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ALTERAZIONI DI NATURA MICROBICA

Prof. Vincenzo Leo - Trasformazione dei prodotti- ITA Emilio Sereni

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Cap. 2.3

N.B I concetti proposti sulle slide, in linea di massima seguono l’ordine e i contenuti del libro, ma!!!!

Ci possono essere delle variazioni

1.Alterazioni di natura microbica

1- Compromissione della qualità organolettica e nutritiva.

-Sapore -Odore -Colore -Consistenza

2-Compromissione della qualità igienico-sanitaria

Pseudomonas Fluorescens mozzarella blu


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I microrganismi non sono sempre dannosi per gli alimenti


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BIOTECNOLOGIE


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MA NON SEMPRE !!!!!

MARCIUME NOBILE Può produrre dei vini liquorosi e dolci e la Botrytis cinerea diviene, in questo caso, una vera e propria "muffa nobile"; la stessa può fare la sua comparsa sia sulle uve in via di appassimento che su quelle lasciate a seccare. Con queste uve viene prodotto un passito generalmente bianco, con sapore aromatico caratteristico ma anche dolce, dato che il vino è fatto con uva passa.

2.CURVA DI CRESCITA MICROBICA Come è possibile prevedere lo sviluppo e la crescita dei microrganismi

negli alimenti?

La curva di crescita dei microrganismi. Essa è specifica per ogni tipologia di microrganismo.

Da studi sperimentali è stato visto che quando un microrganismo cresce e si moltiplica il suo ciclo vitale segue un andamento caratteristico. Misurando il numero di batteri vivi, presenti in un’unità di volume a vari intervalli di tempo e riportando i valori in un diagramma ad assi cartesiani, nel quale in ascisse si pone il tempo e in ordinate il log del numero dei batteri vivi, si ottiene una curva caratteristica che può essere suddivisa in 4 fasi.


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Curva di crescita dei microrganismi

1 – Fase di LATENZA (lag): fase di adattamento dei microrganismi al mezzo di coltura (sintesi di proteine, ATP, enzimi); la velocità di crescita è considerata pari a zero. 2 – Fase ESPONENZIALE (log): fase in cui i batteri si riproducono alla velocità massima. Il numero di batteri raddoppia ad intervalli regolari di tempo. La ripidità della retta, cioè il suo coefficiente angolare, può essere considerato un parametro utile per valutare il ritmo di crescita di una popolazione microbica.


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Perché i microrganismi crescono in modo esponenziale?


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Curva di crescita dei microrganismi

3 – Fase STAZIONARIA: la mancanza di nutrienti e l’accumulo di metaboliti tossici rallentano la crescita fino ad azzerarla, per cui il numero di microrganismi rimane costante. Tale fenomeno si verifica quando i batteri lattici, a causa della produzione di acido lattico, inibiscono la loro crescita a causa dell’abbassamento di pH. 4 – Fase di MORTE: il numero di cellule vitali decresce in modo esponenziale (il numero di microrganismi dimezza ad intervalli costanti di tempo).


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Il logaritmo e la funzione logaritmo Nelle scienze naturali come la chimica e la biologia la funzione logaritmo viene molto utilizzata. Un esempio di applicazione pratica è rappresentata dalla curva di crescita microbica o dal pH delle soluzioni. In generale dove capita di dover trattare grandezze e valori numerici molto elevati, per praticità viene utilizzata la funzione logaritmo. In matematica, il logaritmo è l'esponente al quale la base deve essere elevata per ottenere il numero stesso.

