Upload
cotianu-razvan
View
443
Download
29
Embed Size (px)
Citation preview
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
1/137
1
Prof. Univ. Dr.SERGIU MEICA
MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
2/137
2
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
3/137
3
Prof. Univ. Dr.SERGIU MEICA
MICROBIOLOGIAPRODUSELOR
ALIMENTARE
Editura SITECH
Craiova, 2010
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
4/137
4
Corectura aparine autorului
2010 Editura Sitech Craiova
Toate drepturile asupra acestei ediii sunt rezervate editurii. Orice repro-ducere integralsau parial, prin orice procedeu, a unor pagini din aceastlucrare, efectuate fr autorizaia editorului este ilicit i constituie o
contrafacere. Sunt acceptate reproduceri strict rezervate utilizrii sau citrii
justificate de interes tiinific, cu specificarea respectivei citri.
2010 Editura Sitech Craiova
All rights reserved. This book is protected by copyright. No part of this
book may be reproduced in any form or by any means, including
photocopying or utilised any information storage and retrieval system
without written permision from the copyright owner.
Editura SITECH din Craiova este acreditatde C.N.C.S.I.S. din cadrulMinisterului Educaiei, Cercetrii, Tineretului i Sportului pentru editarede carte tiinific.
Editura SITECH Craiova, Romnia
Aleea Teatrului, nr. 2, Bloc T1, parter
Tel/fax: 0251/414003
E-mail: [email protected]
ISBN 978-606-11-0763-6
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
5/137
5
Motto:
Exista o singurabinefacere, cunoasterea
si un singur rau, ignoranta
Socrate
PREFATA
Microbiologia este stiinta care se ocupa cu studiul mi-
croorganismelor. Denumirea se datoreaza dimensiunilor foarte
mici(micro-mic; bios-viata), deci vietuitoare mici.Acest univers
este reprezentat de catre alge, levuri, fungi, bacterii si virusuri.
Conform unor studii arheologice in lava vulcanica pietri-
ficata de acum 2000000 ani s-au descoperit unele bacterii
metanogene si unele clostridii.Microbiologia a progresat continuu de la simple cunostinte
pana la nivelul unei stiinte moderne.Dezvoltarea cunostintelor a
permis cunoasterea etiologiei, prevenirii si tratamentului bolilor
omului, animalelor si plantelor. Stabilirea unor tehnologii de
producere si conservare a alimentelor si a furajelor.
Microbiologia a contribuit decisiv alaturi de biochimie la
fundamentarea cunostintelor de genetica moleculara.
Datorita bogatiei de date acumulate in ultimul timp inprezent s-au individualizat mai multe ramuri ale microbiologiei
cum ar fi: microbiologia solului, microbiologia marina,
microbiologia industriala, microbiologia umana,
microbiologia veterinara, microbiologia plantelor,
microbiologia insectelor si microbiologia alimentelor.
Microbiologia produselor alimentare a cunoscut progrese
semnificative in ultimele decenii datorita cerintelor si exigen-telor tot mai severe de a asigura omului alimente salubre.
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
6/137
6
Consumul de alimente nu este lipsit de pericole. Exista
posibilitatea transmiterii prin alimente a unor boli cu etiologie
microbiana, fungica, virala, parazitara si prionica.
Microorganismele pot determina procese alterative ce potaparea in timpul procesarii, depozitarii si comercializarii pro-
duselor alimentare, procese soldate cu pierderi economice si
pericole pentru sanatatea consumatorilor.
O serie de produse alimentare ca de exemplu unele pro-
duse lactate, painea, unele preparate din carne, vinul,
alcoolul, otetul, berea sunt de neconceput fara participarea la
tehnologia de fabricatie a unor microorganisme (bacterii,
levuri, fungi).Controlul tehnologiilor de fabricatie, a parametrilor mi-
crobiologici la produsele finite, certificarea conformitatii aces-tora nu este posibila fara cunoasterea si studierea microorga-nismelor din produsele alimentare.
Managementul sigurantei alimentelor, cerinta primordi-
ala a zilelor noastre in domeniul industriei alimentare, se
bazeaza intr-o masura considerabila pe cunostintele de micro-biologie alimentara.Cursul a fost structurat in doua parti. Partea a I-a -Ecolo-
gia microorganismelor, structurata in 7 capitole ( Factorii in-trinseci, Factorii extrinseci, Factorii impliciti, Aparitia mutan-telor rezistente la factorii de mediu, Procese metabolice medi-ate de microorganisme cu aplicatii in industria alimentara,Conservarea alimentelor prin combinatia de factori si Microbi-
ologia previzionala).Studierea acestor capitole permite o bunaintelegere a proceselor microbiene din produsele alimentare.Partea a II-a -Microbiologia produselor alimentare cu-
prinde 17 capitole. In 14 capitole se microflora alterativa sipotential patogena din produsele alimentare cat si modificarilepe care le pot suporta produsele alimentare sub influenta mi-croorganismelor.In ultimile 3 capitole se trateaza unele aspecteprivind semnificatia prezentei virusurilor si a prionilor din
unele produse alimentare, precum si sisteme de recoltare aprobelor de produse alimentare pentru examenul microbiologic
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
7/137
7
si interpretarea corecta a rezultatelor acestui examen.In final, am considerat utila prezentarea in anexe a unor
date cu semnificatie pentru microbiologia produselor alimentare.
Ca, specialist in domeniul controlului sanitar-veterinar alproduselor de origine animala, in expertiza acestora sub raport
microbiologic, cu o vechime in activitate de peste 40 ani, am
dorit prin elaborarea acestei lucrari sa satisfac interesul unui cerc
cat mai larg de cititori, de la studenti la participanti la cursurile
de masterat si pana la specialistii din industria alimentara.
Sunt sigur ca acest deziderat nu a putut fi realizat decatpartial. Vor fi studenti care vor aprecia manualul ca prea vast iar
unii specialisti ca fiind incomplet. Toti vor avea dreptate din
punctul lor de vedere.S-a dorit in primul rand un material di-
dactic, informativ, Cursul de Microbiologia produselor ali-
mentare pentru studentii facultatii Controlul si Expertiza Pro-
duselor Alimentare din cadrul Universitatii Bioterra Bucuresti.
Autorul
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
8/137
8
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
9/137
9
CUPRINS
Prefata .........................................................................................
Partea a I-a
Ecologia microorganismelor din alimenteFactorii care influenteaza dezvoltarea microorganismelor in
alimente .......................................................................................
Cap. I Factorii intrinseci..............................................................
I.1. Continutul de nutrienti .....................................................
I.2. Compusii naturali antimicrobieni din alimente si
structurile de protectie ale alimentelor ............................
I.3. Activitatea apei ................................................................
I.4. Aciditatea si pH-ul ...........................................................
Cap. II Factorii extrinseci
II.1. Factorii fizici ..................................................................
II.1.1. Temperatura............................................................II.1.2. Umiditatea relativa a aerului ..................................
II.1.3. Presiunea ................................................................
II.1.4. Continutul de gaze din mediul ambient ..................
II.1.5. Pulsurile luminoase ................................................
II.1.6. Radiatiile ultraviolete si radiatiile ionizante ...........
II.1.7. Ultrasunetele ...........................................................
II.1.8. Campuri electrice pulsatorii ...................................
II.2. Factorii chimici ..............................................................II.2.1. Substante chimice adaugate....................................
Conservanti ..................................................................
Dezinfectanti ................................................................
II.3. Factorii mecanici ............................................................
II.3.1. Agitarea ..................................................................
II.3.2. Filtrarea ..................................................................
II.3.3. Centrifugarea ..........................................................II.3.4 Contaminarea alimentelor in timpul prelucrarii ......
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
10/137
10
Cap. III Factorii impliciti
III.1. Rata specifica de inmultire ............................................
III.2. Simbioza........................................................................
III.3. Antagonismul ................................................................III.4. Succesiuni microbiene ..................................................
Cap. IV Aparitia mutantelor rezistente la factorii de mediu .......
Cap. V Procese metabolice mediate de microorganisme cu
aplicatii in industria alimentara .......................................
Cap. VI Consevarea alimentelor prin combinatii de factori .......
Cap. VII Microbiologia previzionala ..........................................
Partea a II-a
Microorganismelor alimentelorCap. VIII Microbiologia laptelui si a produselor lactate ............Cap. IX Microbiologia carnii si a preparatelor din carne ...........Cap. X Microbiologia oualelor si a produselor din oua ..............Cap. XI Microbiologia mierii de albine ......................................Cap. XII Microbiologia conservelor alimentare .........................
Cap. XIII Microbiologia condimentelor .....................................Cap. XIV Microbiologia cerealelor, a fainii de grau si a painii .Cap. XV Microbiologia cartofului si a amidonului de cartof .....Cap. XVI Microbiologia zaharului si a produselor zaharoase ....Cap. XVII Microbiologia legumelor si fructelor ........................Cap. XVIII Microbiologia bauturilor racoritoare nealcoolizate .Cap. XVIX Microbiologia berii ..................................................Cap. XX Microbiologia vinului ..................................................
Cap. XXI Microbilogia apei potabile ..........................................Cap. XXII Incidenta si semnificatia prezentei virusurilor dinalimente ....................................................................
Cap. XXIII Incidenta si semnificatia prezentei prionilor dinalimente ....................................................................
Cap.XXIV Folosirea unui sistem de recoltare a probelor deproduse alimentare pentru examenul de laborator siinterpretarea corecta a rezultatelor ...........................
Anexe .........................................................................................Bibliografie selectiva ..................................................................
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
11/137
11
Partea a I- a
ECOLOGIA MICROORGANISMELOR
DIN ALIMENTE
Factorii care influenteaza dezvoltarea microorganis-
melor in alimente
Introducere, generalitati, clasificarea factorilorIntr-un produs alimentar exista de regula mai multe specii
de microorganisme cu proprietati metabolice si cu diferiteposibilitati de multiplicar. Se vor multiplica numai acele speciipentru care conditiile de dezvoltare, ca de exemplu:compozitiachimica, activitatea apei, pH-ul, aciditatea, potentialul oxido-reducator al alimentului, umiditatea si temperatura spatiului in
care se afla sunt convenabile. In urma multiplicarii unor speciimicrobiene in aliment, aceasta isi poate schimba compozitiachimica devenind un mediu convenabil si pentru alte specii mi-crobiene prezente in aliment, aflate la inceput in imposibilitateade a se dezvolta. Datorita influentei mai multor factori,populatiile microbiene din alimente sunt supuse unor fenomenede concurenta: simbioza si succesiune care determinacompozitia microflorei din aliment in diferite etape din existenta
sa ca si microflora finala. La un moment dat fiecare aliment areprofilul sau microbiologic caracteristic, incepand cu microflorainitiala, apoi cea din timpul prelucrarii, transportului sidepozitarii. Datorita conditiilor specifice existente in aliment,actiunii antagoniste sau stimulatoare pe care o exercita fiecaredin speciile existente asupra celorlalte, a epuizarii unorsubstante nutritive disponibile sau acumularii de substantemetabolice care inhiba dezvoltarea propie si a florei asociate,are loc stabilizarea microbiologica a produsului. Dupa sta-bilizare, populatia microbiana ramsa incepe sa descreasca.
