Microbiologia alimentare

ALTE TEMPERATURE

Temperature superiori alla temperatura massima di crescita provocano la morte delle

cellule a seguito di:

• danni irreversibili a carico delle strutture vitali: viene denaturato il DNA

• coagulazione delle proteine all’interno della cellula

• rottura della parete e della membrana con fuoriuscita del materiale cellulare.

La risposta dei microrganismi sarà diversa in funzione di diversi elementi:

 tipo di cellula: se sottopongo al trattamento termico una forma vegetativa, questa

muore più velocemente, mentre se sottopongo una spora (forma di resistenza della

cellula corrispondente), devo prevedere dei trattamenti più drastici;

 natura della cellula: le forme Gram negative sono molto più sensibili ai trattamenti

termici rispetto alle Gram positive; le forme a bastoncino sono più delicate delle

forme a cocco;

 età della cellula: a seconda della fase di crescita in cui la cellula si trova, essa sarà

più o meno sensibile al trattamento termico; la fase di crescita in cui la cellula è più

sensibile è quella esponenziale;

 contenuto in acqua: la spora è disidratata, meno sensibile al trattamento termico,

perché la presenza di acqua favorisce la distruzione della cellula;

 composizione dell’alimento: presenza di grassi, carboidrati o proteine può rallentare

la penetrazione del calore e proteggere la cellula;

 pH.

La capacità di sopravvivere ai trattamenti termici viene definita resistenza termica, e

viene definito il tempo di denaturazione termica (TDT): tempo necessario ad uccidere i

microrganismi presenti in un determinato substrato, ad una data temperatura, in stabilite

condizioni ambientali.

Il comportamento dei microrganismi è dato dalle equazioni di Bigelow, che permettono di

estrapolare 2 parametri: © Laila Pansera - 45

PRIMA LEGGE DI BIGELOW: la velocità di SECONDA LEGGE DI BIGELOW: il tempo di

distruzione di un microrganismo (dN/dT) riduzione decimale (D) di un

è direttamente proporzionale al numero microrganismo varia con la temperatura.

di microrganismi (N) presenti in quel Log D1/D2 = T2-T1/z

momento. Genera la RETTA DI DISTRUZIONE

Log N = Log N – t/D TERMICA

0

Genera la RETTA DI SOPRAVVIVENZA

 parametro D, tempo di riduzione decimale: tempo (in secondi) necessario a ridurre

di 10 volte la popolazione microbica a una determinata temperatura. Il suo valore ci

dice la capacità del microrganismo di resistere a quella temperatura, e dipende dagli

stessi fattori visti prima.

 Parametro z: indica la capacità del microrganismo di resistere a 2 temperature

diverse, infatti indica la variazione di temperatura da applicare per una variazione di

D pari a 10 volte.

Se quindi voglio trattare una conserva, devo sapere quali macrorganismi ci sono,

prendere il più resistente e andare a verificare qual è il trattamento termico che ne

determina la sua morte, e devo calcolare per quale microrganismo a quale temperatura i

parametri d e z. Quindi devo scegliere un trattamento termico che renda sicuro il

prodotto, ma che non modifichi tutte le caratteristiche sensoriali.

La sterilizzazione in generale è un trattamento termico che prevede temperature

superiori ai 100°C. dal punto di vista alimentare distinguiamo 2 tipi di sterilizzazione:

 Sterilità commerciale: trattamento termico che determina la riduzione di 12 cicli

logaritmici delle spore di Clostridium botulinum in un minuto. Si è scelto questo

microrganismo perché è uno dei più pericolosi. Quello che rimane deve soddisfare la

condizione di stasi metabolica, cioè non deve germinare in condizioni di normale

conservazione, cioè a temperatura ambiente. Il prodotto deve quindi essere stabile.

 Sterilità biologica: il trattamento termico distrugge tutti i microrganismi presenti.

A livello alimentare ci sono dei prodotti per i quali è sufficiente soddisfare la condizione

di sterilità commerciale, mentre per altri prodotti dovrà essere soddisfatta la condizione

di sterilità biologica, in funzione del tipo di alimento: le conserve di carne e pesce, gli

alimenti della prima infanzia e per gli animali e i vegetali non acidi devono soddisfare il

© Laila Pansera - 46

principio di sterilità biologica, mentre le conserve vegetali acide, il latte UHT devono

risultare stabili, quindi possono solo soddisfare il principio di sterilità commerciale.

Le conserve sono alimenti sottoposti ad un trattamento tecnologico di stabilizzazione

(non per forza solo con le alte temperature) che garantisca l’inattivazione egli enzimi

presenti microbici o dei loro prodotti metabolici tossici. Sono confezionate in contenitori

a chiusura ermetica, impermeabili ai gas e ai microrganismi, e devono mantenersi stabili

a temperatura ambiente fino al momento dell’apertura. Nel momento in cui si apre

qualunque tipo di conserva, essa perde i suoi requisiti si sterilità o stabilità, e diventa un

alimento fresco a tutti gli effetti, anzi molto più sensibile alle alterazioni, perché non

presente un’elevata carica microbica.

