microbiologia alimentare riassunto

MICROBIOLOGIA ALIMENTARE

La microbiologia nasce nel 1800 con Pasteur. Per affrontarla occorre conoscere le esigenze dei microrganismi, il

loro habitat e comportamento.

Occorre anche conoscere gli alimenti, la composizione, la loro origine e i processi produttivi.

CONTAMINAZIONI Tenendo conto di tutti i passaggi che intercorrono tra la

materia prima e il consumo, la probabilità di

contaminazioni è molto alta.

Le contaminazioni possono essere di natura:

Chimica

 pesticidi, antibiotici, metalli pesanti (Cd, Hg, Cr, Pb),

composti radioattivi, residui di detergenti

Fisica

 Vetro, fibre sintetiche/metalliche, plastica

Biologica

 Microrganismi (schizomiceti, eumiceti, protozoi),

piante, tossine, virus, animali superiori

CONTAMINAZIONE BIOLOGICA

Prevenuta conoscendo in primo luogo le origini o fonti:

Primaria

 Costituisce la contaminazione da microrganismi residenti o autoctoni o microbioti dell’alimento, caratteristica

di ogni alimento.

Secondaria

 Popolazione microbica che si somma a quella residente e non è tipica, ma deriva da tutto ciò che viene in

contatto con il prodotto.

- Suolo

Principale riserva di microrganismi, ma anche di spore che, a contatto con l’alimento, possono germinare. È

anche fonte di contaminanti fisici e chimici.

- Aria

Funge da veicolo per il trasporto di microrganismi, spore o altri contaminanti. Si tiene sempre conto dell’aria

confinata (dall’esterno entra in un ambiente ed entra a contatto con muri, superfici di lavoro e prodotto

finito)

- Superfici

sulle superfici i possibili contaminanti derivano anche dalla presenza di residui di altri alimenti

(contaminazione crociata).

Questo tipo di contaminazione dipende molto dai materiali della superficie e dal suo stato igienico. Il miglior

materiale è l’acciaio inossidabile.

Altro tipo di contaminazione è la superficie delle mani o di pentole antiaderenti che cedono particelle dello

strato antiaderente.

Un ruolo secondario è svolto anche dal tipo di sporco, dal quale, conoscendolo, posso decidere il tipo di

detergente e disinfettante migliore per intervenire e ridurre la carica microbica.

Devo anche considerare il tipo di materiale su cui agisco.

In questo senso si parla di progettazione igienica, ovvero gli impianti di trasformazioni vengono progettati in

modo da rendere più semplice il mantenimento di un ambiente il più igienico possibile.

Un tipo di progettazione igienica è anche l’evitare turbolenze e punti morti in un tubo in cui scorre un fluido

alimentare, oppure evitare punti morti su pareti o pavimenti evitando l’utilizzo di piastrelle o angoli vivi.

Altro punto importante è il grado di bagnabilità, che deve essere il minore possibile (es. l’acciaio respinge

l’acqua) 1

ADESIONE MICROBICA

Meccanismo spontaneo e ciclico di adesione alle superfici utilizzato dai microrganismi, ancora non del tutto

conosciuto e che avviene mediante 3 momenti:

1. Adsorbimento

Attrazione del microrganismo alla superficie mediante un equilibrio tra forze di attrazione e repulsione

(elettrostatiche).

Fase reversibile (entro pochi secondi)

2. Fissazione

A seguito della produzione di sostanze mucillaginose detto eso-polisaccaridi (EPS) o produzione di pili. La

durata di questa fase è diversa per ogni microrganismo e dipende dal suo metabolismo. Fase irreversibile.

3. Colonizzazione

Moltiplicazione all’interno di un biofilm mucillaginoso (EPS).

Quando nella bolla non ce ne stanno più, essi trasmettono informazioni mediante quorum sensing, ovvero

sostanze chimiche che inducono una risposta negli altri microrganismi (es. produzione tossine) per cercare di

colonizzare in modo competitivo i substrati.