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
12/137
12
Originea microorganismelor din alimente poate proven
din:
-sol, apa, praful atmosferic
-nise specifice din unitatile de prelucrare, depozitare sicomercializare (suprafetele si utilajele neigienizate, cu resturi
de alimente in descompunere)
-persoanele care prelucreaza si manipuleaza alimentele.
Initial, alimentele sunt contaminate cu o microflora
asemanatoare, dar ulterior fiecare aliment va contine o anumita
multime dominanta de bacterii specifica.Astfel, carnea refrige-
rata se altereaza datorita multiplicarii bacteriilor cu forma de
bastonas, gram negative, ce formeaza la suprafata ei mucusul
lipicios;sucurile de fructe datorita fermentarii produse de levuri
iar produsele uscate datorita invaziei mucegaiurilor.
Microorganismele actioneaza asupra componentelor
alimentului pe care le degradeaza pe cai si in moduri diferite in
functie de specia microbiana.
Hidratii de carbon sunt degradati, de regula, in conditii
aerobe, in dioxid de carbon si hidrogen.Acesti compusi nuinfluenteaza sau influenteaza foarte putin mirosul si gustul ali-
mentelor.In conditii anaerobe, in straturile profunde, sau la ali-
mentele ambalate in recipiente inchise, vacuumate, degradarea
hidratilor de carbon se poate realiza in functie de specia micro-
biana in doua moduri:
-homofermentativ-cand hidratii de carbon sunt
descompusi in proportie de peste 85% in acid lactic, care da
produsului miros si gust de acru-heterofermentativ-cand rezulta cantitati aproape egale
de etanol, acid lactic, acid acetic si dioxid de carbon.In acest
caz produsul are aspect spongios, miros si gust acru.Proteinele. Numeroase specii de microorganisme
(Pseudomonas, Clostridii, Bacillus) produc enzime proteoliticecapabile sa hidrolizeze protidele in peptide si acizi aminati. Larandul lor aminoacizii sunt descompusi prin decarboxilare, deaminare pana la indol, scatol, amoniac, mercaptan, hidrogen sul-
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
13/137
13
furat, amine, o serie de produsi volatili. Acesti compusigenereaza miros si gust neplacut alimentelor.
Lipidelepot fi alterate datorita numeroaselor specii mi-
crobiene (Pseudomonas, Staphylococcus, Bacillus, levuri,mucegaiuri) in doua moduri:
-prin hidroliza, sub actiunea lipazelor cu formare de
acizi grasi si glicerina.In acest caz creste aciditatea alimentului.
-prin oxidarea acizilor grasi deveniti liberi, cu ajutorul
oxidazelor, cand rezulta aldehide, cetone, peroxizi. In acest
caz produsul capata miros si gust de ranced. In produsele care
sufera procesul de rancezire se gasesc un numar mic de micro-
organisme, deoarece peroxizii formati inhiba multiplicarea lor.
Vitaminele, prin dezvoltarea microorganismelor pot
creste sau diminua sub raport cantitativ. Exista mai multe
specii de microorganisme care pot sintetiza unele vitamine, cat
si altele care nu se pot dezvolta decat in prezenta unor
vitamine; in special a celor din complexul B (factori de
crestere). Aceasta proprietate sta la baza metodelor
microbiologice de determinare a prezentei si cantitatii devitamine din diferite substraturi.
Clasificarea factorilor ce influenteaza dezvoltarea
microorganismelor in alimente: Factorii care influenteaza
starea (multiplicarea sau moartea) microorganismelor din ali-
mente pot fi clasificati astfel:
a) Factori intrinseci sunt reprezentati de parametrii ce
caracterizeaza mediul de cultura (continut de nutrienti, compusi
naturali antimicrobieni din structura alimentului, aciditatea,pH-ul si puterea de tamponare a alimentului, continutul de apa
libera, potentialul oxido-reducator)
b) Factori extrinseci de natura fizica (temperatura,
umiditate relativa, presiunea, continutul de gaze din mediul
ambiant, pulsurile luminoase, radiatiile, ultrasunetele,
campurile electrice pulsatorii), de natura chimica (substante
chimice adaugate) si de natura mecanica (agitarea, filtrarea,centrifugarea, procesarea)
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
14/137
14
c) Factori impliciti sunt factorii de natura biologica,determinati de relatiile ce se stabilesc la un moment dat intremicroorganismele aflate pe acelasi substrat limitat cantitativ.
Factorii impliciti sunt: rata specifica de inmultire, simbioza, siantagonismul.
Factorii intrinseci, extrinseci si impliciti pot actiona po-zitiv sau negativ asupra dezvoltarii microorganismelor. Influ-enta pozitiva a factorilor citati asupra microorganismelor seevidentiaza prin:
-durata fazei de latenta a celulelor-panta fazeide multiplicare exponentiala
-durata si nivelul fazei stationareEfectul global al influentei negative a factorilor asupradezvoltarii microorganismelor se evidentiaza prin:
-timpul necesar pentru a omori un anumit numar de mi-croorganisme la o anumita valoare a unui factor
-timpul de reducere decimala a unei populatii de micro-organisme (timpul in care este omorata 90% dintr-o populatiemicrobiana)
-rezistenta unui microorganism la diferite valori distruc-tive ale unui factorEvolutia in timp a densitatii unei populatii de microor-
ganisme pentru un mediu finit este caracterizata de cele patrufaze majore: latenta, multiplicarea, stationarea si declinul(fig.1).
Faza de latenta (a), numita si faza de inductie sau de
crestere zero, incepe in momentul inocularii celulelor in mediul
de cultura si dureaza pana cand acestea incep sa se multi-plice.Este o perioada de adaptare a celulelor la conditiile de
mediu, in care acestea isi elaboreaza enzimele necesare
metabolizarii substratului, cresc in dimensiuni, se pregatesc
pentru multiplicare.Lungimea fazei de latenta este variabila si
depinde de:
-compozitia mediului de cultura:astfel daca inoculul a
fost obtinut pe un mediu de cultura cu o compozitie identica cu
a mediului inoculat, faza de latenta va fi scurta, sau chiar ine-
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
15/137
15
xistenta, intrucat celulele si-au activat aparatul enzimatic.Daca
mediul contine substante nutritive mult diferite cu cele cu care
celulele din inocul au fost obisnuite, faza de latenta poate fi
mai lunga.-stare fiziologica si varsta celulelor
-potentialul enzimatic al celulelor-forma in care se afla inoculul (vegetativ, sporifer)
ln x
d ef
c
a b
Fig. 1.1 Curba ce descrie evolutia unei culture micobiene :
a-faza de latenta; b-faza de accelerare; c- faza de crestere exponentiala;
d-faza de incetinire; e-faza stationara; f- faza de declin.
Faza de accelerare (b) face tranzitia de la faza de latentacatre faza de crestere exponentiala, celulele incepand sa se
divida, pe rand, in functie de etapa ciclului vital in care se aflau
in momentul inocularii.
Faza logaritmica (c) sau de crestere exponentiala,
presupune initierea diviziunii la toate celulele culturii, numarul
acestora dublandu-se la intervale regulate de timp, numite timp
de generatie.
In aceasta faza procesele metabolice celulare prezinta
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
16/137
16
intensitate maxima si se deruleaza cu o anumita constanta,
stabilindu-se un echilibru dinamic, desi compozitia mediului se
modifica permanent, pe masura consumarii substratului si a
acumularii de produse de catabolism, motiv pentru care fazamai este denumita si a cresterii echilibrate.
In faza logaritmica are loc cresterea in dimensiuni a ce-
lulelor, cat si cresterea numerica a populatiei de microorga-
nisme.
Faza de incetinire (d) realizeaza trecerea la faza
stationara prin incetinirea ritmului de crestere pana la anulare.
Faza stationara (e) consta in stabilizarea populatiei de
microorganisme la un anumit numar, fapt cauzat de epuizarea
unei substante nutritive esentiale din substrat sau acumularii de
produse metabolice peste o valoare prag.
Faza de declin (f) implica reducerea numarului de
microorgansime prin moarte si autoliza
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
17/137
17
Capitolul I Factorii intrinseci
I.1 Continutul de nutrienti
Cresterea si multiplicarea microorganismelor necesitasubstante care sa furnizeze energia si elementele necesare me-
tabolismului celular. Aceste substante care se mai numesc sinutrienti se pot grupa in: surse de carbon, surse de azot, saruri
minerale si factori de crestere. Aceste elemente se gasesc in
majoritatea produselor alimentare, partial sau in totalitate cu
diferente calitative si cantitative.
In laborator sau in practica industriala dezvoltarea mi-
croorganismelor nu este lasata la voia intamplarii ci este
influentata prin intermediul mediilor de cultura.Pentru a prepara
corect un mediu de cultura, este nevoie sa se cunoasca exigentelenutrionale ale microorganismului ce urmeaza a fi cultivat.
Exigentele nutritionale ale microoragnismelor sunt de-
terminate de compozitia lor chimica.Compozitia chimica a mi-
croorganismelor cuprinde macroelemente nemetalice (C, H,
O, N, S, P), macroelemente metalice (Na, K, Mg, Ca) si
oligoelemente (Fe, Mn, Zn, Co, Cu, Mo). Aceste alemente
se intalnesc la majoritatea microorganismelor sub forma deapa, ioni anorganici, substante organice cu rol structural si
functional. In tabelul Nr.1 sunt prezentate elementele celulare
majore, compusii sub forma in care se gasesc in celule si
functiile lor, dupa Todar, 2004, citat de Anca Nicolau 2006.
Cunoasterea exigentelor nutritionale ale microorganiselor
sunt determinate si de tipul de metabolism al acestora bazat pe
sursele de energie, de carbon si a donatorului de electroni.
