INDICE

1. ........................ 2 VIAGGIO NEL MONDO INVISIBILE DEI BATTERI.

2. ......... 13 LA TECNOLOGIA PER LA SICUREZZA DEGLI ALIMENTI

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ESEMPI DI SPERIMENTAZIONE: RENDERE VISIBILE L’INVISIBILE

1. Viaggio nel mondo invisibile dei batteri.

Come dice il nome stesso i MICROORGANISMI sono organismi piccolissimi (“micro”) che non possono essere visti a occhio nudo ma soltanto grazie all’aiuto del microscopio, uno strumento che come un cannocchiale ci fa osservare da vicino l’infinitamente piccolo. Ecco come appaiono alcuni ti pi di microroganismi al microscopio.

Quanti tipi di microrganismi esistono? I microrganismi sono divisi in diverse famiglie. Ogni famiglia ha un ruolo specifico e in ogni famiglia ci sono microrganismi utili, innocui e patogeni. I microrganismi sono batteri, virus, funghi e anche ....le alghe! Esistono diversi tipi di microrganismi, lo sai che non tutti sono pericolosi? Anzi possono essere addirittura utili! I microrganismi infatti possono essere:

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• Utili Ad esempio i microrganismi “buoni” presenti in alcuni alimenti (formaggio, yogurt, insaccati): sono utili alla bontà dell’alimento ed inoltre difendono il cibo dall’invasione di batteri pericolosi.

• Deterioranti Sono i batteri della putrefazione: sono i responsabile della puzza e dell’aspetto molliccio che hanno gli alimenti guasti.

• Pericolosi Sono batteri patogeni, ossia quelli che ci fanno ammalere (infezioni o intossicazioni) o per la loro semplice presenza o perchè producono alcune sostanze che possono fare molto male (tossine).

I microrganismi si riproducono?

I microrganismi possono riprodursi soltanto in condizioni favorevoli: quando cioè la casa che li accoglie è ospitale e comoda.

I microroganismi si moltiplicano in presenza di umidità, alta temperatura, variazione del PH e quando il cibo è lasciato per lungo tempo sugli scaffali o nel frigorifero.

• tempo E' essenziale che i germi abbiano il tempo necessario per potersi riprodurre. In dodici ore da un solo germe se ne possono sviluppare cinque miliardi!!!

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• umidità Come per tutti gli esseri viventi la presenza di acqua è fondamentale così anche i microrganismi per ripordursi hanno bisogno di acqua. Per questa ragione in laboratorio per far crescere i microroganismi e studiarli si usa il brodo. Loro amano sguazzare e nuotare e riescono proprio a stare fermi!

• temperatura. La temperatura ideale per il loro sviluppo è quella compresa tra 10 °C e i 60 °C. La temperatura che prediligono è molto vicina a quella del nostro corpo (37 °C) e per questa ragione essi amano traslocare all’interno del nostro organismo e mettere su famiglia, causando disturbi e malattia.

Cosa accade alla basse temperature? La maggior parte dei microorganismi soffre. Diminuendo la disponibilità di acqua essi non possono più muoversi. Non muoiono, ma si fermano e non mettono su famiglia. Ovviamente non appena la Temperatura si alza i microrganismi si riattivano immediatamente!

Esempi microrganismi utili agli alimenti Il PENNICILIUM CANDIDUM ed il formaggio BRIE Il Brie è un famoso formaggio francese prodotto nella zona del Brie, appunto, vicino Parigi. Fatto con il latte vaccino ha la pasta morbida ed è di colore chiaro: il colore bianco diffusamente presente in superficie è in realtà una caratteristica muffa! Il termine tecnico per chiamare questo strato è “crosta fiorita”!

In effetti dopo la sua produzione messa in forma il formaggio viene trattato con muffe speciali che si chiamano (genere) penicillium in particolare il Penicillium candidum che forma una patina esterna bianca che non è dannosa per la salute e che piace molto a grandi e piccini nell’aspetto, per cui questo tipo di formaggio viene mangiato per intero, crosta compresa, ossia compreso il pannicillium!

