valutazione dell'esposizione. In questa sono citate le fasi precedenti necessarie per concludere il processo. La valutazione qualitativa del rischio è importante per gli organi di governo e le organizzazioni internazionali poiché serve ad identificare obiettivi realistici in termini di sicurezza alimentare per nuovi contaminanti o per nuove combinazioni tra contaminanti/alimenti. Per le industrie alimentari è importante per lo sviluppo di nuovi prodotti, per l'ottimizzazione del processo, per l'estensione dei programmi HACCP esistenti e per la valutazione della probabilità di occorrenza di contaminanti nel prodotto finito. La valutazione del rischio segue delle linee guida definite dal Codex Alimentarius e dal regolamento CE 78/2002.
2. Gestione del rischio: da un punto di vista temporale segue la valutazione del rischio e consiste nell'esaminare alternative di intervento consultando le parti interessate (stakeholders), tenendo conto della valutazione del rischio e di altri fattori pertinenti e se necessario compiendo adeguate scelte di previsione e di controllo (compete al risk manager).
3. Comunicazione del rischio: rappresenta lo scambio interattivo nell'arco dell'intero processo di analisi del rischio, di informazioni e pareri riguardanti pericoli e rischi, i fattori connessi al rischio e la percezione del rischio (avviene tra risk assessors, risk managers coinvolgendo anche i consumatori, le imprese alimentari e quelle del settore dei mangimi, la comunità accademica e altri potenziali stakeholders EONG, FAO).

Elementi importanti per l'analisi del rischio per fattori microbiologici

• Livelli di contaminazione.
• Impatto del processo sulla contaminazione, sulla crescita e sulla inattivazione dei microrganismi.
• Impatto della conservazione e dei trattamenti post-processo sulla crescita e sull'inattivazione.
• Relazione dose-risposta --> consideriamo elementi quali il livelli di contaminazione, modalità di consumo, stato di salute, target di consumatori a cui è rivolto un certo alimento --> devono essere eseguiti per i consumatori YOPI (young-old-pregnant-immunocompromised).

La qualità dei dati ottenuti è influenzata da incertezza e variabilità poiché i livelli di contaminazione, i parametri delle curve di crescita e sopravvivenza, le relazioni dose-risposta potrebbero non essere note oppure potrebbero essere tutti dati noti ma con un eccessivo livello di approssimazione. I livelli di contaminazione o i livelli di parametri di processo importanti potrebbero essere variabili, per cui per far fronte ad incertezza e variabilità sono possibili due approcci:

1. Includere margini di sicurezza basati sull'assunzione che si verifichi sempre la peggiore situazione possibile.
2. Utilizzare un approccio statistico conducendo simulazioni mediante un approccio basato sulla generazione per calcolo numerico di un numero elevato di casi ipotetici dalla distribuzione di probabilità di variabili critiche e valutando la probabilità che un dato evento si verifichi, implicando l'elaborazione di modelli di microbiologia predittiva.

Lezione n: 3

Fondamentalmente sono 2 le componenti dell’analisi quantitativa del rischio microbiologico degli alimenti:

1. Il rapporto annuale delle Zoonosi che viene elaborato dall’EFSA in collaborazione con il centro europeo per il controllo delle malattie (ECDC).
2. RASFF ovvero sistema rapido di allerta per alimenti e per i mangimi.

Cosa troviamo nel rapporto della Zoonosi? In questo rapporto annuale sono contenuti degli elaborati, i dati sulle zoonosi di origine alimentare. Si tratta di malattie trasmesse tramite gli alimenti da animali vertebrati alla specie umana.