La lo strato di biofilm può creare una resistenza sulle piastre di un pastorizzatore e ciò è un problema perché

abbassa l’efficienza dello stesso e in più il prodotto può entrare in contatto con il biofilm.

Questo biofilm può essere definito come una comunità microbica complessa in una matrice polisaccaridica.

Pseudomonas è un microrganismo che contamina quasi tutti i prodotti freschi ed è un forte produttore di biofilm.

Inoltre questo strato protettivo può ospitare e proteggere anche microrganismi patogeni come la Listeria

Monocytogenes.

Ultimo responsabile di contaminazioni è l’uomo tramite gli spostamenti e la pelle, su cui sono presenti

microrganismi indigeni ossia quelli tipici della cute (Stafilococchi e Corynebacterium) e transitoria ossia quella

proveniente dall’ambiente o anche dall’apparato oro-fecale (stafiloccocchi, streptococchi, lattobacilli, coliformi,

acari, enterococchi).

SANIFICAIZONE

Asportazione sporco grossolano

 Detergenza

 Mediante l’utilizzo di detergenti che hanno lo scopo di mantenere in sospensione lo sporco e facilitarne

l’allontanamento

Risciacquo

 Disinfezione

 Trattamento accurato con disinfettanti, che hanno lo scopo di ridurre e abbattere la carica microbica presente

Risciacquo

 2

MICRORGANISMI E ALIMENTI

Per prevenire ed evitare le contaminazioni bisogna anche conoscere il ruolo di questi in un alimento, le loro

esigenze e le attività metaboliche.

1. PROTECNOLOGICI

Detti anche utili, sono quelli che permettono di ottenere un determinato alimento, quelli che lo caratterizzano.

Si possono considerare tali quelli già presenti sulla matrice alimentare, ma nelle tecnologie sono ceppi

selezionati e isolati.

Il numero di questi è inizialmente alto, ma con l’avanzare del tempo va incontro ad una naturale diminuzione

(es yogurt appena fatto ha miliardi di lattici, dopo 30-40 giorni ne ho milioni).

- Lattici

Gram+ a forma di cocchi o bastoncini, anaerobi, catalasi negativi, ossigeno tolleranti, immobili, asporigeni,

incapaci di ridurre i nitrati, depigmentati, generalmente non patogeni ed esigenti per quanto riguarda il

substrato.

Vivono in un range di temperatura tra 5-55°C e operano una fermentazione omo-lattica o etero-lattica

(lattato, acetato e CO2).

Si trovano nel suolo, nel tratto gastrointestinale, nelle mucose, nei vegetali e alcune specie producono

batteriocine (proteine con azione antibatterica)

Lactobacillus

o Omofermentanti obbligati: attaccano esosi attraverso la glicolisi, con produzione di lattato

 Eterofermentanti facoltativi: possiedono oltre all’aldolasi anche una fosfochetolasi inducibile in

 presenta di pentosi, la cui demolizione porta alla formazione di lattato e acetato

Eterofermentanti obbligati: attaccano esosi e pentosi attraverso la via del 6P-gluconato con

 produzione di CO2, lattato, acetato/etanolo

Cocchi

o Enterococcus Oenococcus

Streptococcus

Lactococcus Fermentazione omolattica

Pediococcus

Leuconostoc Fermentazione eterolattica

in funzione della loro attività metabolica trovano un impiego in tutti i prodotti alimentari in cui è necessaria la

loro presenza.

- Acetici

aerobi stretti, substrato ottimale alcool, acidofili, Gram-, mobili, catalasi ed ossidasi positivi, mesofili.

Il loro habitat principale sono i vegetali e si dividono in gluconobacter che sono sub-ossidanti e danno

solo acetato, e acetobacter che sono super-ossidanti e oltre a dare acetato, possono ulteriormente

ossidare a fino a liberare CO2.