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Il LIEVITO Il lievito è una sostanza composta da microrganismi che producono enzimi. Sono in grado di provocare la fermentazione. I lieviti naturali e artificiali che esistono in natura sono tantissimi; i più diffusi sono i saccaromiceti che operano la fermentazione del mosto d'uva (vino) dell'orzo (birra), e la lievitazione del pane. Il lievito può essere:

• lievito naturale: se è composto da microrganismi sviluppatisi naturalmente. Hai mai sentito parlare del pane a fermentazione naturale? Bene, è quello ottenuto utilizzando il “lievito madre” (si ottiene con diversi passaggi da un pezzo di pasta lievitata dagli impasti lavorati in precedenza). lo sai che il lievito di birra è una delle fonti alimentari più ricca in vitamine del gruppo B?

• lievito artificiale: si tratta di microrganismi coltivati industrialmente in bioreattori. Sai che questo tipo di lievito viene genericamente chiamato lievito di birra? In passato infatti il materiale di partenza che veniva usato per la sua produzione erano i residui della fabbricazione della birra. Si tratta del principale lievito utilizzato per la panificazione industriale e il suo nome e congonome è Saccaromices cerevisiae.

• lievito minerale: è costituito da sostanze chimiche e non da microrganismi . Questo tipo di lievito si utilizza in pasticceria el asua capacità di far lievitare è dovuta alla liberazione nell’impasto di anidride carbonica che rigonfia l’impasto. Esempi di queste sostanze sono i carbonato di sodio e di ammonio, ed il cremortartaro.

Sai cosa sono gli enzimi? GLI ENZIMI e i prodotti fermentati Gli enzimi sono delle proteine, non dei microrganismi, sono dei veri e propri laboratori: mettono in moto tante trasformazioni (reazioni biochimiche) dentro il nostro organismo. Lo sai che grazie agli enzimi presenti nel nostro stomaco noi possiamo digerire gli ed assorbire alimenti che mangiamo? Un grande scienziato, Pasteur, scoprì il loro ruolo fondamentale nelle fermentazioni. Gli enzimi vengono utilizzati spesso nell’industria alimentare (coadiuvanti tecnologici): ad esempio per intenerire le carni, oppure per produrre i formaggi e tutti i derivati del latte.

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Lo sai che gli enzimi vengono coltivati in appositi contenitori controllati (biroeattori)? La loro applicazione è molto interessante e desta sempre maggiore interesse. Sai perché? Il loro uso permette di:

• risparmiare energia; • non usare solventi e catalizzatori chimici; • non generare sottoprodotti inquinanti; • usare l’enzima a datto ad ogni specifico alimento o processo ; • avere a disposizione poco spazio ed ingombro di impianti;

I FERMENTI LATTICI Con il nome di «fermenti lattici» si indicano quei microrganismi propri del latte che sono in grado di nutrirsi di lattosio (lo zucchero naturalmente presente nel latte) trasformandolo in un acido (metabolizzare il lattosio). Essi grazie a questi processi fermentativi del lattosio si nutrono, crescono e si moltiplicano, producendo acido lattico, compiendo un azione utile per il nostro organismo. I microrganismi capaci di operare questa trasformazione utile si chiamano in modo molto strano: Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc e Streptococcus. Sembrano dei nomi usciti da una storia di fantasia dal titolo “I quattro elfi della foresta verde”? I fermenti lattici in alcuni casi sono anche coraggiosi: riescono ad attraversare il nostro stomaco senza essere distrutti dai succhi della digestione e quindi riescono ad arrivare vivi sino all'intestino, dove si stabilizzano e si riproducono per aiutarci a stare meglio e rafforzare nostro organismo. Questi fermenti si chiamano probiotici (pro-bios, a vantaggio della vita). I PROBIOTICI Il microrganismo probiotico, una volta ingerito in adeguate quantità, svolge funzioni benefiche per il nostro organismo. Essi possono essere presenti in numero elevato dentro specifici alimenti o integratori, sono vivi e attivi e anche in grado di raggiungere l'intestino, moltiplicarsi ed esercitare un'azione favorevole sui microrganismi che vivono da sempre all’interno del nostro intestino (microflora intestinale). I microrganismi probiotici sono aggiunti di solito: a yogurt, latti fermentati e formaggi.