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
18/137
18
Particularitatile metabolismului microorganismelor
genereaza o diferentiere a microorganismelor astfel:
-dupa sursa de energie:fototrofe (energia luminoasa) si
chemotrofe (energia din reactii chimice)-dupa sursa de carbon:litotrofe (substante anorganice) si
organotrofe (compusii organici)
-dupa donatorii de electroni:autotrofe (substante anorga-
nice) si heterotrofe (substante organice)
In tabelul Nr.2 prezentam dupa Nicolau (2006) tipurile de
metabolism microbian dupa sursa de energie si de carbon utili-
zate pentru dezvoltare.
Tabelul Nr.1
Elemente celulare majore,
compusii in care se gasesc si rolul lorElementul % s.u. Compusii care Rol
integreaza elemental
Carbon 50 Compusi anorganici, CO2 Structural
Oxigen 20 Apa, compusi anorganici, Structural
CO2si O2 Fiziologic (apa
Reprezinta mediu de
solubilizare, mediu
de reactie si reactant,
iar oxigenul este
acceptorul de
electroni, procesele
aerobe)
Azot 14 NH3,NO3, compusi organici, N2Constituent al
aminoacizilor,
nucleotidelor din
componenta acizilor
nucleici, coenzimelor
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
19/137
19
Hidrogen 8 H2O, compusi organici, H2 Principalul
constituent al
compusilor organici
si al apei celulare
Fosfor 3 Fosfati anorganici ( PO4) Constituent al acizilor
nucleic, nucleotidelor,
fosfolipidelor, LPS,
acizilor teihoici
Sulf 1 SO4, H2S, S0, compusi Constituent al
organici cu sulf cisteinei,
metioninei,
glutationului,unor coenzime
Potasiu 1 Saruri de potasiu Principalul cation
celular anorganic,
cofactor pentru unele
enzime
Magneziu 0, 5 Saruri de magneziu Cation celular
anorganicCofactor pentru unele
enzime
Calciu 0, 5 Saruri de calciu Cation celular
anorganic
Cofactor enzimatic
Fier 0, 2 Saruri de fier Component al
citocromilorsi al unor proteine
neheminice
Cofactor enzimatic
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
20/137
20
Tabelul Nr.2
Tipuri de metabolism microbian
Tipul de Sursa de Sursa de Donorul de Grupe de
metabolism energie carbon electroni microorganisme
Foto-lito Radiatie CO2 H2O, H2S, Cianobacterii
autotrof luminoasa S0, H2 Bacterii din
familia
Chromatiaceae
si Clorobiaceae
Foto- Radiatie Compusi Compusi Bacterii dinOrgano luminoasa organici organici familia
heterotrof Rhodospirilaceae
Chemo-lito Oxidarea CO2 Compusi Nitrobacterii
Autotrof compusilor anorganici: Ferobacterii
anorganici NH3;NO2- Bacterii
H2, Fe2+, metanogene si
H2S, S0 acetogene
Chemo- Oxidarea unor Compusi Compusi Majoritatea
Organo compusi organici organic bacteriilor
heterotrof organici Fungi
Compozitia mediilor de cultura.Mediile de cultura tre-
buie sa contina nutrientii necesari dezvoltarii microorganisme-
lor intr-o forma usor accesibila.Sursele de carbon pentru microorganismele litotrofe sunt
dioxidul de carbon, carbonatii si bicarbonatii iar pentru cele
organotrofe monoglucidele (glucoza, fructoza, galactoza),
diglucide (maltoza, zaharoza, lactoza), poliglucide (amidon,
celuloza, pectina) precum si alte surse de carbon (glicerol,
alcooli, acizi organici, aminoacizi).
Pentru cultivarea levurilor se folosesc musturi cu glucidesimple, diglucide si dextrine cu masa moleculara redusa.
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
21/137
21
Surse de azot. Azotul este furnizat microorganismelor
litotrofe sub forma de azotati, azotiti, azot liber sau amoniu iar
pentru cele organotrofe aminoacizii, peptonele si chiar proteinele.
Pentru dezvoltarea bacteriilor de putrefactie si a muce-gaiurilor, este necesara prezenta initiala a unor surse de azot
usor asimilabile (aminoacizi, peptone) iar pentru levuri, care nu
pot metaboliza substantele proteice complexe se recomanda
utilizarea ureei, peptonei ca substante organice si a sulfatului
de amoniu din categoria substantelor anorganice.
Sarurile minerale, in cantitati mici au un efect stimulator,
iar in cantitati mari un efect toxic.
Mediile de cultura trebuie sa furnizeze si fosfor, care
poate fi cel mai usor de asimilat din fosfati.Fosfatii au si rol de
substante tampon, ceea ce nu permite variatii mari de pH a me-
diilor de cultura.
Sulful de regula provine din sulfitul de fier sau magne-
ziu.
Asimilarea sarurilor minerale de catre microorganisme
in ordine descrescatoare este urmatoarea: fosfati, sulfati,azotati, carbonati.
Factorii de crestere sunt substante de care microorga-
nismele au nevoie pentru dezvoltare si pe care nu sunt capabile
sa le produca singure.Au functii specifice in procesele de bio-
sinteza.
Cei mai cunoscuti factorii de crestere sunt:bazele
purinice si pirimidinice pentru sinteza acizilor nucleici,
aminoacizii necesari pentru sinteza proteinelor si vitaminele curol de coenzime pentru enzime.
Microorganismele cele mai putin pretentioase sub raportul
nutrientilor din mediile de cultura sunt mucegaiurile urmate de
levuri, bacteriile gram pozitive si bacteriile gram negative.
Din punct de vedere al starii de agregare mediile de cul-
tura pot fi lichide si solide.
Mediile lichide se utilizeaza pentru obtinerea de biomasasau pentru producerea unor compusi metabolici valorosi.
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
22/137
22
Mediile solide sunt folosite pentru izolarea, obtinerea de
culturi pure, identificarea si numararea microorganisme-
lor.Mediile solide se obtin prin utilizarea unui agent de solidifi-
care intr-un mediu lichid. Cel mai utilizat fiind agarul, unhidrocoloid produs de alge si care are propietatea de a se topi la
1000C si de a se solidifica la 40
0C. Nu este metabolizabil de
microorganisme.
Dupa compozitia chimica mediile de cultura pot fi cu o
compozitie bine definita sau cu o compozitie nedefinita.
Mediile cu o compozitie bine definita, sunt medii sintetice,
obtinute din substante chimice pure, pentru care se cunoaste
exact compozitia chimica, si reprezinta medii minimale
utilizate pentru studiul necesitatilor nutritionale, a
proprietatilor metabolice, fiziologice.
Mediile cu compozitia chimica nedefinita sunt realizate
cu ajutorul materialelor de origine biologica (sange, lapte,
extract de carne, extract de malt, etc).Aceste medii se utilizeaza
pentru cultivarea bacteriilor cu necesitati nutritionale complexe.
Dupa scopul in care sunt utilizate mediile de cultura potfi:medii generale, medii selective, medii diferentiale si medii
de imbogatire.
Mediile generale: permit cresterea mai multor grupe de
microorganisme.Ca de exemplu mediul cu extract de malt,
mediul Sabourd si mediul Czapeck pentru dezvoltarea fungilor
sau mediul PCA (Plate Count Agar) un mediu pe baza de
peptona, ce permite dezvoltarea mai multor tipuri de bacterii.
Mediile selective: contin un component capabil sa inhibedezvoltarea microorganismelor nedorite si sa favorizeze
cresterea unui singur tip de microorganisme.Mediul BBLV
(Bulion Lactoza Bila verde Briliant) este un mediu selectiv
pentru coliformi.Prezenta sarurilor biliare inhiba dezvoltarea
bacteriilor ce nu fac parte din grupa coliformilor.Mediile diferentiale, reprezinta o categorie speciala a
mediilor selective, care permit diferentierea unor microorga-nisme intre ele pe baza caracteristicilor lor metabolice.
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
23/137
23
De exemplu pentru identificarea lui S.aureus se
utilizeaza un mediu cu o concentratie ridicata de sare, pe care
stafilococii o pot tolera, manitol ca sursa de glucide fermentes-
cibile si un indicator de pH.Un asemenea mediu poate diferentia S.aureus-specie to-
xicogena de S.epidermidis-specie netoxigena.Fermentareamanitolului de catre S.aureus produce acid care va producemodificarea culorii indicatorului de pH (aparitia unui halou injurul coloniilor de S.aureus. Speciile de S.epidermidis nufermenteaza manitolul deci nu se va forma halou in jurul colo-niilor).
Mediile de imbogatire contin componente care le suntnecesare anumitor microorganisme si care nu pot fi folosite de
altele sau au chiar efect inhibitor asupra altora, situatie in care
mediul de imbogatire este si selectiv.
Cunoasterea compozitiei chimice a mediilor de cultura,
corespunzatoare cerintelor nutritionale ale microorganismelor
prezinta importanta nu numai pentru cultivarea bacteriilor in
laborator ci si in practica industriala (biotehnologie), deoarece
permite reglarea activitatii microorganismelor in directia
obtinerii de biomasa sau a unor produsi de metabolism.
Influenta compozitiei chimice a alimentelor asupra
dezvoltarii microorganismelor. Carnea si produsele din
carne, laptele si derivatele sale sunt produse foarte nutritive, pe
cand unele produse vegetale, cum este varza, sunt sarace in
asemenea substante.Pentru a favoriza multiplicarea microbianasubstantele nutritive din aliment trebuie sa fie intr-o forma uti-
lizabila, degradabila.Unele componente din alimente sunt re-
zistente la atacul microorganismelor sau pot fi degradate numai
de acelea care elaboreaza enzime specifice.
Ca de exenplu:degradarea initiala a structurilor vegetale
este produsa numai de microorganismele care secreta celulaze
si pectinaze, enzime, care depolimerizeaza polizaharidele din
peretele celulelor si elibereaza componente cu masa moleculara
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
24/137
24
mica, metabolizabile de microorganismele cu echipament
enzimatic mai sarac.
Microflora care se dezvolta initial pe suprafata carnii
utilizeaza glucoza si riboza, apoi lactatul rezultat din glu-coza.Rezulta in acest mod o cantitate mare de energie folosita de
microorganismele proteolitice ce hidrolizeaza proteinele complexe
cu molecule mari in compusi cu molecule mici utilizabili si de
microflora cu un echipament enzimatic mai putin dotat.