Gli alimenti sottoposti a trattamenti di pastorizzazione sono le semi-conserve. Il

trattamento di pastorizzazione prevede una temperatura inferiore ai 100°C e ha lo scopo

di distruggere tutte le forme patogene e in parte, in funzione della sensibilità, eliminare

la microflora saprofita. Le forme microbiche che sopravvivono al trattamento di

pastorizzazione sono i microrganismi termodurici: le spore sono termoduriche, ad

esempio. La differenza fondamentale tra una conserva e una semi-conserva sta nelle

modalità di conservazione: la semi-conserva prevede la conservazione per un tempo

limitato, ma sempre in condizioni refrigerate; per esempio il prosciutto cotto

confezionato in atmosfera protettiva è una semi-conserva.

BASSE TEMPERATURE

L’azione batteriostatica è data da:

• Rallentamento delle attività enzimatiche

• Riduzione del valore di a w

Se la temperatura diventa molto bassa si può arrivare alla morte di alcuni microrganismi

per danni alla struttura cellulare in seguito alla formazione dei cristalli di ghiaccio.

La temperatura ha una risposta selettiva nei confronti dei microrganismi, ovvero in base a

quanto diminuisco la temperatura, agisco sul numero di microrganismi.

La bassa temperatura rappresenta una situazione sfavorevole per una cellula microbica,

che risponde a tale disagio con diverse modifiche.

 Modifiche strutturali:

Aumento del contenuto in acidi grassi insaturi nei fosfolipidi, in modo da far

o rimanere fluida la membrana all’abbassarsi della temperatura;

 Modifiche fisiologiche

Riduzione della velocità di crescita

o Riduzione del trasporto di soluti

o Produzione di sostanze extracellulari (pigmenti, polisaccaridi)

o Modificazione dei prodotti del metabolismo

o

 Modifiche morfologiche

Aumento delle dimensioni cellulari

o © Laila Pansera - 47

Formazione di flagelli, per esempio la mobilità di Listeria è accentuata

o quando si trova a basse temperature.

L’efficacia di un processo di basse temperature dipende dagli stessi fattori visti prima.

Ciò che caratterizza il surgelamento è il fatto di essere più veloce del congelamento, in

modo da generare cristalli più piccoli che non danneggiano l’alimento.

Quando abbasso la temperatura, soprattutto quando congelo o surgelo, il microrganismo

subisce dei danni, che possono essere letali, o molto più spesso subletali: si dà origine a

delle cellule stressate, ossia danneggiate, ma con dei danni che in qualche modo si

possono riparare. La riparazione viene definita rivivificazione. La cellula non sta più bene

in un determinato ambiente e non riesce più a crescere, ma se la metto in condizioni

ottimali lei riesce a ripararli, e se rimessa in un ambiente non proprio favorevole, riesce a

vivere.

Trattamenti con effetti sulla crescita microbica

Radiazioni

Le radiazioni sono l’emissione e la propagazione di energia attraverso lo spazio o la

materia. Quelle di maggiore interesse alimentare sono:

• Microonde

• Raggi ultravioletti

• Radiazioni ionizzanti: raggi γ e raggi X.

L’efficacia dei trattamenti di irraggiamento dipende sempre dagli stessi fattori:

Tipo di microrganismo: i Gram positivi sono più resistenti dei Gram negativi, le spore

▪ sono più resistenti delle forme vegetative, lieviti > muffe > virus > batteri; nella fase

di crescita esponenziale i microrganismi sono più sensibili

Composizione chimica del substrato: le proteine esercitano un’azione protettiva, NaCl

▪ esalta l’effetto letale, i nitriti sensibilizzano le forme sporigene.

Stato fisico del substrato: presenza di acqua

▪

In generale l’assenza di ossigeno e la presenza di sostanze riducenti favorisce la

resistenza dei microrganismi.

Le microonde sono delle onde elettriche che vengono generate da un circuito

elettromagnetico, chiamato MAGNETRON, che converte l’energia elettrica a bassa

frequenza in un campo elettromagnetico in cui la polarità cambia ad una velocità

elevatissima. Questo continuo e veloce cambio di polarità produce calore, perché le

sostanze polari continuano a cambiare orientamento e fanno attrito tra di loro,

producendo calore. Tutto questo avviene in presenza di acqua. L’effetto di riscaldamento

in un forno a microonde dipende da:

 Temperatura

 Composizione chimica presenza di acqua nel prodotto alimentare.

 © Laila Pansera - 48

Rispetto a un riscaldamento convenzionale:

• la temperatura è più alta;

• il calore va dall’interno alla superficie: l’interno è caldo, mentre l’esterno è più

freddo, questo si deve alle sostanze polari che continuano a muoversi all’interno del

prodotto;

• la distribuzione del calore è disomogenea;

• l’effetto sull’abbattimento microbico è più diverso, perché parte dell’interno e arriva

all’esterno, ma la parte più contaminata di un alimento è l’esterno.

Quindi occorre stabilire bene le condizioni dell’utilizzo delle microonde, e le dimensioni

del prodotto.

I raggi ultravioletti sono microbicidi perché vanno a rompere i legami tra le timine,

quindi provocano delle alterazioni della trasmissione dell’informazione genetica.

I raggi UV sono utilizzati per purificare l’aria, oppure per sterilizzare alcune attrezzature

o per i contenitori.

Tra i principali svantaggi, tuttavia, ricordiamo:

 scarsa penetrazione, quindi possono essere utilizzati solo se metto l’alimento su strato

sottile

 provocano for