Microbiologia alimentare

Corso di microbiologia alimentare

Sommario

© Laila Pansera - 1

• Sommario ............................................................................................... 2
• Introduzione ............................................................................................ 5
• Contaminazioni ......................................................................................... 6
• Fonti di contaminazione ............................................................................ 7
• Microrganismi degli alimenti ......................................................................10
• Microrganismi protecnologici ...................................................................10
• Microrganismi indicatori della qualità ........................................................12
• Microrganismi indicatori di salubrità o sicurezza d’uso ....................................18
• Intossicazioni ...................................................................................19
• Infezioni ........................................................................................21
• Tossinfezioni ...................................................................................30
• Intossicazione da micotossine ...............................................................32
• Ammine biogene ...............................................................................33
• Intossicazioni da organismi superiori .......................................................35
• Virus .............................................................................................36
• Fattori che influenzano la crescita microbica ....................................................38
• Fattori intrinsechi ..................................................................................38
• Disponibilità di nutrienti ........................................................................38
• Struttura ..........................................................................................39
• Presenza di sostanze antimicrobiche naturali ...............................................39
• Disponibilità di acqua (a_w) ......................................................................39
• pH e acidità .......................................................................................41
• Potenziale di ossido-riduzione .................................................................42
• Fattori estrinseci ...................................................................................44
• Temperatura ......................................................................................44
• Trattamenti con effetti sulla crescita microbica ..............................................48
• Radiazioni .........................................................................................48
• Fattori impliciti .....................................................................................49
• Neutralismo .......................................................................................49
• Commensalismo ..................................................................................49
• Amensalismo ......................................................................................50
• Mutualismo ........................................................................................50
• Competizione .....................................................................................50
• Parassitismo ......................................................................................50
• Antagonismo ......................................................................................50
• Acqua ...................................................................................................51
• Comportamento dell’ASL nel caso di non conformità di acqua ...........................54
• Acque minerali ......................................................................................54
• Bevande analcoliche ..................................................................................60
• Zucchero ...............................................................................................64
• Cereali ..................................................................................................67
• Farina ................................................................................................68
• Pasta .................................................................................................69
• Pasta secca .......................................................................................70
• Pasta fresca .......................................................................................71
• Pane e prodotti da forno ..........................................................................74
• Prodotti da pasticceria ............................................................................77
• Vegetali ................................................................................................80
• I gamma ..............................................................................................80
• II gamma .............................................................................................81
• III gamma ............................................................................................85
• IV gamma ............................................................................................86
• V gamma .............................................................................................89
• Carne ...................................................................................................90
• Prodotti ittici ..........................................................................................97
• Pesce .................................................................................................97
• Molluschi ........................................................................................... 102
• Crostacei ........................................................................................... 102
• Salumi ................................................................................................ 104
• Settore lattiero caseario ........................................................................... 115
• Latte .................................................................................................. 115
• Burro .................................................................................................. 126
• Latti fermentati ..................................................................................... 128
• Formaggio ............................................................................................ 132
• Uova .................................................................................................. 140
• Ricerca dei patogeni................................................................................ 146
• Salmonella ......................................................................................... 146
• Listeria monocytogenes ......................................................................... 147
• Tecniche di conta microbica: PETRIFILM ..................................................... 148

© Laila Pansera - 4

Introduzione

La microbiologia alimentare ha delle origini molto antiche, risale al 1600, quando si è iniziato a pensare che gli alimenti venissero modificati da “vermi invisibili a occhio nudo”. Questa considerazione però non è stata presa sul serio. Per dare una data significativa di inizio della microbiologia alimentare, dobbiamo riferirci a Pasteur che nel 1800, grazie all’uso del microscopio, per la prima volta sostenne che il latte andava a male perché al suo interno crescevano microrganismi. Per eliminare i microrganismi Pasteur provò a scaldare il latte, da cui nasce la pastorizzazione. Quindi l’inizio della microbiologia alimentare è identificabile con le scoperte di Pasteur.

Per affrontare la microbiologia alimentare occorre conoscere le esigenze dei singoli microrganismi, il loro habitat e il loro comportamento. Oltre alla microbiologia occorre conoscere gli alimenti, capire la loro composizione, la loro origine e il processo che si attua per ottenerli.

