Microbiologia degli Alimenti

Microbiologia degli alimenti

Parte prima: nomi importanti da ricordare

1. La microbiologia e gli alimenti

- Microrganismi indice di contaminazione fecale: coliformi, Echerichia coli, streptococchi fecali, clostridi solfito riduttori;

- Microrganismi indicatori di qualità/processo: Bacillus spp. (impasto pane), Pseudomonas spp. (burro);

- Metaboliti indicatori di qualità/processo: acidi grassi volatili (burro, panna), istamina (tonno in scatola), trimetilammina (pesce).

2. La contaminazione microbica

- Microrganismi dal suolo: Aeromonas, Corynebacterium, Micrococcus, Pseudomonas;

- Microrganismi di origine fecale: Enterobacterium, Enterococcus, alcune specie patogene;

- Muffe (acqua): Aspergillus, Fusarium, Penicillium

- Clostridium perfringens: presente in acqua in seguito a contaminazione fecale;

- Muffe (aria): Aspergillus, Penicillium;

- Lieviti: Candida glabrata, abbondanti;

- Suolo: Clostridium;

- Superfici a contatto con l’ambiente esterno, contaminazione prodotti carnei: Salmonella (14 cm), Serratia marcescens (5 cm);

- Contaminazione terziarie (microrganismi importanti per alimenti precucinati e ristorazione collettiva): Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens, Salmonella.

3. Lo sviluppo microbico negli alimenti

- Fase esponenziale: Vibrio parahaemoliticus (una divisione ogni 10-12 minuti);

- Staphylococcus aureus: alotollerante, valori ottimali a 0,5-4% di NaCl ma crescita fino a 20% NaCl;

- Zygosaccharomyces rouxii: almeno 20% saccarosio per la crescita, sviluppo fino a 70%;

- Xeromyces bisporus: muffa xerofila che altera pesce essiccato e cresce fino ad a 0,61 (e anche meno);

- Saccharomyces cerevisiae: sviluppo fino a pH 2,35;

- Clostridium pasteuranium, Alyciclobacillus acidocaldarius: batteri alterativi sporigeni che crescono fino a pH 3-4;

- Clostridium botulinum A e B: no neurotox se pH<4,8;

- Clostridium botulinum E: no neurotox se pH<5,7;

- Aerobi stretti: Pseudomonas, micrococchi, muffe;

- Anaerobi facoltativi: Enterobacteriacee, molti lieviti;

- Anaerobi obbligati: Clostridium;

- Ossigeno-tolleranti: batteri lattici;

- Psicrofili: Vibrio marinus, Clostridium gasigenes;

- Psicrotrofi: Clostridium botulinum E, Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Pseudomonas fragi, Brochothrix thermosphacta;

- Mesofili: Clostridium botulinum A e B, Clostridium sporogenes, Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Escherichia coli, Salmonella, Vibrio parahaemolyticus;

- Termofili: Geobacillus stearothermophilus, Clostridium thermosaccharolyticum;

- Interazione positiva (protocooperazione): Streptococcus thermophilus con Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus nello yoghurt;

4. Le alterazioni di origine microbica

- Acidificazione carni operata da Lactobacillus in associazione con Micrococcus in insaccati stagionati;

- Flat sour da batteri sporigeni termofili in conserve vegetali in scatola: Bacillus stearothermophilus, Clostridium thermosaccharolyticum;

- Flat sour da batteri sporigeni anaerobi facoltativi: Clostridium putrefaciens;

- Fermentazione acido-mista: Clostridium thermosaccharolyticum;

- Fermentazione propionica: Propionibacterium;

- Fermentazione butirrica: Clostridium butyricum, Clostridium tyrobutyricum, Clostridium pasteuranium;

- Putrefazione aerobica da sporigenoi aerobi: Bacillus subtilis;

- Putrefazione aerobia da asporigeni aerobi o facoltativi: Serratia marcescens, Escherichia, Pseudomonas, Erwinia carotovora, Enterobacter;