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Lo sai che i probiotici hanno una forte capacità di sopravvivere al confezionamento e rimanere vivi nel frigorifero del negozio alimentare fino al momento del consumo? Certo devono essere messi in grandi quantità nell’alimento altrimenti non riescono ad aiutare la nostra flora intestinale. I fermenti lattici utilizzati per la produzione industriale di yogurt, latti fermentati e formaggi, non sono batteri probiotici in quanto non sono in grado di resistere all'acidità dello stomaco. LO YOGURT Grazie alla fermentazione del latte indotta dai microrganismi lattici si ottengono i latti fermentati acidi. Lo sapevi che lo yogurt è un latte acido? Infatti per ottenere lo yogurt vengono inseriti nel latte i fermenti lattici vivi, come lo Streptococcus thermophilus e il Lactobacillus bulgaricus, che trasformano il lattosio in acido lattico, anidride carbonica e piccole quantità di sostanze aromatiche trasformando così il latte in yogurt: da liquido a cremoso (cagliatura). Lo yogurt che contengono i microrganismi probiotici del tipo Bifidobacterium bifidus o Lactobacillus acidophillus sono molto utili a difenderci dai microrganismi patogeni intestinali. Sono tanti i probiotici oggetto di studio. Tra gli ultimi ritrovati c’è ad esempio il Lactobacillus acidophillus 1 che attraversa indenne la barriera gastrica e giunge attivo nell'intestino.

Curiosità: Cosa differenzia lo yogurt dalla crema di yogurt? Se il latte fermentato contiene una minima quantità di fermenti lattici vivi si parla di dessert e non di yogurt. Quindi gli effetti benefici non ci sono nella crema di latte!

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Vuoi fare un piccolo esperimento?

Prova a preparare yogurt da altro yogurt!

Fatti aiutare da un adulto e segui le seguenti istruzioni:

- riscalda mezzo litro di latte fino a farlo diventare mediamente caldo (40 - 45 °C), non portarlo a ebollizione.; - aggiungi nel latte caldo un vasetto di yogurt intero e mescola tutto; - lascia il contenitore sopra il termosifone oppure lascialo vicino una fonte di calore a 37 °C. Aspetta fino a quando non osservi che il liquido comincia a diventare cremoso (si sta formando il coagulo); - a questo punto lo yogurt è pronto e puoi metterlo in frigorifero.

Il MICROSCOPIO: dall’infinitamente piccolo dall’infinitamente grande.

Il microscopio è uno strumento formato da più lenti, per mezzo del quale si possono osservare strutture molto più piccole di quelle visibili ad occhio nudo. Le prime lenti per microscopio furono ctra il 1100 e il 1200.

ostruite

Vuoi vedere alcune immagini al microscopio? Vai al Link del microscopio virtuale: http://virtual-lab.softonic.it/ Si tratta di un programma messo a punto

grazie ad un progetto finanziato dalla NASA. Il microscopio virtuale ti offre la possibilità di caricare / scaricare esemplari, navigare, cambiare ingrandimento, regolare i parametri di immagine (contrasto e luminosità), cambiare messa a fuoco. Prova a scaricarlo.

Curiosità: Lo sapevi che... nel 1508, dopo la scoperta del microscopio, Leonardo da Vinci fu il primo a proporre l'uso di lenti a contatto per correggere i difetti della vista?

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I MICRORGANISMI AL MICROSCOPIO: vere opere d’arte Guarda come appaiono alcuni microrganismi al microscopio! Sembrano quadri d’artista?

Fonte: panorama.it

Fonte: GLI APPUNTI DI SCIENZE DI ANDREA DARDI

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Fonte: GLI APPUNTI DI SCIENZE DI ANDREA DARDI

Vuoi vedere che faccia hanno alcuni dei microrganismi più noti nel settore alimentare? Di sseguito trovi il Bacillus cereus così come appare in una piastra, la casetta in cui viene fatto volutamente crescere nei laboratori. Essa contiente un nutriente che si chiama Agar: è uno zucchero. Certamente questo microroganismo non è compreso nella famiglia di quelli utili...anzi ci fa molto male se ingerito con un alimento in cui è presente!

Vuoi vederlo più da vicino? Come appare al microscopio? Ecco:

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Andiamo ancora più vicino? Guarda come appaiono le ciglia che lo circondano:

Questa segeunte invece sembra una bella collana: è la Salmonella vista al micrioscopio. Ne hai mai sentito parlare? Anche questo ci fa venire bei mal di pancia e diarrea se mangiamo un cibo contaminato o se non ci laviamo bene le mani!