Alimentele, sub actiunea echipamentului enzimatic pro-
priu si a celui microbian isi modifica compozitia chimica si
structura devenind accesibile pentru o gama mai larga de mi-
croorganisme.
In acelasi timp, cerintele nutritive ale unei grupe de mi-
croorganisme se pot schimba in raport cu conditiile intalnite in
aliment.Astfel, unele devin mai pretentioase sub raport nutritiv
la temperaturi mai ridicate sau la valori mai mici ale apei active.
Este unanim cunoscut faptul ca profilul microbian domi-
nant al unui aliment este determinat de compozitia chimica a
acestuia. In lapte si produsele lactate predomina Entero-bacteriaceele lactozo pozitive, pe cand in majoritatea celorlalte
alimente predomina tipurile lactozo negative.
Proteoliza si glicoliza sunt produse in mod obisnuit de
flora de alterare a alimentelor, lipoliza este mai putin obisnuita.
Aceasta situatie se datoreaza faptului ca substraturile proteice
si hidrocarbonate sunt deseori solubile, deci existente in faze
apoase a alimentelor si accesibile enzimelor microbiene extra si
intra celulare. Grasimile sunt relativ insolubile in faza apoasadin aliment si deci mai greu accesibile enzimelor extra celulare
ale microorganismelor.Proteinele cu molecula complexa sunt descompuse de
putine microorganisme si nu pot constitui o sursa de azot.Celemai rezistente proteine la atacul microbilor sunt: cheratina,elastina si colagenul.
Alterarea proteolitica a carnii si a unor preparate din
carne nu se poate realiza decat de microorganismele care
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
25/137
25
elaboreaza colagenaza.Aceasta enzime poate degrada mem-
brana fibrelor musculare, astfel incat continutul acestora devine
accesibil pentru numeroase specii microbiene.Colagenaza este
elaborata de specii din genurile Clostridium si Pseudomonas.Descompunerea proteolitica este un proces complex la
care participa numeroase specii microbiene cu profiluri meta-
bolice variate, astfel incat rezultatul ei consta intr-un amestec
de metaboliti intalniti aproape constant:amoniac, hidrogen
sulfurat, indol, scatol, mercaptan. Daca proteoliza este produsa
numai de o anumita specie microbiana cu profil metabolic
specific, atunci si in produsii finali va predomina un anumit
compus metabolic ce va imprima produsului un miros particu-
lar: amoniacal in cazul speciilor de Pseudomonas, de hidrogen
sulfurat, de branza stricata, de corn ars-in cazul unor
Clostridii.
Prezenta hidratilor de carbon intr-un aliment intr-o can-
titate mai mare de 10% intarzie sau anuleaza descompunerea
proteica, determina o economie de proteina (protein sporing).
In aceste cazuri alterarea alimentului va avea caracterfermentativ cu formare de acizi ce coboara pH-ul alimentului
pana la valori inhibitoare pentru microorganismele proteolitice.
Se produce o stabilizare a microflorei din produs ca la
branzeturile fermentate sau salamurile crud uscate.
Temperatura alimentului influenteaza activitatea meta-
bolica a microorganismelor.La temperaturi mai mari de >220C
microorganismele desfasoara o activitate dominant glicolitica,
pe cand la temperaturi in jur de 120C activitatea dominanta estede proteoliza a aminoacizilor..
Prezenta vitaminelor in alimente in special a celor de
complexul B este necesara pentru dezvoltarea unor microorga-
nisme. Ele reprezinta factori de crestere.
Prezenta sau absenta vitaminelor determina profilul mi-
crobian ce se dezvolta in aliment.In fructele lipsite de vitami-
nele din complexul B, se vor dezvolta la inceput numai levuri
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
26/137
26
si mucegaiuri capabile sa sintetizeze asemenea vitamine.In
salamurile crude, ca si in alte preparate in care exista vitamina
B se vor dezvolta prioritar lactobacilii.
Toate alimentele contin saruri minerale suficiente pentrumultiplicarea microorganismelor. In substraturile lipsite complet
de saruri minerale, microorganismele nu se pot dezvolta. S-a
observat ca unele sucuri din fructe complet demineralizate prin
schimburi de ioni rezista mai mult la atacul levurilor.
I.2. Compusi naturali antimicrobieni si structurile deprotectie ale alimentelor
Alimentele contin in mod natural o serie de compusi cuproprietati antimicrobiene (bacteriostatice sau bacteri-cide).Acesti compusi au un spectru de actiune asupra tuturor,microorganismelor sau numai asupra unor categorii de orga-nisme (gram pozitiv, gram negativ, fungi sau drojdii).
Compusi antimicrobieni din produsele de origineanimala
Ouale contin mai multe proteine cu efect inhibant, c elemai multe se gasesc in albus. In galbenus se gaseste oimunoglobina. Proteinele cu efect bacteriostatic din albus sunt:lizozimul (enzima litica, activa fata de bacteriile gram pozitive),avidina (glicoproteina care se combina cu biotina pe care o face
indisponibila, conferind un efect bacteristatic), ovotransferinasau conalbumina (glicoproteina al carei efect bacteriostatic estedeterminat de capacitatea de a lega ionii de fier).
Imunoglobulina din galbenus, contine cateva clase deanticorpi ce au proprietatea de a inhiba cresterea microorga-nismelor prin reactii de precipitare.
Laptele contine o serie de compusi cu efectantimicrobian: sistemul lactoperoxidazic alcatuit din
lactoperoxidaza, tiocianat si peroxid de hidrogen.Lactoperoxidaza este o enzima abundenta in lapte, rezista la
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
27/137
27
pH-ul acid=3 din sucul gastric si partial la temperatura de71,7
0C timp de 15 secunde (Directiva Consiliului Europei pre-
vede ca laptele trebuie pasteurizat la 71,70C timp de minimum
15 secunde). Tiocianatul este un compus natural al lapte-lui.Peroxidul de hidrogen provine din actiunea bacteriilor lac-tice (lactobacili, streptococi) si se gaseste in cantitati mici.
Lactoperoxidaza oxideaza tiocianatii. Produsiiintermediari de oxidare confera efectul antimicrobian alsistemului. Oxidarea gruparilor tiolice (
-SH) ale enzimelor si
proteinelor are importanta cruciala in efectul bacteriostaticsi/sau bactericid al sistemului.
Efectul sistemului lactoperoxidazic (L.P.) asupra bacte-riilor poate fi reversibil sau ireversibil.Multe bacterii gram po-zitive (streptococi, lactobacili) sunt inhibate de sistemulLP:capacitatea de a se recupera in urma inhibarii depinde deconditiile de mediu (pH, temperatura) si de tulpina.
Bacteriile gram negative (E.coli, Salmonella, Listeria,Campylobacter) sunt distruse de sistemul LP.
Lactoferina este o proteina din grupa transferinelor ca-
pabila sa lege ionii de fier.Este secretata de glanda mamara siare rol antimicrobian.Acest efect se datoreaza blocarii fieruluiceea ce il face indisponibil bacteriilor, cat si modificariipermeabilitatii membranei bacteriilor gram negative.Laptelemai contine si lizozim.
Carneacontine si ea o serie de compusi cu efect inhibitor:- acidul lactic acumulat dupa taierea animalelor are efect
inhibant prin pH-ul scazut imprimat mediului (dupa moartea
animalului are loc o activitate glicolitica anaeroba cu formarede acid piruvic, care este transformat in acid lactic).In prezenta acidului lactic, carnea manifesta o rigiditate
(rigor mortis). Pe durata acestei stari carnea este protejata deactiunea microorganismelor.
Continutul sangelui in properdina, hematina,complement, diversi anticorpi confera carnii reduse proprietatibacteriostatice.
Multe din aceste substante antimicrobiene sunt termola-bile, deci se inactiveaza in urma tratamentelor termice sau
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
28/137
28
odata cu prelungirea termenului de stocare a alimentelor. Deaceea, importanta acestor substante ca factori limitatori aproliferarii microbiene este redusa si de scurta durata, iar la
alimentele intens poluate este nesesizabil.
Compusii antimicrobieni din plantePlantele contin o gama variata de compusi cu actiune
antimicrobiana.Se apreciaza ca exista aproximativ 14000 deplante cu potential de a produce compusi antimicrobieni.Astfel: ovazul produce avecina. Avecinele sunt un grup desopanine triterpenoidice ce confera plantei rezistenta la
mucegai. Mandarinul si grapefruitul produc flavone cuproprietati fungistatice. Cartoful produce solanina, iar plantade tomate produce alfa-tomatina-saponina, steroida ce oprotejeaza fata de fungii patogeni. Plantele aromaticecondimentare contin de asemenea compusi cu proprietatiantimicrobiene.
In tabelul Nr. 3 prezentam cativa compusi vegetali cu ac-tivitate antimicrobiana.
Tabelul Nr.3 (dupa Nicolau 2006)
Compusi vegetali cu activitate antimicrobiana
Compusul Planta Compusul Planta
Aldehida Scortisoara Carvacro Chimion
cinamica
Acid cafeic Cafea Eugenol Cuisoare
Acid siringic Mustar Linalol Citrice
Alicina Usturoi Lupulon Hamei
Cafeina Cafea Mentol Menta
Catehine Ceai Timol Cimbru,
Oregano
Cumarina Cumina Vanilina Vanilie
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
29/137
29
Ardeiul iute contine capsicidina cu proprietatiantimicrobiene.Usturoiul prezinta actiune antibacteriana siantifungica datorita alcinei, cu activitate oxidativa si
reactivitate fata de gruparile tiolice.Ceaiul (Camellia sinesis)prezinta in vitro proprietati antibacteriene si antivirale datoratecatehinelor si polifenolilor.
Polifenolii din ceai inhiba cresterea si aderenta luiPorphyromonas gingivalis la celulele epiteliale din cavitateabucala.
Substantele active din citrice si plantele aromate (cimbru,busuioc, menta, ceapa, cuisoare) intarzie cresterea lui S.aureus,
bacteria cea mai utilizata in studiile de activitate antimicrobianaa uleiurilor esentiale.C.botulinum, C.sporagenes si C.perfringenssunt inhibate de uleiurile esentiale din usturoi, ceapa, cimbru,scortisoara, piper negru si ardei iute.
Uleiul esential din menta prezinta o activitateantimicrobiana moderata fata de Listeria monocytogenes intimp ce uleiurile esentiale din scortisoara, cuisoare, cimbruprezinta un efect intens.