- Putrefazione anaerobica da batteri sporigeni: Clostridium putrefaciens;

- Ammuffimento: Aspergillus, Cladosporium, Mucor;

- Colorazioni anomale: Serratia marcescenses (colorazione rossa), Pseudomonas aureoginosa (colorazione blu), Brevibacterium linens (colorazione rossa), Acetobacter aceti (colorazione bianco latte);

- Slide dovuto a produzione di polisaccaridi da: Pseudomonas fragi, Leuconostoc mesenteroides, Bacillus subtilis;

Parte seconda: riassunto argomenti

1. La microbiologia e gli alimenti

- Qualità e qualità microbiologica;

- Come valutare la qualità microbiologica:

• Organismi marker:
• Organismi index;
• Organismi indicatori;
• Indicatori di contaminazione (indicatori di sicurezza, eg. indici contaminazione fecale);
• Indicatori di processo (di qualità);
• Metaboliti.

2. La contaminazione microbica

- Contaminazione e sviluppo:

• Livello di contaminazione e parametri;
• Momenti di contaminazione (metaboliti e contaminazione crociata);

- Conoscere le problematiche microbiologiche dell’alimento: classificazione delle contaminazioni;

- Contaminazione primaria:

• Acqua
• Impieghi;
• Caratteristiche (sterilità, qualità chimica);
• Microflora;
• Cosa si ricerca;
• Aria:
• Caratteristiche;
• Microflora;
• Riduzione contaminazione;
• Analisi dell’aria;
• Suolo:
• Microflora;
• Prodotti contaminati;
• Animali:
• Habitat della microflora di origine animale:
• Tubo digerente;
• Superfici a contatto con l’ambiente esterno;
• Uomo;

- Contaminazioni secondarie

• Generalità;
• Contaminazioni strutturali:
• Contaminazioni di superfici e meccanismo;
• Contaminazioni terziarie;
• Contaminazioni quaternarie;
• Considerazioni generali.

3. Lo sviluppo microbico negli alimenti

- Fattori regolanti lo sviluppo:

• Interazioni;

- Modalità di crescita:

• Spore e ciclo sporale;

- Fasi di crescita e grafico:

• Fase lag;
• Fase esponenziale (velocità specifica di crescita, MGT);
• Fase stazionaria;
• Stato VNC;
• Crescita in liquidi e solidi;

- Condizioni di crescita e allontanamento dalle condizioni ottimali;

- Fattori ecofisiologici;

- Fattori intrinseci:

• A_w
• Definizione;
• A_w ottimale e minima di crescita;
• Classificazione microrganismi in funzione della diversa tolleranza a a_w;
• Valori discriminanti;
• Come controllare a_w in un alimento;
• A_w degli alimenti;
• pH:
• Valori discriminanti (generalità) e alcuni esempi;
• Influenza sulla curva di crescita;
• Possibilità di crescita in ambiente acido o basico;
• pH degli alimenti;
• Effetto del pH su batteri patogeni;
• Effetto del pH su batteri alterativi sporigeni e non sporigeni;
• Effetto del pH su produzione tossine e germinazione spore;
• Effetto del pH su lieviti e muffe;
• pH e trattamenti termici;
• Potenziale redox:
• Potenziale redox ed enzimi;
• Classificazione in funzione della richiesta di ossigeno:
• Enzimi presenti;
• Potenziale redox e disponibilità di ossigeno;
• Potenziale redox degli alimenti:
• Composizione chimica;
• Presenza di ossigeno e capacità di penetrazione;
• Processi di trasformazione a cui l’alimento è sottoposto;
• Controllo potenziale redox;
• Composizione degli alimenti:
• Esigenze e nutrienti;
• Presenza di barriere;
• Componenti antimicrobici;

- Fattori estrinseci:

• Temperatura:
• Range di sviluppo;
• Ciclo vitale di termofili, mesofili, psicrofili;
• Classificazione microrganismi in base al range di temperature di crescita;
• Effetto temperatura;
• Interazione temperatura-pH;
• Controllo microrganismi con la temperatura:
• Basse temperature di conservazione;
• Congelamento, suo effetto e scongelamento;
• Mantenimento temperatura;
• Umidità relativa e sua relazione con la temperatura;
• Atmosfera di confezionamento degli alimenti:
• Influenza sullo sviluppo (atmosfera modificata e packaging attivo);
• Effetto dei gas ATM;

- Fattori impliciti:

• Interazioni negative;
• Interazioni positive;
• Fattori impliciti negli alimenti.

