Microbiologia degli alimenti

Adattamento dei microrganismi al pH dell'ambiente

Alcuni microrganismi sono caratterizzati da valori diversi di optimum. Questo dipende dalla capacità che batteri, muffe, lieviti... hanno nell'adattarsi al pH dell'ambiente in base al loro pH intracellulare. Tale adattamento può avvenire attraverso opportune modificazioni del metabolismo batterico che vede coinvolti diversi meccanismi quali:

• La risposta omeostatica (raggiungimento di una stabilità interna);
• La risposta alla tolleranza agli acidi;
• La produzione di proteine da stress acido.

L'adattamento è comunque diverso in funzione dei diversi microrganismi. Quando il pH è entro il range di crescita, quindi la cellula è in condizioni sub ottimali, gli ioni H+ e OH- influenzano lo strato esterno della cellula senza modificare il pH interno. Mentre a pH fuori dal range di crescita la cellula è in condizioni letali. In questo caso la membrana cellulare viene danneggiata e gli ioni possono penetrare all'interno.

della cellula.Oltre alla protezione della membrana, la cellula deve espellere i prodotti di scarto, come acidiorganici (se non riesce, muore).

pH degli alimentiDeterminato dalla presenza di acidi. Nei prodotti di origine animale (non contengono acidi organicinella materia prima: Aw molto alto) solamente il latte contiene acido lattico.

Nei prodotti di origine vegetale si hanno diversi acidi organici: citrico, malico, tartarico sono i piùimportanti. La diversa concentrazione determina il pH dell’alimento e varia in funzione: delle fasi diproduzione e maturazione del frutto/ortaggio e della trasformazione microbica.

Gli alimenti si possono dividere in:

• Alimenti molto acidi (pH<3.7): alcuni frutti, alimenti con acidi aggiunti;
• Alimenti acidi (pH: 3.7-4.5): alimenti fermentati (yogurt, formaggi…);
• Alimenti a media acidità (pH: 4.5-5.5): frutta e ortaggi;
• Alimenti non acidi (pH: 5.5-7.0): alimenti proteici (carne, pollame, pesce, uova, ovoprodotti)

può essere tossico (anaerobi). Altri lo tollerano sebbene non sia per loro necessario.

Classificazione:

• Aerobi stretti: necessitano di ossigeno per produrre l'energia necessaria alla loro crescita (es. Pseudomonas, micrococchi, muffe);
• Microaerofili: richiedono ossigeno ma in concentrazione minore di quello presente nell'aria;
• Anaerobi facoltativi (es. Saccaromyces): possono crescere sia in presenza che in assenza di ossigeno. In presenza di sufficienti quantità di ossigeno respirano, in assenza di ossigeno fermentano;
• Anaerobi ossigeno-tolleranti (es. Batteri lattici): Non usano l'ossigeno per trarre energia ma lo tollerano poiché producono alcuni enzimi in grado di detossificare i composti tossici dell'ossigeno;
• Anaerobi obbligati (es. Clostridium): crescono solo se non è presente ossigeno libero che risulta tossico per la cellula.

Composizione degli alimenti: In genere i carboidrati e gli amminoacidi sono utilizzati per primi.

Solo quando essi diventano limitanti vengono utilizzate le forme più complesse di nutrienti. I grampositivi sono più esigenti dei gram negativi. Entrambi sono più esigenti di lieviti e muffe.

Oltre alla composizione dell'alimento, alcuni di essi sono provvisti di strutture esterne che rappresentano una barriera efficace contro la penetrazione dei microrganismi proteggendoli dalle alterazioni (es. guscio d'uovo). La raccolta, la macellazione e i trattamenti tecnologici a cui sono sottoposte le materie prime diminuiscono o eliminano l'efficacia di queste barriere (si favorisce la contaminazione e lo sviluppo di microrganismi).