- Lieviti

Cellule eucariote unicellulari, mesofili che in ambiente aerobio producono biomassa, mentre in ambiente

anaerobio fanno una fermentazione a dare metaboliti, etanolo e anidride carbonica.

2. INDICATORI DI QUALITA

Definiscono la qualità di un prodotto e il processo utilizzato per ottenerlo e il loro numero per grammo di

prodotto ci da un’indicazione della conservazione.

Quanto più è alto il numero di microrganismi indicatori di qualità e tanto minore sarà la shelf-life del

prodotto. 3

Se il numero diminuisce con il tempo ho un miglioramento delle caratteristiche sensoriali del prodotto, mentre

se il numero rimane pressoché lo stesso, la qualità del prodotto dipende dalla quantità di microrganismi inziale.

Esempi di indicatori di qualità sono la carica batterica totale (CBT), lieviti, muffe, enterobatteri (la cui

presenza determina una mancanza nel rispetto delle norme igieniche GMO o GHP).

Perché un microrganismo venga considerato un indicatore di qualità deve:

a. essere presente e poter essere determinato in modo rapido e semplice

b. essere distinto facilmente dagli altri microrganismi (es. sapere se è catalasi positivo)

c. la sua crescita non deve essere contrastata da altri componenti o microrganismi presenti

d. la sua moltiplicazione deve essere strettamente correlata alla qualità dell’alimento

prende sempre più piede il concetto di SSO o Specific Spoilange Organism, ovvero i microrganismi

specifici dell’alterazione.

Mentre invece per spoilange association si definisce la carica microbica totale sull’alimento.

Quindi la shelf-life è il periodo di tempo che intercorre tra l’inizio della crescita di questo microrganismo e l’inizio

della percezione sensoriale dell’alterazione.

Principali microrganismi indicatori di qualità:

pesudomonas

 Gram-, aerobi, ubiquitari, senza esigenze nutrizionali particolari (onnivori, trovati anche nel petrolio e

saponette), mesofili (30-37°C) ma anche psicotrofi (hanno sistemi enzimatici che permettono la crescita

anche a basse temperature), catalasi e ossidasi potivi.

Possiedono enzimi lipolitici e proteolitici termostabili (possono alterare il prodotto anche dopo la morte del

microrganismo es. latte).

Caratteristica degli pseudomonas è quella di dare colorazione ad una determinata concentrazione di

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microrganismi e metaboliti (es. mozzarella blu a 10 Pseudomonas).

Non crescono a livelli di aw<0,95 e sono sensibili a disinfettanti a base di cloro, ma resistenti a radiazioni,

antibiotici, composti di ammonio quaternario.

Enterobatteriaceae

 Bastoncini Gram negativi, immobili o mobili per flagelli peritrichi asporigeni, catalasi positivi ed ossidasi

negativi, anaerobi facoltativi (fermentazione del 2,3-butilenglicole e acido mista), capaci di ridurre i nitrati,

mesofili, debolmente psicrotrofi.

Facendo fermentazione anche acido mista si distinguono quelle patogene, che sono lattosio negative, da

quelle non patogene, lattosio positive.

Poco esigenti nutrizionalmente, ampiamente distribuiti in natura (suolo, acque, vegetali, frutti e nel tratto

intestinale)

Necessitano di aw>0,98 e sono poco acido tolleranti.

Il colore rosso è dovuto alla produzione di un pigmento denominato prodigiosina, isolata la prima volta la

Serratia marcescens trovata sulla statua della madonna, che faceva sembrare piangesse sangue.

Negli alimenti si comportano principalmente da alteranti, producendo gas e avendo una discreta attività

proteolitica.