4. Le alterazioni di origine microbica

- Definizione di alterazione e cause:

• Causa microbiologica;
• Come avviene l’alterazione;
• Selezione di microrganismi;

- Microrganismi totali ed alterativi ed esempi (basse T, poca acqua, alte T);

- Manifestazione alterazione microbica:

• Alterazioni fino a visualizzazione della biomassa;
• Alterazioni conseguenti all’attività metabolica
• Prodotti degradati e metaboliti conseguenti;
• Modificazione caratteristiche organolettiche;

- Tipi di alterazione (classificazione):

• Alterazioni conseguenti a modificazioni indotte sui composti non azotati:
• Acidificazione e fermentazione;
• Acidificazione senza produzione di gas;
• Fermentazione (tipologie);
• Deacidificazione;
• Alterazione a carico dei lipidi;
• Alterazioni conseguenti a modificazioni indotte sui composti azotati:
• Da processi tecnologici;
• Da attività microbica (putrefazione):
• Definizione;
• Processi chimici;
• Aerobica e anaerobica;
• Effetti;
• Esempio prosciutto crudo;
• Alterazioni indipendenti dalla composizione del substrato:
• Ammuffimento;
• Colorazioni anomale;
• Slime;

Parte terza: descrizione microrganismi causa di malattie alimentari

5. Microrganismi causa di malattie alimentari

- Malattie di origine alimentare: definizione OMS

- Malattie trasmesse con gli alimenti: classificazione;

- Quali alimenti coinvolti;

- Dove sono stati consumati;

- Numero di notifiche e distribuzione epidemie;

- Esempi di Campylobacter, Salmonella, Listeria;

- Analisi del rischio microbiologico negli alimenti

• Modello teorico e separazione dei compiti;
• Definizioni;
• Analisi del rischio:
• Valutazione del rischio:
• Identificazione del pericolo;
• Caratterizzazione del pericolo (tassonomia e nomenclatura, caratteristiche, virulenza);
• Valutazione dell’esposizione (distribuzione nell’ambiente e negli alimenti, dose infettiva, alimenti coinvolti);
• Caratterizzazione del rischio (misure di controllo);
• Gestione del rischio;
• Comunicazione del rischio;

- I principali batteri responsabili di malattie alimentari

• Infezioni (enteroinvasive, enterotossiche, invasive, non invasive, elenco infezioni alimentari più note);
• Intossicazioni (e quali sono le più note);
• Tossinfezioni (e quali sono le più note);
• Difesa dell’ospite e il meccanismo dose-risposta;
• Manifestazione della malattia;
• DIM;
• Virulenza:
• Tossicità;
• Invasività;
• LD₅₀;

Patogeni Gram positivi

I. Staphylococcus aureus

1. Identificazione del pericolo: microbiota umano (cavità nasali), malattie nosocomiali (alta morbilità e infettività), intossicazioni alimentari (nausea, vomito, crampi addominali, malattia non grave autolimitante). Enterotossine termostabili. Le notifiche sono poche e datate, questo a testimoniare la bassa gravità della malattia.