Molti alimenti possiedono naturalmente delle sostanze dotate di attività antimicrobica, che conferiscono un certo livello di stabilità microbiologica: i micronutrienti. I vegetali sono ricchi di costituenti antimicrobici come oli essenziali, i tannini, i glicosidi e le resine. Anche alimenti di origine animale

svilupparsi tra 0 e 7°C. Sono quelli di maggiore interesse nelle alterazioni degli alimenti. Possono accrescersi anche a basse temperature poiché i lipidi di membrana contengono un’alta percentuale di acidi grassi insaturi che, abbassando il punto di solidificazione, consentono alla membrana citoplasmatica di svolgere le sue funzioni anche a basse temperature;

Mesofili: sono microrganismi che hanno un optimum di crescita tra i 20-25°C. Più diffusi nelle contaminazioni primarie (suolo e acqua). Molti di questi microrganismi patogeni sono in grado di riprodursi, anche se con tempi di duplicazione lunghi, a temperature intorno a 10°C;

Termofili: sono microrganismi che hanno un optimum di crescita attorno ai 42-45°C. La loro presenza può rappresentare una causa di alterazione per quei prodotti, in particolare conserve, commercializzati in luoghi dove la temperatura ambiente può raggiungere valori elevati.

Si intendono anche quei batteri usati

Nelle trasformazioni degli alimenti (es. batteri lattici negli yogurt). Il ciclo vitale dei termofili è molto breve (8-9 ore), ma vengono raggiunti i massimi livelli di carica batterica in 4-5 ore. Sono caratterizzati da una fase lag e da una fase stazionaria molto brevi e da una fase log e una fase di morte molto veloci.

Il ciclo vitale dei mesofili ha andamento più lento (48-72 ore). Caratterizzata da una lag fase e da una fase stazionaria più lunghe, e la pendenza della log fase e fase di morte è meno ripida dei termofili.

Il ciclo vitale, infine, degli psicrofili è molto lungo (120 ore), tutte le fasi durano di più, i massimi livelli di carica raggiunti sono inferiori a quelli raggiunti dagli altri due gruppi.

Il concetto di termofilia non dev'essere confuso con la termoresistenza. La termofilia è la velocità di duplicazione cellulare a diverse temperature, mentre la termoresistenza è un concetto diverso che non è

legato alla velocità di duplicazione cellulare ma alla temperatura di MORTE cellulare. Quest'ultima è un'accoppiata di temperature e tempi che ne provocano la morte.

Alte temperature (in generale) provocano alle:

• Cellule vegetative: danneggiamenti irreversibili;
• Spore: impedimento di vegetare e la loro integrità dipende dalla temperatura;
• Tossine: vengono inattivate (eccezione: S. aureus);
• Enzimi: dipende. Alcuni supportano trattamenti sterilizzanti e danno fenomeni alterativi durante la conservazione.

Basse temperature (in generale) provocano alle:

• Cellule vegetative: arresto della crescita;
• Spore: impedimento della vegetazione, nessuna influenza;
• Tossine: nessun effetto;
• Enzimi: viene inibita o ridotta l'attività.

controllo dei microrganismi con la temperatura:

Utilizzo di basse temperature: refrigerazione (2-4°C) e congelamento (-18,-20°C). Questi impediscono lo sviluppo microbico ma non provocano la morte dei

microrganismi.Utilizzo di alte temperature: sterilizzazione e pastorizzazione. Determinano la morte cellulare.

Esistono diversi metodi di conservazione alle basse temperature:

• Refrigerazione in celle, cantine, ambienti naturali per salumi e formaggi stagionati ed alcuni tipi di frutta, bulbi e tuberi;
• Conservazione in refrigeratori, per la maggior parte degli alimenti freschi deperibili;
• Conservazione alla temperatura del ghiaccio fondente, adatta a prodotti della pesca e molluschi.

Il congelamento al di sotto di -18°C arresta la crescita di praticamente tutti i microrganismi, dunque il deterioramento dei cibi congelati è dovuto soprattutto a fenomeni chimici e fisici.

Il congelamento può causare una riduzione della carica microbica del 90-99% ma non ma non è da considerarsi in nessun caso un metodo per il risanamento degli alimenti.

Preferibilmente lo scongelamento deve essere rapido o dovrebbe essere condotto a temperature che non permettono lo sviluppo microbico.