Guarda le salmonelle in questa immagine al micriscopio elettronico: non sembrano maialini a otto zampe in mezzo a un prato?

Questo verde invece è l’Escherichia coli. Anche lui fa male al pancia e ci fa andare tante volte in bagno. Guarda bene ha la coda in realtà è una struttura che gli serve per muoversi e nuotare.

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Guarda in questa immagine: dei microrganismo nuotano servendosi della coda!

Sono veramente belli questi batteri visti al microscopio....non si vedono ma ci sono e sono fatti così: Questi sembrano dei fagioli

E questo non sembra una patata germogliata?

Che bello il mondo visto al microscopio!!!!

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2. La tecnologia per la sicurezza degli alimenti

La conservazione degli alimenti Conservare un alimento vuol dire adottare tutte le tecniche utili a rallentare ed immobilizzare i microroganismi e quindi fare in modo di bloccare i processi di alterazione a cui vanno incontro gli alimenti. La conservazione degli alimenti è l’insieme delle tecniche che servono a rallentare i processi di alterazione a cui vanno incontro gli alimenti sia per effetto del tempo che dell’ambiente esterno, mantenendone inalterate le proprietà nutritive ed organolettiche e la sicurezza. I metodi di conservazione degli alimenti si basano sulla creazione di condizioni sfavorevoli allo sviluppo ed alla vita dei microrganismi patogeni e deterioranti quali batteri, virus, funghi e alghe. Insomma sono tutte quelle tecniche che impediscono ai microrganismi di muoversi come vogliono e di riprodursi, si potrebbe dire che i sistemi di conservazione fanno andare in letargo i microrganismi. Le azioni utilizzate per la conservazione degli alimenti sono di tipo termico, fisico o chimico.

I principali trattamenti di conservazione degli alimenti sono: • Fermentazione

• Salatura

• Essiccamento

• Affumicatura

• Conservazione sotto aceto, sott’olio, sotto spirito e sottozucchero

La conservazione che utilizza le alte temperature • Sterilizzazione

• Pastorizzazione

• Semi-conserva

Curiosità: La Pastorizzazione Si chiama così perché l’ha inventa lo scenziato Pasteur intorno al 1860, quando riscaldò del vino alla 60 °C per alcuni minuti, osservando così che questo si conservava più a lungo del vino non riscaldato.

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Proprio perchè la pastorizzazione utilizza medie temperature, tutti i microrganismi resistenti alle alte temperature non vengono fermati (i microrganismi termofili). Questi sono gli alimenti che vengono pastorizzati:

• latte • birra • vino • budini • dessert • succhi di frutta

Esistono diversi tipi di pastorizzazione a seconda del tempo e della temperatura utilizzati per riscaldare l’alimento. Più i tempi sono piccoli, maggiori sono le temperature e migliore è il risultato finale di conservazione: gli alimenti saranno di alta qualità (es. il latte fresco pastorizzato alta qualità), ossia manterranno quasi intatte le loro proprietà nutrizionali e di sapore, colore e odore (organolettiche).

La conservazione che utilizza le basse temperature Anche le basse temperature sono capaci di immobilizzare i microrganismi e farli “addormentare”. Più si abbassa la temperatura e più l’acqua presente negli alimenti, l’elemento che fa vivere i microrganismi, diventa da liquida a solida (es. ghiaccio nel cibo surgelato e congelato).

• Refrigerazione. È quella che trovi nel frigorifero di casa. La refrigerazione lascia praticamente intatto il valore nutritivo degli alimenti. La refrigerazione non blocca ma rallenta lo sviluppo dei batteri, pertanto la conservabilità dei prodotti refrigerati è limitata.

• Congelamento. È quella che puoi fare a casa utilizzando il freezer. Qui l’acqua nell’alimento è completamente trasformata in ghiaccio.

• Surgelazione. È quella che viene fatta in tempi brevissimi e necessita di macchine molto costose. Anche qui l’acqua presente nell’alimento è trasformata in ghiaccio, questa volta più velocemente di quanto accade con il congelamento. È la tecnologia di conservazione che viene fatta di solito dalle industrie. Trovi i prodotti surgelati nel banco apposito dei negozi alimentari.