Contaminazioni

Parlando di un alimento, a grandi linee è costituto da una materia prima che viene trasportata nell’azienda di trasformazione, e poi viene sottoposta a una trasformazione, diversa in funzione del processo che vogliamo ottenere. Può essere una macinazione, una bonifica, ma in ogni caso porta alla trasformazione della materia prima. Inoltre, il prodotto finito subisce la fase di distribuzione. Quindi anche stoccaggio, distribuzione, esposizione del prodotto negli scaffali sono delle fasi importanti che possono determinare altre trasformazioni o alterazioni del prodotto. Dopo la vendita, il prodotto incorre anche nella conservazione domestica.

Durante tutte queste fasi il prodotto è soggetto a contaminazioni, ed è importante cercare di tenerle sotto controllo e prevenirle. Queste contaminazioni possono essere di natura non biologica, come:

• Di origine chimica, come la presenza di pesticidi, sostanze radioattive, metalli pesanti o residui di antibiotici negli alimenti;
• Di origine fisica, come la presenza di corpi estranei (vetro, fibre sintetiche, fibre metalliche, plastica).

Noi però ci occuperemo di contaminazioni di natura biologica. Responsabili della contaminazione biologica sono:

• Microrganismi
• Organismi superiori, gli animali, per esempio un cane in uno stabilimento
• Vegetali
• Sostanze tossiche prodotte dai microrganismi
• Virus

La contaminazione biologica deve essere prevenuta, conoscendone prima di tutto le origini: dobbiamo conoscere i responsabili della contaminazione, da dove vengono, cosa fanno a contatto con l’alimento, perché non sempre l’azione dei microrganismi è negativa: per esempio il formaggio senza batteri lattici non si formerebbe. In più è importante conoscere i processi, perché i microrganismi subiscono modificazioni in funzione del processo a cui viene sottoposto l’alimento.

Fonti di contaminazione

La contaminazione biologica può essere distinta in due tipologie:

1. Contaminazione primaria, costituita da microrganismi residenti (o autoctoni o microbioti), cioè microrganismi che naturalmente sono presenti nel nostro prodotto alimentare. Questi microrganismi sono caratteristici di ogni singolo prodotto e costituiscono la microflora autoctona residente.
2. Contaminazione secondaria, la più importante, costituita dalla popolazione microbica che si somma alla microflora residente e arriva sul prodotto a seguito della trasformazione (del processo). A differenza della microflora residente, la contaminazione secondaria non è tipica per ogni alimento. Questa contaminazione secondaria arriva da tutto ciò che volontariamente o involontariamente viene a contatto col prodotto.

Sicuramente la principale riserva microbica è rappresentata dal suolo, che quindi è una fonte di contaminazione microbica. Nel suolo troviamo anche moltissime spore (forme di resistenza), pericolose perché a contatto con il prodotto possono germinare. Uno dei principali responsabili della contaminazione secondaria è l’aria, che di per sé non ha una carica microbica propria, però essa è in continuo movimento e sposta una grande quantità di particelle, a cui aderiscono grandi quantità di microrganismi. Quindi quando si parla di aria, si intende aria confinata. Tutto quello che viene veicolato dall’aria, va a finire sul prodotto alimentare.

Un’altra fonte di contaminazione è rappresentata dalle superfici, per esempio il piano di lavoro (veri e propri piani oppure interni di macchinari, guarnizioni). Sulle superfici i possibili contaminanti sono i residui alimentari. Più la superficie è sporca, più i microrganismi sono attratti, mentre se la superficie è pulita la possibilità che si depositino microrganismi è minore, ma esiste. Sicuramente questo tipo di contaminazione dipende molto dai materiali: il materiale principe è l’acciaio inossidabile, facile da pulire e resistente alla corrosione; ci sono anche dei materiali, come le gomme, inizialmente molto validi, ma che poi vanno incontro a delle usure molto spinte che provocano casi di contaminazione crociata, ovvero la contaminazione di un alimento da parte di microrganismi di un altro alimento, rimasti sul piano di lavoro non ben lavato.

Un altro esempio di contaminazione crociata sono le mani, che utilizziamo per fare innumerevoli azioni e che possono contaminare. Un altro problema dei materiali è la cessione di particelle, per esempio le pentole antiaderenti dopo poco devono essere buttate, perché perdono lo strato antiaderente che finisce negli alimenti cucinati. Un ruolo non secondario è svolto anche dal tipo di sporco: le sostanze base degli alimenti possono subire modificazioni, per esempio scaldando, i grassi subiscono polimerizzazioni, le sostanze proteiche sono difficili da allontanare. Sulla base del tipo di sporco potrò decidere come intervenire per toglierlo, e dovrò scegliere il detergente e disinfettante per ridurre la carica microbica, per allontanare lo sporco, ma devo anche considerare il materiale su cui agisco.