Cresterea salmonelelor este inhibata de uleiurileesentiale din busuioc, cimbru, dafin, coriandru, citrice,migdale, cuisoare, scortisoara si piper.
Efectul antimicrobian al comdimentelor si planteloraromatice, se apreciaza pe baza concentratiei minime (CIM)fata de un microorganism si este greu de cuantificat deoarece:
-concentratiile de condimente variaza de la un aliment laaltul
-eficienta condimentelor (substantele lor active), variazain functie de compozitia alimentului in care au fost adaugate.De exemplu, in laborator, pe mediile de cultura in care s-a
adaugat ulei esential de menta, cresterea S.enteridis si a Listerieimonocytogenes a fost inhibata, iar in salata tzatziki (pH 4, 2),pate (pH 6) si salata de icre (pH 5) la care s-a adaugat uleiesential de menta efectul inhibant s-a micsorat semnificativ.
O situatie asemanatoare s-a constatat si la uleiul esential
de busuioc si sosul de carne fata de S.typhymurium.In generalcondimentele manifesta o eficienta mai redusa in alimente
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
30/137
30
decat in mediile de cultura, iar extractele lor sunt mai putin in-hibitorii decat ele insele deoarece substantele volatile nu se maielibereaza (Jai 1992).
Bacteriile gram pozitive sunt mai sensibile la actiuneacompusilor antimicrobieni din alimente decat bacteriile gramnegative. Fungii sunt mai sensibili decat bacteriile gram negative.
Compusi cu efect antimicrobian produsi de microor-ganisme
Microorganismle pot sintetiza o serie de compusi cuproprietati antimicrobiene.Printre acesti compusi se numara:
-acizii organici: acidul lactic si acidul acetic produsi prinfermentatia lactica de culturile starter utilizate la fabricareabranzeturilor si a salamurilor crud uscate.Acesti acizi deter-mina prin scaderea pH-ului produselor respective, inhibareabacteriilor coliforme, a salmonelelor, listeriilor, stafilococilor sia clostridiilor.
Eficienta acestei inhibari depinde de tipul de microorga-nisme, nivel de contaminare, viteza de fermentare si durata pro-
cesului.Adaugarea unei cantitati de zahar produce crestereacantitatii de acizi formata.Acizii organici distrug membrana celulara si inactiveaza
enzimele.Deoarece acizii organici nu se gasesc in forma disoci-ata in mediile de cultura, pentru aprecierea cantitatii de aciziformati de culturile lactice se recomanda determinarea aciditatiititrabile si nu a pH-ului.
-diacetilul (2, 3 butan dioda) si formele sale reduse
(acetoina si 2, 3 butan diolul) sunt produsi ai metabolismuluiglucidic.Valoarea optima a pH-ului pentru producerea dediacetil este 4, 5-5, 5.Diacetilul actioneaza inhibitor laconcentratii ridicate mai puternic asupra bacteriilor gram nega-tive drojdiilor si a mucegaiurilor.
-ruterina (3-hidroxipropionaldehida) este produsa delactobacilii heterofermentativi in metabolizarea anaeroba a gli-cerolului sau gliceraldehidei . Prezinta un spectru larg
antimicrobian (levuri, mucegaiuri, protozoare, bacterii grampozitive si gram negative).
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
31/137
31
-antibioticele sunt metaboliti secundari produsi demicroorganisme cu proprietati bacteriostatice si/sau bactericidefata de altele decat cele ce i-au produs.Unele mucegaiuri din
genul Penicillium produc peniciline, unele mucegaiuri dingenul Cephalosporium-cefalosporine, bacteriile din genulStreptomyces produc streptomicine, kanamicine, neomicine sitetracicline iar bacteriile din genul Bacillus produc bacitrocina,polimixina.
Toxicitatea antibioticelor este selectiva datorita faptuluica acestea actioneaza asupra unor structuri specifice procario-telor sau eucariotelor.A se vedea tabelul Nr.4.
Tabelul Nr.4
Clase de antibiotice si categorii de celule tinta
(Stanier, 1977)
Clasa de Mod de actiune Activitate manifestata fata de
Antibiotice
procariote eucariote
Peniciline Blocheaza sinteza peptido- + -
glicanului constituent al
peretelui celular
Antibiotice Se combina cu sterolii din - +
polienice membrane celulara
afectandu-i permeabilitatea
Glutaramide Blocheaza sinteza
proteinelor la nivelul - +
ribozomilor 80 S
Aminoglicozide, Blocheaza sinteza
tetracycline, proteinelor la nivelul + -
macrolide, ribozomilor 80 S
cloramfenicol
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
32/137
32
-bacteriocinele sunt substante de natura proteica si spec-
tru mai larg sau mai ingust, in functie de structura lor chi-
mica.Exista numeroase bacteriocine ca de exemplu nizina,
pediocina, enterocina, lactacina.-toxinele Killer sunt substante de natura proteica pro-
duse de drojdii cu spectru antifungic ingust, actioneaza tot asu-
pra drojdiilor, chiar asupra speciilor aceluiasi gen.Toxinele
produc ruperea peretelui celulelor de natura gluconica, intr-un
interval de pH foarte ingust 4, 6-4, 8, cu pierderea ionilor din
celula si in final moartea celulelor.
-etanolul este un produs final al glicolizei, are efect inhi-bitor pentru toate microorganismele, prin afectarea structurii
membranei celulare.
Structurile de protectie a alimentelor
Dezvoltarea si multiplicarea microorganismelor este
influentata si de structura fizica si biologica a alimente-
lor:starea lichida sau congelata a apei din aliment, distributia
fazei apoase in emulsii, prezenta unor bariere biologice.Substraturile lichide cu apa activa 0, 75-0, 62 (siropuri
de zahar) permit dezvoltarea levurilor, dar acestea nu se pot
dezvolta in produse solide cu aceasi valoare a apei
active.Aceste produse vor fi alterate de fungi, deci pentru
conservarea acestora se impune crearea unui mediu anaerob.
Invelisurile naturale ale structurilor morfologice ale
plantelor si animalelor constituie o bariera in calea dezvoltarii
microorganismelor.Intre aceste structuri se numara invelisul
semintelor (testa), coaja nucilor si a alunelor, coaja fructelor si
a unor legume.Coaja si membrana cochiliera la oua, pielea la carcasele
de pasari si solzii la peste nu permit patrunderea microorga-nismelor in straturile profunde.Aceste structuri au insa sipuncte slabe, fisuri (stomate in cuticula fructelor si legumelor,
pori in coaja oualelor) prin care microorganismele pot patrundein interiorul elementelor protejate.Structurile de protectie pot fi
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
33/137
33
deteriorate in timpul recoltarii, transportului sau depozitarii lor,ceea ce faciliteaza patrunderea microorganismelor.
Pe langa aceasta microorganismele poseda sisteme en-
zimatice capabile sa penetreze aceste bariere naturale.Carnea in carcasa, refrigerata, se altereaza intr-un timp
mai indelungat decat aceeasi carne taiata in piese sau tocata.Cucat gradul de maruntire este mai mare, cu atat vor aparea mairepede fenomenele de alterare microbiana.In carcasa tesutulmuscular este protejat de fascii, iar miofibrelele, suntadapostite in sarcolema lor.In conditiile de igiena fasciile sezvanta si formeaza la suprafata carcaselor o pelicula uscata cu
activitatea apei scazuta, ce are rol protector.Aceasta cu atat maimult cu cat alterarea carnii refrigerate este produsa de bacteriigram negative care nu se dezvolta la valori mici ale apei active.
La carnea transata, tocata, dispare integritatea fasciilor asarcolemei, suprafata de actiune a bacteriilor creste, iar o partedin sucul interfibrilar devine accesibil direct microflorei deputrefactie, ceea ce explica alterarea mai rapida.
I.3 Activitatea apei
Apa este utilizata de microorganisme ca solvent pentru
nutritienti, ceea ce permite transportul lor in citoplasma si ca
agent chimic in reactiile metabolice.
Numeroase molecule si macromolecule prezente in ali-
mente poseda grupari functionale (-OH, -COOH, -NH2si SH)
cu afinitate pentru apa pe care o fixeaza prin legaturi intermo-leculare.
Moleculele de apa fixate prin legaturi chimice nu vor fi
disponibile pentru metabolismul celulelor microbiene din ali-
mente.
Spre deosebire de umiditate, care reprezinta continutul
procentual de apa al unui mediu, aliment, activitatea apei este o
masura a cantitatii de apa libera din acel mediu, aliment.
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
34/137
34
Pentru a evalua dezvoltarea microorganismelor sau acti-
vitatea enzimelor este necesar sa se cunoasca valoarea
activitatii apei, si nu a umiditatii.
Disponibilitatea apei dintr-un mediu de cultura, alimentpentru transferul de substante si reactii chimice este exprimat
prin activitatea apei (aw).Acest parametru ia valori de la 0 la 1
si se poate calcula dupa formula:raportul dintre presiunea de
vapori a solutiei (p) si presiunea de vapori a apei pure (po)
aw = pop
Activitatea apei este corelata cu umiditatea relativa a ae-rului, cu concentratia solvatilor, cu continutul de apa si tempe-ratura produsului.
Membrana celulara este semipermeabila, fapt ce permite
procese de osmoza (difuzia unui solvent dintr-o solutie mai
diluata spre una mai concentrata pana la izotonie).
Cand celulele microorganismelor sunt plasate in medii
hipotonice (presiune osmotica scazuta, bogate in apa libera),apa patrunde in celula determinand fenomenul de turgescenta
(marirea volumului celular).Daca celulele microorganismelor
sunt plasate in medii hipertonice (medii cu presiune osmotica
ridicata, cu continut scazut de apa libera), apa iese din celula
determinand fenomenul de plasmoliza (micsorarea volumului
celular).
Microorganismele se comporta diferit fata de activitatea
apei.Majoritatea microorganismelor se multiplica rapid la va-lori ale apei active de 0, 99-0, 98.Sub 0, 95 valoare apa activa,
bacteriile gram negative scad ca numar si devin dominante
bacteriile gram pozitive.
La valori ale apei active mai mici de 0, 88 dezvoltarea
bacteriilor si a majoritatii levurilor este practic oprita.Se mai
dezvolta doar mucegaiurile.Nu s-a observat producerea de
aflatoxine in substraturi cu valori ale apei active mai mici de 0,
83.