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Curiosità: Lo sai che…..se trovi in negozio una confezione di alimento surgelato rovinata e sformata non la prendere vuol dire che quel prodotto ha subito uno sbalzo di temperatura.

La prossima volta che a casa acquistano un surgelato consulta la cheda informativa che troverai sulla confezione:

Ricorda: Gli alimenti scongelati si alterano molto più facilmente di quelli freschi. Non li rimettere in ghiacciaia dopo averli scongelati!

La conservazione che allontana l’acqua Partendo sempre dalla conoscenza che l’acqua è l’elemento che fa vivere e proliferare i microrganismi molti scienziati hanno anche inventato delle tecnologie per allontanare l’acqua dagli alimenti.

• Disidratazione

• Liofilizzazione

• Concentrazione

Il prodotto alimentare così ottenuto è privo, in parte o totalmente, di acqua e per essere mangiato deve prima essere immesso in acqua. Hai mai provato un risotto liofilizzato? Hai mai sentito parlare del pomodoro concentrato?

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La conservazione che utilizza i conservanti chimici. Molti alimenti sono conservati grazie all’utilizzo di sostanze chimiche. La loro aggiunta e la loro quantità è regolata dalla legge, questo perché un loro abuso nella assunzione giornaliera potrebbe generare controindicazioni sulla salute.

Leggi sempre le etichette degli alimenti che compri! Così sarai libero di scegliere cosa magiare.

Curiosità: sai cos’è l’atmosfera protettiva? Con questa tecnica il prodotto viene conservato in confezioni chiuse ermeticamente, all'interno dei quali l'aria è sostituita con alcuni gas miscelati in modo modificato rispetto all’atmosfera naturale che respiriamo (meno ossigeno è più anidride carbonica) inibendo così lo sviluppo dei microroganismi. I prodotti confezionati in atmosfera protettiva debbono essere conservati refrigerati: la temperatura con cui conservare questo tipo di alimento è di 3-4 °C cioè quella del frigorifero.

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3. Esempi di sperimentazione: rendere visibile l’invisibile

Osservazione di alcuni effetti che i microrganismi hanno sugli alimenti. L’esempio delle MUFFE.

Fatti aiutare da un adulto. Scegli un paio di questi alimenti: una mela, un limone, uno yogurt confezionato. Lascia gli alimenti che hai scelto a temperatura ambiente fino a quando non vedi dei cambiamenti sulla loro superficie. Dopo alcuni giorni il loro aspetto è mutato: la superficie sarà ricoperta di uno strato colorato bianco e verde e alcune porzioni saranno imbrunite e molli. È in atto un vero e proprio deterioramento: sui frutti e sullo yogurt sono all’opera tantitssimi microorganismi, in questo caso i micromiceti (funghi). Ecco la mela come apparirà:

Ecco il limone ammuffito:

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Ecco lo yogurt deteriorato: si è formato un cuscinetto di muffa in superficie!

Adesso guarda come è fatto il gorgonzola. Osservane la superficie. cosa vedi?

Anche qui ci sono strati verdi che ricoprono il formaggio: ricorda proprio la muffa di un cibo deteriorato.

Curiosità: La presenza di muffa è quasi sempre segno di un cibo avariato: la muffa si presenta come uno strato schiumoso o filamentoso ed indica segno di decomposizione e marcescenza, proprio come abbiamo osservato nei frutti e nello yogurt, nel gorgonzola non è così!

Infatti nella produzione di alcuni formaggi, come il gorgonzola, il Roquefort o lo Stilton, la muffa è fatta crescere di proposito per dare un sapore speciale al formaggio!

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Qunidi i microrganismi non sono solo fonte di contaminazioni e degradazione alimentare, possono essere anche “utili” all’uomo.

Pensa che sensa microroganismi il vino el la birra non esisterrbbero e così tanti altri alimenti che si ottengono per fermentazione.

Curiosità: lo sai che dalle muffe si producono gli antibiotici (derivati dalle naturali difese contro i batteri)?

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Esperimento 1: osserva l’indizio del gas. Adesso sappiamo che i microorganismi sono talmente piccoli che non possono essere visti ad occhio nudo, ma sono osservabili solo grazie all’uso del microscopio. Tuttavia possiamo osservare alcuni piccoli indizi per scoprire la presenza dei microrganismi. Il primo esperimento che ti proponiamo è quello di seguire l’indizio della “produzione di gas”. Fatti aiutare da un adulto.