Lattosio + Escherichia, Enterobacter, Citrobacter, Klebsiella, Serratia,

(coliformi) Hafnia, Edwarsella

Lattosio – Salmonella, Shigella, Proteus, Providencia, Yrsinia

(patogeni) 7

Le alterazioni sono percepibili a 10 ufc/g di microrganismi con inizio comparsa di odori sgradevoli.

Vibrionaceae

 Gram-, catalasi e ossidasi positivi, anerobi facoltativi, mobili (maggiormente acquatici)

Se mi trovo davanti ad un alimento e voglio cercare di capire subito quale microrganismo sia responsabile

dell’alterazione, tenendo conto delle tre famiglie descritte faccio un test facendo crescere in presenza di glucosio in

ambiente aerobio e anche in uno anaerobio (copro con vaselina il brodo culturale).

Se dopo 24-48ore avrò:

- Provetta senza vaselina colorata di un giallo tendente dall’alto vero il basso: microrganismo sicuramente

aerobio perché non è cresciuto niente, quindi la famiglia aerobia è quella dello Pseudomonas

- Entrambe le provette tendenti al giallo: il microrganismo è anaerobio facoltativo e quindi per distinguere se si

tratta di Vibrionaceae o Enterobacteriaceae faccio il test della ossidasi, le prime sono ossidasi positive, le

seconde negative.

- Provetto senza vaselina gialla, ma con la parte superiore blu, sono davanti ad un microrganismo aerobio

alcalinizzante, quindi mi indirizzo verso le specie di Pseudomonas alcalinizzanti.

Micrococcaceae

 Cocchi Gram+, immobili, talvolta pigmentati (rosa-giallo), aerobi e anaerobi facoltativi, catalasi positivi,

mesofili (10-45°C).

Sono alotolleranti (sopportano fino a 10-12% concentrazioni saline), ma poco acido tolleranti (pH 5-9) e si

trovano sulla pelle.

Micrococcus e staphylococcus hanno interesse alimentare. 4

Sono importanti per la preparazione di salamoia per la salatura dei formaggi, piccantezza del provolone

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come starters (prima fermentazione del salame) o sulla superficie di un formaggio (taleggio 10 /10 ufc/g)

Bacillaceae

 Bastoncini Gram positivi sporigeni, mobili, mesofili (alcuni termofili T>56°C), saprofita nel terreno.

Bacillus: Aerobi facoltativi, catalasi +

 Pericolosi per gli alimenti trattati al calore (spore), Sfruttati industrialmente per la produzione di enzimi.

Clostridium: Anaerobi stretti, catalasi –

 Alcuni fermentano carboidrati con formazione di gas e di vari acidi. Comprende alcune specie patogene

(es. botulinum)

Preoccupanti nelle conserve poiché sporigeni, vanno ricercati dopo trattamento termico (pastorizzazione a

80°C per 10 min.)

propionibacterium

 sono bastoncini Gram+ che attuano la fermentazione propionica utili per la produzione di Emmental, ma

causa di alterazione da rigonfiamento tardivo nel grana

3. INDICATORI DI SALUBRITA O SICUREZZA D’USO

Tutti i microrganismi la cui presenza può essere causa di malattie alimentari: Forme patologiche conseguenti

il consumo di alimenti contaminati con microrganismi patogeni e/o loro prodotti metabolici.

Sono in aumento a causa:

Maggiori conoscenze diagnostiche Incremento dei consumi

Differenti abitudini alimentari (pasti fuori casa) Maggiore resistenza da parte dei microrganismi

Alimenti esotici (facilità di spostamento) Aumento numero di anziani

Preferenza di cibi freschi/crudi (dubbia sicurezza

microbiologica)

INTOSSICAZIONI

Sono malattie alimentari causate dal consumo di alimenti contenenti tossine.

Possono essere due:

1. Da staphylococcus aureus

Cocco Gram + tipico delle mucose e del tratto orofaringeo.