2. Caratterizzazione del pericolo

• Tassonomia e nomenclatura: phylum Firmicutes, genere Staphylococcus, specie aureus, subsp. aureus e anaerobius. Suddivisione in coagulasi positivi (6 specie, tra le quali le patogene S. aureus, S. hyicus, S. intermedius) e negativi (batteri protecnologici per prodotti carnei fermentati, quindi virtuosi).
• Caratteristiche
• Sporigeno: no;
• Gram +, forma coccia, catalasi e coagulasi positivo;
• Ossigeno: anaerobio facoltativo;
• A_w: crescita fino a 0,83 (20% NaCl), produzione tossina fino a 0,85. Sopravvivenza fino a 25% NaCl (batterio alofilo, con capacità di accumulo nella cellula di soluti biocompatibili quali prolina, glicina, betaina);
• pH: rallentamento duplicazione a 4,5, arresto duplicazione a 4, arresto produzione di tossina a 4 (piuttosto scarsa resistenza all’acidità);
• Temperatura: crescita fino a 7°C, inattivato dalla pastorizzazione (ma può sopravvivere alla termizzazione). Produzione tossina fino a 10°C;
• Virulenza: intossicazione che provoca gastroenteriti, vomito, crampi addominali, diarrea. Malattia non grave, autolimitante. Enterotossine termostabili (resistenti ai trattamenti termici di pastorizzazione e sterilizzazione), inoltre sono resistenti agli enzimi proteolitici gastrici e pancreatici. L’enterotossina mantiene la propria attività dopo trattamento a 121°C per 11 min.

3. Valutazione dell’esposizione al pericolo

• Distribuzione nell’ambiente e negli alimenti: diffusione ubiquitaria nell’ambiente, soprattutto in materie prime di origine animale non trattate termicamente, in latte e prodotti lattiero-caseari prodotti da latte crudo, operatori settore alimentare, prodotti che hanno subito manipolazione. Essendo diffuso nella specie umana gli operatori del settore alimentare sono considerati fonte di contaminazione;
• Dose infettiva: produzione tossina termostabile a 10⁵-10⁶ cellule/g. La produzione di tossina è regolata da complessi sistemi che coinvolgono più fattori di trascrizione. 1 mg di tossina per dare i sintomi;
• Alimenti coinvolti: carni, prodotti carnei fermentati, prodotti lattiero caseari, prodotti che hanno subito manipolazione, prodotti conservati sopra i 10°C.

4. Caratterizzazione del rischio

• Misure di controllo:
• Trattamenti termici (può sopravvivere alla termizzazione);
• Refrigerazione;
• Evitare contaminazione crociata in post-trattamento;
• Tossina non eliminata termicamente (il prodotto non è vendibile);
• Regolamento CE 1441/2006 impone il limite di cellule di S. aureus in formaggi a latte crudo a 10⁵ cellule/g, che se raggiunto richiede l’esecuzione di saggi immunologici per valutare la presenza di tossina.

II. Clostridium botulinum

1. Identificazione del pericolo: morfologia bacillare, la tossina termolabile è la più potente sostanza tossica naturale, incidenza limitata ma mortalità alta (6%). La pericolosità è elevata poiché il microrganismo è anaerobio, sporigeno, tossinogeno (tossina molto potente). L’incidenza dell’intossicazione è limitata ma la mortalità è elevata (6%).

2. Caratterizzazione del pericolo

• Tassonomia e nomenclatura
• Gruppo I proteolitico e lipolitico, mesofilo, spore più termoresistenti, produzione tossine A, B, F, non cresce a T<10°C. Responsabile di odori sgradevoli nell’alimento;
• Gruppo II proteolitico e saccarolitico, psicrotrofo, spore meno termoresistenti, produzione tossine B, E, F, non cresce a T<3,3°C. Può non originare alterazioni evidenti nell’alimento;
• Caratteristiche
• Sporigeno: sì;
• Gram +, morfologia bacillare;
• Ossigeno: anaerobio o microaerofilo
• A_w: germinazione spora, sviluppo e produzione tossina inibiti a 0,96 per i proteolitici e 0,97 per i non proteolitici. Concentrazioni inibenti di NaCl del 10% per ceppi proteolitici e 5% per ceppi non proteolitici;
• pH: minimo a 4,6 per i ceppi proteolitici, 5 per i ceppi non proteolitici. L’ambiente acido favorisce l’effetto delle alte temperature;
• Temperatura→Gruppo I: ottimale a 40°C, minima