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
35/137
35
Microorganismele care se pot multiplica in produse cu
valori ale apei active sub 0, 90 se pot clasifica astfel:
-halofile:cele adaptate la concentratii mari de NaCl.Ele
pot creste pana la valori ale activitatii apei de 0, 75.-osmofile:cele adaptate la concentratii mari de glucide
-xerofile:cele adaptate sa se dezvolte in medii cu un
continut scazut de apa libera.
In tabelul Nr.5 se prezinta valorile activitatii apei la care
se pot dezvolta diverse microorganisme, dupa Jay (1992) citat
de Anca Nicolau (2006)
Valorile din tabel sunt orientative, ele fiind dependente
si de alti factori ca de exemplu:
-domeniul de apa activa in care se pot multiplica micro-
organismele este mai larg la temperatura optima de dezvoltare
-prezenta nutrientilor in cantitati optime dezvoltarii,
largeste domeniul de apa activa in care microorganismele se
pot multiplica
-in conditii de temperatura si pH nefavorabile dezvoltarii
microorganismelor, acestea au nevoi de cantitati sporite de apalibera
-natura substantelor ce determina scaderea apei active
influenteaza valoarea minima a acestui parametru pentru
cresterea microorganismelor.
In tabelul Nr.6 prezentam dupa Nicolau (2006) valorile
aproximative ale apei libere din cateva produse alimentare.
Proprietatea inhibitoare a valorii reduse a apei libere din
alimente asupra inmultirii microorganismelor este folosita inpractica de productie pentru stabilizarea microbiana a unor
produse alimentare, in vederea conservarii lor pe perioade
lungi de timp.Reducerea continutului de apa libera se poate
realiza prin:sarare (uscata si umeda), adaugare de siropuri de
zahar, uscare (la soare, cu aer cald, prin pulverizare, etc),
liofilizare, concentrare.
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
36/137
36
Tabelul Nr.5
Valori ale activitatii apei la care
se pot dezvolta microorganismele
Microorganismul aw
Bacterii > 0, 9
Clostridium botulinum 0, 97
Pseudomonas spp 0, 97
Acinetobacter spp 0, 96
Escherichia coli 0, 95
Enterobacter aerogenes 0, 95Vibrio parahaemolyticus 0, 94
Bacillus subtilis 0, 90
Staphyloccocus aureus 0, 86
Holobacterium spp. 0, 75
Drojdii > 0, 87
Candida utilis 0, 94
Candida scotii 0, 92Saccharomyces cerevisiae 0, 90-0, 94
Rhodotorula 0, 90
Trichosporon pullulans 0, 61
Zygosachharomyces rouxii 0, 62
Mucegaiuri > 0, 7
Botrytis cinerea 0, 93Rhizopus 0, 93
Fusarium 0, 90
Mucor 0-0, 9
Penicillium expansum 0, 85
Alternaria citri 0, 84
Aspergillus flavus 0, 78
Aspergillus glaucus 0, 70
Xeromyces bisporus 0, 61
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
37/137
37
Tabelul nr. 6
Valoarea aproximativa a activitatii apei
in cateva produse alimentare
Aliment aw Aliment aw
Carne de vita 0,990-0,980 Rosii 0,991
Carne de porc 0,990 Mere 0,980
Peste 0,994-0,900 Cirese 0,997
Produse din 0,995-0,850 Struguri 0, 986-0,963
carne uscate
Lapte 0,095 Lamai 0,984
Morcovi 0,989-0,983 Pepeni galbeni 0,991-0,988
Castraveti 0,998-0,983 Piersici 0,985
Ciuperci 0,995-0,989 Dulceata 0,800-0,750
Cartofi 0,985 Cereale 0,700
I.4 Aciditatea si PH-ul
Aciditatea unui mediu de cultura sau a unui aliment este
apreciata de cele mai multe ori prin determinarea valorii pH-
ului si nu prin masurarea ei.
In microbiologie, valoarea pH-ului nu este intotdeauna
suficienta pentru a defini conditiile fiziologice ale mediului,
caci proprietatile intrinsece ale moleculelor acizilor prezenti
pot influenta direct microorganismele din mediu.
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
38/137
38
Acizii de origine vegetala (citric, tartric si malic), nu au
proprietati antimicrobiene intrinsece, pe cand altii de origine
microorganica (lactic, acetic) au aemenea proprietati destul de
pronuntate.Ph-ul se defineste drept logaritmul negativ al
concentratiei ionilor sau protonilor de hidrogen.
pH = -log10(H+)
Aciditatea titrabila este cantitatea de solutie 0, 1 N de
NaOH necesara pentru a neutraliza o solutie, raportata la suta.Acizii foarte puternici se disociaza aproape in intregime
in solutii ceea ce explica faptul ca ei coboara mai mult pH-ul
unei solutii fata de acizii slabi.
Microorganismele dintr-un mediu acid sunt afectate pe
de o parte de ionii liberi de hidrogen (H+), adica de pH, iar pe
de alta parte de concentratia acizilor slabi nedisociati prezenti
in mediu, adica de aciditate.Acizii slabi( acetic, lactic) sunt
metabolizati in interiorul celulelor microbiene, punand in liber-tate ioni de hidrogen, ce determina acidifierea interiorului celu-
lei microbiene, inhibarea metabolismului si moartea celule-
lor.Alti acizi nu sunt metabolizati de celule si nu pot determina
acidifierea continutului celular.
Valoarea pH-ului citoplasmei este in mod normal 7-7, 2
atat la procariote cat si la eucariote.Celula microbiana are ca-
pacitatea de a-si regla pH-ul intern.
Microorganismele se dezvolta intr-un domeniu de pH
delimitat de valori maxime si minime, dar prefera anumite va-
lori optime.
Dupa datele din literatura de specialitate prezentam in ta-
belul nr.7 valorile de pH la care se pot dezvolta unele microor-
ganism din alimente
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
39/137
39
Tabelul Nr.7
Valorile de pH la care se pot dezvolta
unele microorganisme din alimente
Microorganism pH
minim maxim optim
Mucegaiuri 1, 5- 3, 5 8-11 4, 5-6, 8
Drojdii 1, 5-3, 5 8-8, 5 4, 5-6, 5
Bacterii 4, 5 11 6, 5-7, 5
Zymomonas lindneri 3, 5 7, 5 5, 5-6, 0
Staphylococcus aureus 4, 2 9, 3 7, 0-7, 5
Escherichia coli 4, 4 9, 0 6, 0-7, 0
Erviwinia carotovora 5, 6 9, 3 7, 1
Streptococcus pneumonia 6, 5 8, 8 7, 8
Nitrobacter sp. 6, 6 10 7, 6-8, 6
Majoritatea bacteriilor se dezvolta in medii cu pH cuprins
intre 4, 5-11 dar prefera mediile cu pH intre 6, 5-7, 5.Drojdiile
se dezvolta in intervalul de pH 1, 5-1, 8 iar mucegaiurile 1, 5-
11, pH-ul optim pentru ambele categorii fiind 4, 5-6, 5. In
functie de valorile pH-ului la care se pot dezvoltamicroorganismele se clasifica in:
-acidofile-se dezvolta optim la pH-uri mai mici de 3
-acidotolerante-se pot dezvolta la pH-uri mai scazute de
4 cu optim la 5, 5-6, 5
-alcalotolerante-se pot dezvolta la pH-uri mai mici de 9
cu optim 6, 5-7, 5
-alcalofile-se pot dezvolta la valori de pH peste 10 cu
optim 11
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
40/137
40
Limitele de pH in care se dezvolta microorganismele,
prezentate de literatura de specialitate nu trebuie considerate ca
valori absolute, deoarece ele depind si de alti factori pre-
cum:natura acidului ce determina pH-ul, temperatura mediului,starea celulelor.prezenta in mediu a anumitor nutrienti in
anumite concentratii.
In tabelul Nr.8 prezentam valorile pH-ului din unele
alimente dupa Anca Nicolau (2006)
Tabelul Nr.8
Valorile pH-ului din unele alimenteAliment pH Aliment pH
Fructe Legume
Mere 2, 9-3, 3 Fasole 4, 6-6, 5
Banane 4, 5-4, 7 Varza verde 5, 4-6
Smochine 4, 6 Morcovi 4, 9-5, 2
Prune 2, 8-4, 6 Conopida 5, 6
Pepene rosu 5, 2-5, 6 Telina 5, 7-6
Pepene galben 6, 3-6, 7 Ceapa 5, 3-5, 8
Struguri 3, 4-4, 5 Cartofi 5, 3-5, 6
Portocale(suc) 3 Tomate 4, 2-4, 3
Grapfruit (suc) 3, 4-4, 5 Spanac 5, 5-6
Produse lactate Peste si fructe de mare
Unt 6, 1-6, 4 Peste( cele mai multe specii) 6, 6-6, 8
Lapte 6, 3-6, 5 Scoici 6, 5Smantana 6, 5 Crab 7
Branza Chedar 4, 9/5, 9 Somon 6, 1-6, 3
Carne Ton 5, 2-6, 1
Vita (tocata ) 5, 1-6, 2 Creveti 6, 8-7
Vitel 6
Pui 6, 2-6, 4
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
41/137
41
Dezvoltarea microorganismelor este influentata de pH
prin actiunea acestuia asupra:
-mediului de cultura.Echilibrul ionic mai ales ai celor
metalici (Mg, Zn) modifica disponibilitatea anumitor nutrientidin mediul de cultura.
-permeabilitatii plasmalemei, care este afectata de
variatia concentratiei de ioni de H+si OH
-din mediu, ceea ce
afecteaza transportul de substante prin aceasta membrana.
-activitatea metabolica, care este optima la un anumit pH
si perturbata de variatiile de pH ale citoplasmei.
In practica, prin scaderea pH-ului se asigura inhibarea
dezvoltarii microorganismelor deci conservarea alimentelor .
Acidifierea alimentelor se poate realize prin :
-acidifiere naturala, cel mai ades fermentatia lactica,
determinata de bacteria lactice ( Lactobacillus ) care se
intalneste la fabricarea unor sortimente de branzeturi, la
fabricarea preparatelor din carne asa-zise crud-uscate, la
legumele murate.
-acidifiere artificial prin adaugare de acizi organic ( ace-tic, lactic, citric, gluconic ) utilizati mai ales pentru a scadea
PH-ul sub 4, 6 in vederea prevenirii germinarii sporilor de C.
Botilinum si a aplicarii unor tratamente termice mai moderate.