Meno del 20% dei ceppi è in grado di produrre la tossina e questa capacità è associata ad attività enzimatiche:

Lecitinasi: capacità di idrolizzare la lecitina dell’uovo

 Coagulasi: capacità di coagulare il plasma

 Termonucleasi: capacità di scindere il DNA



Le principali tossine sono 7 indicate con le lettere dell’alfabeto: a livello plasmidico la D, a livello microsomiale

la A e la E, ad entrambi i livelli B e C.

Tutte le tossine sono di natura proteica e la comparsa dei primi sintomi avviene in circa 1-8 ore (nausea,

cefalea, vomito, febbre, dolori addominali) e l’intossicazione ha un decorso benigno di 24-48 ore. 6

La quantità necessaria è 1ng/g peso corporeo, prodotta da una concentrazione di cellule microbiche di 10 -

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10 ufc/g.

Le condizioni di crescita del microrganismo e della produzione della tossina sono diverse, la produzione della

tossina richiede una temperatura in calo lento (raffreddamento senza abbattitore), un pH più basico.

Tecniche di prevenzione:

- Mantenere i cibi cotti ad una temperatura non <60°C

- Non manipolare i cibi con lesioni alla cute

- Raffreddare rapidamente i cibi e conservarli refrigerati (T<7°C) in contenitori poco profondi

- Non lasciar passare troppo tempo tra la preparazione ed il consumo

2. Da Clostridium Botulinum

Bastoncino Gram positivo, sporigeno, anaerobio, Catalasi negativo, mesofilo (10-37°C), pH 4,5-7, che si trova

nel suolo e nella polvere.

Produttore di una esotossina (neurotossina) altamente tossica e mortale: 1g di tossina è in grado di uccidere

100.000.000 di persone.

La tossina è in grado di superare la barriera gastrica, mentre è più sensibile all’ambiente alcalino ed è

termolabile

blocca le sinapsi, impedendo il rilascio dell’acetilcolina e causando visione doppia, blocco attività respiratoria e

morte.

La tossina A è associata a conserve vegetali casalinghe, la tossina D è associata al consumo di carne in scatola,

la tossina E è associata ai prodotti della pesca e viene prodotta anche a temperature intorno ai 3°C.

Necessita di: Concentrazione di NaCl < 8-9% (tipi A e B) e del 5-6% (tipo E), Concentrazione di saccarosio <

30% (tipi A e B) e del 38% (tipo E), Assenza di nitrati e Presenza di altre forme microbiche.

Botulismo infantile: ingestione di spore vive che germinano nell’intestino e sintetizzano la tossina. La

patologia ha esito positivo e gli alimenti a rischio sono quelli zuccherini. 5

INFEZIONE ALIMENTARE

Consumo di alimenti contaminati con microrganismi vivi e vitali che nel lume intestinale si moltiplicano, originando

forme enterotossiche o enteroinvasive.

I microrganismi responsabili delle infezioni alimentari possono essere divisi in tre famiglie:

1. Enterobatteriaceae

Salmonella

 Provoca salmonellosi e il tifo ed è un Bastoncino Gram negativo mobile, lattosio negativo anaerobio

facoltativo (fermentazione 2-3 butilenglicol) ossidasi negativo, catalasi positivo.

Ha un range di crescita di temperatura da 5,2°C a 46-2°C e trattamenti termici anche blandi sono in grado

eliminarla, però resiste a trattamenti che prevedono l’abbassamento di temperatura.

Esigente per la presenza di acqua (aw>0,94) anche se valori minori non la uccidono. Sopporta valori di pH da

3,8 a 9,5.

Le due specie responsabili delle due malattie sono la S. Enterica (che comprende 2400 sierotipi tra cui la S.

Typhy) e la S. Bongori.

A livello epidemiologico si dividono in:

- Forme adattate all’organismo umano: S. Typhy e paratyphy

- Fome non adattate: S. Typhinorium

La patogenicità è legata a degli antigeni:

a. Antigene somatico o antigene O:

membrana esterna, resis