Sempre di più si parla di progettazione igienica, ovvero gli impianti di trasformazione alimentare vengono progettati e vengono usati materiali in modo da renderne più facile l’igienizzazione. Lo sporco possono essere residui della lavorazione visibili e invisibili, i microrganismi. Un esempio di progettazione igienica è evitare il più possibile le turbolenze in un tubo in cui scorre un liquido ed evitare punti morti dove si possono creare depositi. Oppure evitare gli spazi, come le fughe delle piastrelle o gli angoli vivi. Un altro fattore importante è il grado di bagnabilità, che dice quanto la superficie si può bagnare. Per esempio l’acciaio inossidabile respinge l’acqua, mentre la plastica no. I microrganismi aderiscono alle superfici mediante il meccanismo dell’adesione microbica, molto complesso e non del tutto conosciuto: l’adesione microbica avviene attraverso tre momenti fondamentali:

1. Una fase iniziale di adesione, in cui il microrganismo attraverso un’attrazione elettrostatica, va verso la superficie (cariche opposte si attraggono). Questa fase di adsorbimento è molto rapida (pochissimi secondi) e reversibile, basta intervenire con violenza.
2. Una volta adeso, inizia la fase di fissazione, ovvero il microrganismo trova un sistema per ancorarsi alla superficie. Lo trova attraverso la produzione di strutture come ciglia che aderiscono alla superficie, o meglio il microrganismo sintetizza sostanze di natura esopolisaccaridica, che riversa verso l’esterno e vanno a formare una bolla che permette al microrganismo di rimanere ben ancorato alla superficie. È una fase più lenta della precedente, perché il tempo e la velocità è dettato dal metabolismo del microrganismo, per cui la durata di questa fase è diversa per ogni microrganismo. Ma questa fase è irreversibile, quindi una volta avviata, è impossibile intervenire per bloccarla.
3. Una volta che il microrganismo è aderito inizia a colonizzare e moltiplicarsi, e lo fa all’interno di una massa mucillaginosa (quella di natura esopolisaccaridica). Durante questa fase di colonizzazione si moltiplicano tutti microrganismi presenti, secondo le loro velocità. Quando nella bolla non ce ne stanno più, i microrganismi trasmettono informazioni tra di loro attraverso il meccanismo del quorum sensing, ovvero i microrganismi emettono delle sostanze chimiche, che fungono da segnale per comunicare qualcosa ad altri microrganismi, per esempio li inducono a produrre delle tossine, oppure inducono a rompere l’esopolissacaride, per fare in modo che i microrganismi si liberino in fase planctonica, e vanno a cercare un altro substrato per ricominciare il ciclo. Questo quorum sensing c’è sempre, ma agisce solo quando la popolazione del microrganismo raggiunge una certa quantità, un certo quorum.

La fase di adesione porta alla formazione del cosiddetto biofilm, serio problema per l’industria alimentare. Consideriamo che le piastre di un pastorizzatore vengano montate al contrario, il liquido circola lo stesso, ma ci possono essere degli scambi, quindi il prodotto pulito entra in contatto con residui o microrganismi che crescono, colonizzano e producono biofilm. In questo modo il pastorizzatore non funziona come dovrebbe, perché la trasmissione di calore è impedita dallo strato di biofilm, che non è sempre visibile. Il biofilm è definibile come una comunità microbica complessa bloccata all’interno di una matrice polisaccaridica prodotta dalle cellule stesse.

Pseudomonas è un microrganismo che contamina quasi tutti i prodotti freschi ed è uno dei più importanti produttori di biofilm. Nel biofilm ci possono essere anche microrganismi pericolosi, per esempio Listeria monocytogenes, forte produttore di biofilm che genera problemi. Il biofilm protegge i microrganismi al suo interno, per cui li rende difficili da allontanare, quindi se contiene microrganismi patogeni, è un problema per l’industria alimentare.

L’ultimo responsabile della contaminazione degli alimenti è l’uomo. L’uomo veicola moltissimi microrganismi, sia attraverso i nostri spostamenti, sia attraverso il trasporto mediante il nostro corpo. La parte più contaminata del nostro corpo è la pelle, dove troviamo una popolazione microbica indigena e una popolazione microbica transitoria. Quella indigena è rappresentata da microrganismi tipici della cute, come gli stafilococchi e i Corynebacterium, genere responsabile dei brufoli (Corynebacterium acnes). Ma ne fanno parte anche microrganismi patogeni, come Staphylococcus aureus.