«Il logaritmo è l’esponente di una potenza» Per esempio, il logaritmo in base 10 di 1000 è 3, poiché bisogna elevare 10 alla terza potenza per ottenere 1000, ovvero 103= 1000. Per definirlo più precisamente, bisogna specificare la base della potenza. Allora si dirà che 3 è il logaritmo in base dieci del numero 1000. Si scrive 𝑙𝑜𝑔10 1000 = 𝑙𝑜𝑔10 103 = 3

I logaritmi furono introdotti da Nepero all'inizio del 1600, e trovarono subito applicazione nelle scienze e nell'ingegneria, soprattutto come strumento per semplificare calcoli con numeri molto grandi. Prof. Vincenzo Leo - Trasformazione dei prodotti- ITA Emilio

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3.FATTORI AMBIENTALI CHE INFLUISCONO SULLA CRESCITA MICROBICA

-Attività dell’acqua 𝐴𝑤 -pH

-Ossigeno -Temperatura

-Nutrienti


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Attività dell’acqua 𝐴𝑤 Per crescere e svolgere le proprie attività metaboliche, i microrganismi hanno bisogno di acqua. In un alimento la quantità totale di acqua è presente sia in forma libera (utilizzabile dai microrganismi) sia legata a componenti dell’alimento stesso. Dunque, solo l’acqua libera presente in un ambiente consente la crescita dei microrganismi. Definizione Aw: è la misura della disponibilità di acqua libera presente in un ambiente per lo svolgimento delle funzioni biologiche dei microrganismi.

P è la pressione di vapore dell'acqua nel prodotto e 𝐏𝟎 è la pressione di vapore dell'acqua pura, per una medesima temperatura.


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Alimenti con Aw al di sotto di 0.61 non consentono la crescita microbica.

Attività dell’acqua 𝐴𝑤


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La crescita microbica può essere controllata abbassando il contenuto idrico disponibile negli alimenti: -Essiccando -Aggiungendo un soluto a concentrazione elevata come sale o zucchero

Attività dell’acqua 𝐴𝑤


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Classificazione dei microrganismi in base ad 𝐴𝑤


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Xerofilo: capace di vivere a basse Aw e ad alte concentrazioni saline. Alofilo: capace di vivere ad alte concentrazioni saline. Sono particolarmente adattati a vivere ad alti livelli di salinità, dato che presentano una specifica richiesta di ioni sodio Na+, cloruro Cl- ed altri ioni. Osmofilo: capace di crescere su ampi intervalli di valori di Aw o di pressione osmotica. La pressione osmotica. La presenza di sali o zuccheri in acqua determina l’aumento della pressione osmotica con conseguente perdita di acqua da parte della cellula batterica (disidratazione o avvizzimento cellulare).

Influenza del pH


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La maggior parte dei cibi ha un pH neutro o acido. Un pH pari o inferiore a 5 inibisce la crescita della maggior parte dei microrganismi in grado di alterare gli alimenti. Pertanto spesso per la conservazione degli alimenti vengono usati acidi organici(citrico, lattico). Nel caso di alimenti fermentati (crauti, yogurt, panna acida, formaggi), i microrganismi utilizzati nel processo di trasformazione (batteri lattici) nella maggior parte dei casi sviluppano acido lattico che abbassando il pH limitando la crescita di altri microrganismi. In generale, i lieviti e le muffe hanno uno spettro di pH più spostato verso valori acidi rispetto a quello dei batteri. Questo spiega perché i batteri si moltiplicano su alimenti animali con pH vicini alla neutralità, mentre i tessuti vegetali vengono attaccati preferenzialmente da lieviti e muffe.

Avvelenamento

Influenza del pH


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Influenza dell’ossigeno


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La temperatura


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• psicrofili (-10 -20 °C) • mesofili (10-45 °C) • termofili (40-80 °C) • ipertermofili (65- >90 °C)

La temperatura di crescita: ogni microrganismo può crescere solo in uno specifico range di temperature; in base ad esso si distinguono:

In base alla capacità di sopravvivere ad uno specifico range di temperature, si distinguono in microrganismi: • Psicrotrofi (capacità di vivere a basse temperature; ) • Termoresistenti (capacità di resistere ad alte temperature 60°C)

N.B il range di crescita è diverso dal range optimum di crescita.