-acidifierea mixta, care combina efectul aciditatii rezul-
tat dijn fermentatii cu actiunea unui acid adaugat in aliment.
I.5Potentialul de oxido-reducere
Metabolismul celulelor microbiene presupune reactii de
degradare a substratului-catabolism-purtatoare de energie si
reactii de sinteza a materiei vii-reactii anabolice-consumatoare
de energie.Aceste reactii au la baza reactii enzimatice,
determinate de caracteristicile fizico-chimice ale mediului,
printre care si potentialul oxido-reducator.
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
42/137
42
Potentialul de oxido-reducere a unui substrat abreviat
POR, O/R sau Eh poate fi definit prin usurinta cu care acesta
pierde sau castiga electroni.Atunci cand electronii sunt
transferati de la un compus (agent reducator) la altul (agentoxidant) intre cei doi compusi se creeaza o diferenta de
potential electric, ce poate fi masurata:electrometric (exprimata
in V) si colorimetric.
Potentialul oxido-reducator al unui mediu dat reprezinta
logaritmul cu semn schimbat al concentratiei moleculelor de
hidrogen (tensiune de hidrogen)
Eh = -log (H2)
Intr-un mediu cu un anumit pH, care contine produsi
oxidanti (PO) si produsi reducatori (PR) valoarea raportului
PO/PR se poate caracteriza prin notiunea de Eh, care exprima
tensiunea hidrogenului din mediu si oglindeste puterea si inten-
sitatea sistemului reducator.
Potentialul oxido-reducator al unui mediu este determi-
nat de:
-potentialul oxido-reducator al componentelor mediului-rezistenta mediului la schimbarile de potential
-tensiunea de oxigen exercitata de atmosfera (aer) asupra
mediului
-accesul aerului in mediu
Dupa potentialul redox critic necesar multiplicarii si
activitatii metabolice, microorganismele se impart in aerobe,
anaerobe si facultativ anaerobe.
Alimentele contin anumite substante cu capacitatereducatoare cum sunt grupele mercapto-din proteine, acidul as-
corbic, unii cationi si glucide reducatoare.Datorita compozitiei
lor chimice, a pH-ului, a modului de preparare, alimentele au
potential oxido-reducator diferit, ceea ce influenteaza spectrul
microflorei care se poate dezvolta in ele.
Alimentele umede si compacte, precum carnea si laptele,
sunt medii reducatoare (cu potential de oxido-reducere de -
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
43/137
43
250-200 m.V).In profunzime, ele sunt favorabile dezvoltarii
microorganismelor acidifiante (bacterii lactice, enterobacterii)
sau a celor de putrefactie (clostridii).In schimb, la suprafata,
prezenta oxigenului gazos asigura existenta unui potential deoxido-reducere pozitiv si permite dezvoltarea bacteriilor aerobe
mezofile sau psihotrofe.
Produsele vegetale proaspete, integre, sunt vii si respira
datorita circulatiei aerului in tesuturile lor (prin intermediul
stomatelor si parenchimului lacunar).Potentialul lor de oxido-
reducere este pozitiv, ceea ce permite dezvoltarea
mucegaiurilor in cazul fructelor si legumelor, sau a bacteriilor
aerobe, in cazul legumelor.Cand aceste produse sunt zdrobite,
presate pentru a se obtine piureuri sau sucuri, ori cand sunt
tratate termic se produce o dezaerare, incat mediile respective
capata caracter reducator.In mediile rezultate din fructe se
dezvolta, in aceste conditii levurile fermentative, iar in cele de
legume bacteriile lactice.
Produsele sub forma de pulbere (fainurile de cereale,
praful de oua) in functie de apa libera vor favoriza dezvoltareamucegaiurilor si/sau a bacteriilor aerobe.
Pe baza acestor date specialistii din industria alimentara
aplica o serie de masuri pentru a impiedica dezvoltarea micro-
organismelor si de a prelungi durata de pastrare a alimente-
lor.Aceste masuri constau in:
-modificarea atmosferei din jurul unui produs plasat intr-
un ambalaj (ambalare in atmosfera modificata, ambalare in at-
mosfera controlata, ambalare in vacum)-adaos de substante cu caracter antioxidant
-adaos de enzime (oxidaze):catalaza, peroxidaza.
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
44/137
44
Capitolul II Factorii extrinseci
Factorii extrinseci sunt reprezentati de parametrii carecaracterizeaza mediul ambiant in care are loc dezvoltarea mi-croorganismelor.
Factorii extrinseci pot fi de natura fizica (temperatura,umiditate, continutul de gaze, radiatiile, presiunea), chimica
(substantele chimice adaugate) si mecanici (agitarea,ultrasonarea).Dupa alti autori (Barzoi 1985) acesti factori se pot clasi-
fica in doua grupe:-factori de prelucrare (tratarea termica, iradierea,
substante de conservare)-factori extrinseci (temperatura de depozitare, umiditatea
aerului din spatiul de depozitare, presiunea gazelor din spatiul
de depozitare)Factorii de prelucrare sunt acei factori care intervin inprocesul de prelucrare al alimentelor, care pot contamina supli-mentar alimentele sau pot inhiba sau distruge partial sau inte-gral populatia microbiana prezenta in aliment. Uneori prelucra-rea schimba compozitia chimica a alimentelor, ceea ceinfluenteaza profilul microflorei contaminate.
Am preferat abordarea clasificarii factorilor extrinsecidupa natura lor:fizica, chimica si mecanica.
II.1.Factori fizici
II.1.1.Temperatura
Clasificarea microorganismelor in functie de tempe-
ratura de dezvoltareFiecare specie sau tulpina bacteriana se poate multiplica
numai in anumite limite de temperatura, intre ele situandu-setemperatura optima de dezvoltare, adica temperatura la care
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
45/137
45
timpul/generatie este cel mai mic.Pe baza temperaturilor minime, maxime si optime de
inmultire, microorganismele se pot clasifica in cinci grupe fi-
ziologice, dupa cum se vede in tabelul alaturat.Clasificarea microorganismelor dupa temperatura de
multiplicareIn esenta procesele metabolice ale microorganismelor
sunt influentate in limite destul de stricte de temperatura,specifice fiecarui microorganism.
Efectul temperaturii asupra dezvoltarii microorganismelor
are la baza influenta pe care acest factor o exercita asupra:-starii de agregare a apei (marind sau micsorand dispo-
nibilitatea acesteia)-vitezei reactiilor enzimatice-plasticitatii membranei celulare si a citoplasmei-macromoleculelor (proteine, acizi nucleici) pe care le
poate denatura.Adams si Mos (2000) considera drept limite de crestere
pentru microorganisme -80C si 1000C. Se considera ca la tem-peraturi negative se evidentiaza mai ales activitati matabolicedecat cresteri la bacterii.De exemplu, lipazele si proteazele ex-tracelulare, considerate cele mai termostabile enzime sunt pro-duse in cantitati apreciabile, timp de 21 zile, la temperaturi de-18
0C (Burgeois 1966).
Microorganismele psihrofile, au dat nastere lanumeroase discutii cu privire la limitele de temperatura la care
se dezvolta.Sunt dificil de studiat, greu identificabile.
Grupa termica de microorganismeTemperatura de inmultire 0C
minima optima maxima
Termofile 40 45-55 60-80
Termotrofe (mezotermofile) 15 42-46 50
Mezofile 5-10 30-38 45Psihotrofe -5 25-30 30-35
Psihrofile -15 10 15-20
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
46/137
46
Se intalnesc in reuginile polare, se dezvolta la 00C in 1-2
saptamani si au optimul de crestere in jur de 100C.
Psihotrofele sunt microorganismele cele mai raspandite
in natura si au o semnificatie deosebita in procesele de alterarea alimentelor.Acest fapt se datoreaza regimului termic (4-8
0C),
la care se pastreaza alimentele.Bacteriile psihotrofe apartin grupului de bacterii gram
negative (Pseudomonas, Acinetobacter, Alcaligenes,Flavobacterium, Erwinia, Chormobacterim) dar si celor grampozitive (Lactobacillus). Majoritatea drojdiilor si mucegaiurilorsunt psihotrofe.
Se cunosc si specii de microorganisme patogene(Y.enterocolitica, C.botilinum tip E, L.monocytogenes, S.panama) cu pronuntat caracter psihotrof.
In tabelul Nr.9 sunt prezentate temperaturile cardinalepentru dezvoltarea unor bacterii.
Tabelul nr. 9
Temperaturile cardinale pentru dezvoltarea unor bacterii
(Todar, 2004)Bacteria Temperatura de dezvoltare,
0C
minima optima maxima
Listeria monocytogenes 1 30....37 45
Vibrio marinus 4 15 30
Pseudomonas maltophilia 4 35 41
Thiobacillus novellus 5 25....30 42
Staphylococcus aureus 10 30....37 45Escherichia coli 10 37 45
Clostridium kluyveri 19 35 37
Streptococcus pneumoniae 25 37 42
Bacillus flavothermus 30 60 72
Thermus aquaticus 40 70....72 79
Methanococcus jannaschii 60 85 90
Sulfolobus acidocaldarius 70 75.....85 90
Pyrobacterium brockii 80 102....105 115
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
47/137
47
Adaptarea microorganismelor la temperatura sireactia celulara la stresul termic
Starea de agregare a acizilor grasi din membrana celu-
lara, influenteaza fluiditatea membranei celulare, ceea ceinfluenteaza si fiziologia celulei microbiene.
Bacteriile psihotrofe sunt adapte la temperature scazuteprin continutul ridicat de acizi grasi nesaturati din plasma-lema.Unii psihrofili, in special cei din Antarctica continanumiti acizi grasi nesaturati care nu se intalnesc la altebacterii.Gradul de nesaturare al acizilor grasi se coreleaza cutemperatura de solidificare sau starea de tranzitie termica
(temperatura la care lipidele se topesc sau solidifica).Aciziigrasi nesaturati raman in stare lichida la temperatura scazuta,dar sunt denaturati la temperatura moderata.Psihotrofii auenzime care pot media reactii chimice cu viteze reduse, latemperaturi apropiate de 0
0C (Jai 1992;Anca Nicolau 2006).
Bacteriile termofile contin in membrane acizi grasinesaturati, care raman functionali la temperaturi ridicate, darcare pot solidifica la temperaturi moderate.Membranele bacte-
riilor hipertermofile nu contin acizi grasi nesaturati, ci subunitatirepetitive de fitan (compus din clasa izoprenoidelor, cu cincistraturi de carbon ramificat, saturat).Mai mult, proteinelehipertermofilelor, cele structurale (ribozomale, proteine detransport, enzime) sunt foarte termostabile, datorita unormodificari a structurii primare, si a unui proces de deshidratare.