MATERIALE OCCORRENTE:

bottiglie,

acqua,

zucchero,

lievito di birra in polvere,

palloncini,

cucchiaio

PROCEDURA

Prima prova:

fase 1. Versa 500 ml di acqua tiepida in una bottiglia. Aggiungi 2 cucchiai di zucchero e un cucchiaio di lievito di birra

fase 2. Agitare la bottiglia in modo da miscelare gli ingredienti

fase 3. Sigillare la bottiglia con 1 palloncino sgonfio

Seconda prova:

Ripeti la procedura senza però aggiungere lo zucchero nella fase 1

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Fonte: Università degli studi di Pavia

Adesso OSSERVA:

• Si sono gonfiati tutti i palloncini? • Che cosa fa confiare i palloncini?

• Pensi che i lieviti aggiunti siano vivi? • Come possiamo scoprirlo? • Di che cosa ha bisogno il lievito per crescere?

Le risposte le trovi nell’esempio della produzione del vino…

Il lievito, sciolto in acqua pura non può vivere a lungo perché ha bisogno di qualcosa di cui nutrirsi: acqua e qualcos’altro. Infatti se viene mescolato con alimenti che contengono zuccheri (come ad esempio spremute di frutta) il ievito si trova in un mabiente favorevole al suo sviluppo. Inizia quindi a nutrirsi di zucchero trasformandolo in alcool e gas (anidride carbonica). In pochi giorni è in grado di trasformare in alcool tutto lo zucchero contenuto nella spremuta. E’ prorpio in questo modo, ad esempio, che il succo di uva (il mosto) si trasforma in vino.

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La trasformazione dello zucchero in alcool, ad opera del lievito, si chiama fermentazione alcolica.

Fonte: Università degli studi di Pavia

Cosa è necessario perchè le muffe e i lieviti crescano?

1. Ossigeno: ne hanno bisogno per respirare 2. Sostanze nutritive: presenza di zucchero 3. Acqua: i funghi sono strettamente dipendenti dall’acqua 4. Temperatura: infuisce sulla loro crescita. La temperatura ottimale è tra i 20-25°C. 5. Luce: non ha nessun effetto sulla loro crescita.

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Esperimento 2: come si fa il pane? MATERIALE OCCORRENTE

farina,

acqua,

lievito di birra,

piatti,

tovaglioli

PROCEDURA:

1. Impastare 100 g di farina con un po’ d’acqua in cui si è sciolto un cucchiaino di lievito di birra.

2. Impastare altri 100 g di farina, questa volta solo con acqua.

3. Mettere i due pani di pasta in due piatti, coprirli con tovaglioli puliti e lasciarli riposare per tre ore.

Dopo 3 ore OSSERVA cosa è accaduto ai due impasti: - qual è il più grande? - qual è il più soffice?

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Anche in questo caso il lievito ha prodotto GAS. È stato il gas a far rigonfiare (lievitare) l’impasto di farina, per questo quello senza lievito è rimasto com’era 3 ore fa! Questo processo si chiama “panificazione”.

Link utili per la tua Curiosità! 1. Dal microscopio al macro...scopio Guarda qui: un viaggio dall’infinitamente grande all’infinitamente piccolo http://www.youtube.com/watch?v=ZL08Qy-rohQ 2. vuoi vedere un archivio di immagini di microrganismi? Vai al link http://www.fotosearch.it/illustrazione/microrganismi.html 3. Vui approfondire informazioni in modo divertente sulla corretta alimentazione? Vai al link http://www.coolfoodplanet.org/ita/home.htm 4. Vuoi saperne di più sull’igiene e l’educazione alimentare? http://www.ufottoleprotto.com/standard_1.htm 5. Per vedere esperimenti sulle muffe fatti nella scuola di Recanati, vai al link http://www.scienzainrete.it/esplorazione-delle-muffe 6. Vuoi saperne di più sui surgelati? www.istitutosurgelati.org 7. vuoi conoscere le unità di misura dal micro al macro? Vai su http://www.youtube.com/watch?v=R1R-Tl5JXb0&feature=related

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