La temperatura


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Cosa succede alle alte temperature: · si riduce la stabilità dei ribosomi · si denaturano le proteine Cosa succede alle basse temperature: · attività enzimatica ridotta · si riduce l’attività dell’acqua (Aw) · le membrane cellulari sono meno fluide

Molti germi sporigeni riescono a sopravvivere sotto forma di spore a temperature superiori ai 75 °C, ma non sono vitali. Quando un microrganismo si trova al di sotto e soprattutto al di sopra dell’optimum di temperatura di crescita, i tempi di generazione, cioè i tempi medi tra una generazione e l’altra si dilatano bruscamente.


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4.PATOGENESI DA CONTAMINAZIONE ALIMENTARE l termine patogenesi deriva dall'unione delle parole greche pathos, "malattia", e genesis,

"creazione". In medicina, la patogenesi è lo studio dei modi e dei processi fisiopatologici attraverso cui

avvengono le alterazioni dello stato fisiologico che portano allo stabilirsi e allo svilupparsi di una malattia.

Queste alterazioni possono essere causate da agenti chimici, fisici, o biologici.

Microrganismi patogeni possono seguire due vie patogenetiche: -Infezione: il microrganismo si riproduce nell’organismo ospite provocando una sindrome nell’organismo patologica; -Intossicazione: il microrganismo rilascia delle sostanze dannose all’organismo, dette tossine, quasi sempre proteine o complessi glicolipidici, le quali possono svariate sintomatologie.


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Agenti patogeni termoresistenti

La termoresistenza può essere rappresentata -dal microrganismo

-dalle spore del microrganismo -dalle tossine del microrganismo

Clostridium botulinum


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I germi patogeni sono quasi tutti mesofili, la maggior parte con un optimum di crescita attorno ai 37°C, con poche eccezioni, come il Clostridium botulinum le cui spore possono resistere anche fino a 120°C - Habitat: suolo e acque, intestino umano e degli animali, ortaggi. -Vie di contaminazione: residui di spore negli alimenti in origine non ben mondati e lavati. -Patogenicità: in condizioni favorevoli, in mancanza di ossigeno e in ambienti a scarsa acidità, le spore possono germogliare e produrre tossina. L’ingestione di alimenti contaminati da tossina provoca sintomi nell’arco delle 12-24 ore, con paralisi dei muscoli respiratori ed arresto cardiaco. In alcuni casi l’intossicazione può risultare letale. -Alimenti a rischio: alimenti in scatola a bassa acidità, come conserve di verdura, tonno, preparazioni casalinghe non idonee, prosciutti, formaggi. -Prevenzione: evitare il consumo di alimenti in scatola quando questa si presenta rigonfia o ammaccata; applicare le tecniche di produzione in grado di distruggere le spore o di impedire la produzione di tossine; preservare gli alimenti da possibili contaminazioni.

Clostridium botulinum


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Clostridium perfringens


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- Habitat: intestino umano o animale, suolo. -Vie di contaminazione: carni contaminate lasciate a temperatura favorevole alla germinazione delle spore. -Patogenicità: L'incubazione è tra le 8 e le 16 ore dopo l'ingestione del cibo contaminato. Manifestazioni tipiche sono crampi addominali e diarrea - vomito e febbre sono più rari. L'intero corso della malattia si risolve in circa 24 ore. -Alimenti a rischio: il pericolo è rappresentato da carni cotte, soprattutto quelle arrotolate, conservate per alcuni giorni. -Prevenzione: lavarsi accuratamente le mani dopo l’uso dei servizi igienici; conservare i cibi a temperature idonee (max +4°C). -In Gran Bretagna e negli Stati Uniti sono la terza causa più comune di malattie derivate dagli alimenti, con carne e pollame non ben cucinati come principali colpevoli di ospitare il batterio.

Staphylococcus aureus


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- Habitat: mucose della bocca, del naso, della gola, foruncoli, ferite e scottature, mani e dita. -Vie di contaminazione: mani di operatori contaminate attraverso le mucose orofaringee, starnuti, colpi di tosse. -Patogenicità: si moltiplicano negli alimenti producendo una tossina in grado di causare intossicazione, con sintomi gastroenterici che insorgono a distanza di poche ore dall’ingestione di cibo contaminato. -Alimenti a rischio: uova e cibi a base di uova, pesce, carne latte e latticini, cibi ricontaminati dopo la cottura. -Prevenzione: scrupolosa osservanza dell’igiene personale da parte degli operatori; astenersi da operazioni di manipolazione diretta degli alimenti in caso di sintomi delle vie aeree superiori; conservare i cibi a temperature idonee (max. +4°C).

Escherichia coli


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-Habitat: Intestino animale e umano, dove è un ospite innocuo nell’adulto sano (patogeno facoltativo). -Vie di contaminazione: mani di operatori sporche di feci. -Patogenicità: è in grado di generare sintomi dopo circa 48 ore dall’ingestione della tossina e del batterio. -Alimenti a rischio: carne, pollame, latte, uova, formaggi. -Prevenzione: lavarsi accuratamente le mani dopo l’uso dei servizi igienici; conservare i cibi a temperature idonee (max. +4°C ); lavare accuratamente utensili, mani e piani di lavoro dopo la lavorazione di cibi potenzialmente pericolosi; mantenere separate le aree dove vengono lavorati i cibi cotti e quelli crudi.

Salmonelle


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-Habitat: intestino di persone ammalate o infette, uova, intestino e carni di animali, frutti di mare, ortaggi inquinati da liquami di fogna. -Vie di contaminazione: mani di operatori sporche di feci. -Patogenicità: si moltiplicano generando tossinfezione dopo 12-24 ore dall’ingestione dell’alimento, causando sintomi gastroenterici, malessere generale, febbre, cefalea. -Alimenti a rischio: uova e cibi a base di uova, frutti di mare, carne non ben cotta (specialmente maiale e pollame), latte e latticini, cibi ricontaminati dopo la cottura. -Prevenzione: lavarsi accuratamente le mani dopo l’uso dei servizi igienici; conservare i cibi a temperature idonee (max. +4°C i freddi, sopra i +65°C i cotti); lavare accuratamente utensili, mani e piani di lavoro dopo la lavorazione di cibi potenzialmente pericolosi; mantenere separate le aree dove vengono lavorati i cibi cotti e quelli crudi.


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Agenti patogeni termoresistenti Qualcosa di simile ma più curioso, la segale cornuta (Claviceps purpurea): streghe, miracoli, allucinazioni, farmaco. La specie in questione è parassita delle graminacee e forma degli sclerozi simili a cornetti o clavette che conferiscono alla pianta infetta (spesso la Segale) il nome comune di “segale cornuta”. Questa specie è la più studiata perché produce alcaloidi del gruppo delle ergotine, tra cui l'acido lisergico. Questi alcaloidi hanno potenti effetti sul l’uomo che mangiano la segale infetta. Sono molto termostabili, anche alle alte temperature dei forni di cottura del pane. L’intossicazione, del fungo oggi conosciuta con il nome ergotismo, nel medioevo era denominata, fuoco di Sant’Antonio, fuoco sacro, o male degli ardenti. L'ergotismo era spesso fatale, e aveva sempre effetti devastanti sulle comunità che ne erano colpite. Questo morbo poteva produrre sintomi neuroconvulsivi di natura epilettica, o gangrena degli arti. Tra gli effetti di questa intossicazione vi erano anche le allucinazioni. Questo portava la gente a mettere in relazione la malattia con il demonio o con forze maligne. Nella prima meta del 1900, sono stati scoperti alcuni composti dalla segale, come l'ergotamina per la cura dell'emicrania; l'ergometrina, utilizzata per regolare le contrazioni uterine post-partum e nelle endometriti. Nel 1943 il chimico svizzero Albert Hofmann scopre gli importanti effetti psichedelici di alcuni alcaloidi contenuti nel fungo, in particolare l'acido lisergico e del composto di sintesi suo derivato, l'LSD (lysergic acid diethylamide), per esteso, dietilamide-25 dell'acido lisergico.

LSD

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