Socurile reci si socurile termice subletale produc:-perturbari ale cresterii
-sinteza de proteine ale socului termic (heat shockproteins) sau ale socului rece (cold shock proteins)-refaceri de straturi celulare deteriorate-dobandirea termotoleranteiInducerea sintezei proteinelor socului termic este pro-
dusa la 350C-45
0C la mezofile si la 60
0C la termofile.Proteinele
de soc protejeaza proteinele functionale.Adaptarea la diferite temperaturi se produce atat la ni-
velul plasmalemei cat si la nivelul sistemelor enzimatice si debiosinteza a proteinelor.
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
48/137
48
Plasmalema, se compune dintr-un dublu stratfosfolipidic iar functionalitatea acestuia depinde de integritateasi fluiditatea ei.
Exista diferente semnificative in functie de categoriabacteriilor (psihrofile, psihotrofe, termotrofe.etc.) in privintaprocentelor de acizi grasi saturati, nesaturati, etc.
Microorganismele termofile au enzime cu o termostabi-litate superioara celor apartinand mezofilelor (malatde-hidrogenaza si lactatdehidrogenaza).
Lipazele psihotrofelor au o activitate mai mare la tempe-raturi scazute fata de mezofile.
Aplicatiile si semnificatiile factorului temperatura in
microbiologieMicrobiologii se bazeaza pe influenta temperaturii in
examenele microbiologice pentru a evalua numeric o speciemicrobiana.Termostatarea la anumite temperaturi a microorga-nismelor inoculate in placi cu medii de cultura adecvata per-mite izolarea si evoluarea numerica a unor microorganisme.
Ce de exemplu:inocularile realizate din probele de apape mediul PCA (Plate Count Agar) evidentiaza psihotrofii,cand termostatarea placilor se realizeaza la 22
0C si mezofilii,
cand termostatarea se realizeaza la 370C.Psihotrofele au
temperatura maxima de dezvoltare de 150C, de aceea, cand se
urmareste izolarea lor, temperatura de incubare a mediilorinoculate trebuie sa fie de 10
0C.
-optimizarea proceselor biotehnologice.Cultivarea mi-
croorganismelor trebuie realizata la temperaturi optime, fiepentru obtinerea de biomasa, fie pentru obtinerea unormetaboliti valorosi.
-pastrarea culturilor de microorganisme.Culturile pure demicroorgansime sunt pastrate in conditii de refrigerare,congelare sau liofilizare. Durata de pastrare a culturilor inconditii de refrigerare este de 2-3 saptamani, in conditii de con-gelare de 2-3 luni iar sub forma liofilizata este practic nelimi-
tata. In cazurile de congelare sau liofilizare se recomanda utili-
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
49/137
49
zarea de substante ca glucoza, zaharoza, deglicocolul,eritritolul sau polietilenglicolul pentru a mari gradul desupravietuire al celulelor.
-sterilizarea mediilor de cultura, a sticlariei siustensilelor de laborator.Sterilizarea mediilor de cultura serealizeaza cu caldura umeda, la 121
0C timp de 20
minute.Sterilizarea sticlariei si ustensilelor de laborator serealizeaza cu aer uscat, prin mentinerea acestora la 160
0C timp
de 2 ore sau la 1800C timp de 1 ora.
Aplicatiile si semnificatiile factorului temperatura in
industria alimentaraIn industria alimentara specialistii utilizeaza temperatu-
rile scazute si temperaturile ridicate pentru conservarea produ-selor alimentare . Racirea, refrigerarea si congelarea sunt me-tode de conservare ce utilizeaza temperaturile scazute, iartermizarea, pasteurizarea si sterilizarea metode ce utilizeazatemperaturile ridicate.
Influenta temperaturilor de refrigerare asupradezvoltarii microorganismelor.Refrigerarea este unul din cele mai raspandite mijloace
de conservare a alimentelor.Prin refrigerare se intelegementinerea alimentelor la temperaturi de la 0
0C pana la 4
0C.
Cu cat temperatura este mai mica fata de cea optima, vitezade multiplicare a microorganismelor se reduce pana la oprire.
Barzoi (1985), urmarind viteza de multiplicare pe
carnea de vita, porc si pasare a diferitelor categorii de bacteriia observat ca timpul/generatie dupa o depozitare la 40C a fost
de 8-9 ore pentru bacteriile aerobe mezofile, 6-11 ore pentrubacteriile psihotrofe, de 6-9 ore pentru Pseudomonas si de 11-27 ore pentru Enterobacterii.
O serie de factori influenteaza actiunea temperaturii derefrigerare asupra microorganismelor ce contamineaza alimen-tele:compozitie si numarul initial, Ph-ul, activitatea apei,
umiditatea relativa a aerului din spatiul de depozitare,compozitia chimica a alimentului.
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
50/137
50
Eficacitatea refrigerarii asupra dezvoltarii bacteriilorcontaminate este influentata in cel mai inalt grad de umiditatearelativa a atmosferei in care este depozitat alimentul.Valoarea
mare a UR scade din eficienta temperaturii joase, pana aproape deanulare.O carne de vita in carcasa depozitata intr-un spatiu derefrigerare cu UR de 100% se va altera dupa 4 zile candtemperatura este de 4
0C si in 5 zile cand temperatura este de 0
0C.
Aceasi carne depozitata intr-o atmosfera cu UR de 85%se va altera dupa 5 zile la 4
0C si abia dupa 30 zile la 0
0C
(Barzoi 1985).Pe baza celor mentionate se poate afirma ca refrigerarea
alimentelor si in special a carnii si preparatelor de carne, pentru afi cat mai eficiente trebuie facuta in anumite conditii dintre carecele mai importante sunt:UR a aerului din spatiul de depozitare safie cat mai mica, iar suprafata carnii si preparatelor cat mai uscata.
Prezenta umezelii pe suprafata lor ca urmare a lipsei dezvantare, ambalarii in folii de polietilena impermeabila pentruvaporii de apa, transpiratiei datorita trecerii bruste prin niveluritermice diferite sau excesul de umiditate a atmosferei din
spatiul de depozitare, reduce pana la anulare eficientarefrigerarii prin aparitia alterarii superficiale. Aceasta se mani-festa prin aparitia mucusului lipicios (mazga) la suprafatacarnii sau preparatelor, a mirosului putrefactiv si descompunerastraturilor superficiale.
Compozitia chimica ca si alte proprietati ale alimentuluiinfluenteaza diferit microorganismele de specii diferite.In produselelactate cu lapte, zahar, oua, amidon, cu un continut redus de sare
si condimente si cu pH de cca 7, cum sunt cremele, inghetate,cocktail-urile cu lapte tinute la 70C, stafilococii nu incep
multiplicarea in 5 zile.Daca produsele se pastreaza la 90C,
stafilococii incep sa se multiplice dupa 4 zile, iar la 100C dupa 3
zile.In aceleasi conditii salmonelele nu se multiplica, din
contra, numarul lor scade.Nivelul termic la care se depoziteaza un produs alimen-
tar influenteaza categoria de microorganisme selectate.Astfel,in laptele crud depozitat la +100C, dupa cateva zile vor domina
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
51/137
51
streptococii lactici, in timp ce in cel depozitat la 00C se vor
dezvolta si domina bacteriile gram negative psihotrofegeneratoare de defecte organoleptice.
Multiplicarea microorganismelor la temperaturi maijoase decat cele optime poate determina aparitia unormodificari morfologice si fiziologice, cum sunt : marimea ce-lulei, formarea de filamente, dublarea peretelui celular, sinteti-zarea unor cantitati mari de pigmenti, ceea ce explica aparitiadefectelor de culoare la alimentele refrigerate.
Temperaturile joase pot modifica partial profilul meta-bolic al unor microorganisme.
S-a observat ca unele tulpini de S.aureus coagulaza po-zitiv, pastrate timp indelungat la temperaturi de refrigerare, numai elaboreaza plasma-coagulaza, chiar daca se paseaza de maimulte ori pe medii convenabile.
S.aureus desi se multiplica la 8-100C nu elaboreaza
enterotoxina decat la temperaturi mai mari de 180C;de aseme-
nea, C.botulinum elaboreaza toxine la temperaturi mai maridecat cele minime de multiplicare.
Microflora psihotrofa de pe alimente poate aveaconsecinte importante pentru biochimia procesului de alterare.De exemplu, la carnea pastrata la refrigerare,microorganismele psihotrofe si psihrofile micsoreaza aciditateaei datorita proteolizei pe care o produc, in timp ce latemperaturile mai mari bacteriile sporogene si lactobacilii vorpredomina si la inceput vor produce acid din hidrati de carbondisponibili.
Schimbarile de temperatura pot influenta de asemeneaactivitatea metabolica a asociatiilor bacteriene de alterare.Evolutia lipolizei la temperaturi joase poate fi complet
diferit de acela de la temperaturile inalte si se poate deduce caasemenea efecte ar putea fi valabile si pentru alte procese.
Majoritatea bacteriilor patogene fiind mezofile, nu semultiplica in alimentele refrigerate.
Activitatea microorganismelor producatoare de toxi-
infectii alimentare este stopata in conditii de refrigerare, asacum se poate observa din fig.2.
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
52/137
52
Fig. 2. Temperaturile de inhibare a dezvoltarii
unor microorganisme
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
53/137
53
Dupa cum rezulta din figura 2temperaturile de inhibare
a dezvoltarii microorganismelor generatoare de toxiinfectii
alimentare sau de inhibare a toxinogenezei sunt urmatoarele:
-S.aureus (toxinogeneza):100C-C.botulinum A si B (toxicogeneza): 10
0C
-S.aureus (multiplicare):6, 70C
-C.perfringens (multiplicare):6, 50C
-Salmonella (multiplicare):5, 20C
-C.botulinum E (toxinogeneza):3, 30C
-Psihotrofii: Listeria monocytogenes, Yersenia entero-
colitica, E.coli, Streptococcus:30C
Refrigerarea asigura conservarea produselor alimentare
pe perioade limitate de timp si opreste dezvoltarea germenilor
patogeni, cu exceptie C.botulinum tip E si tip B neproteolitic,
Y.enterocolitica si V.parahemoliticus.In general microflora
saprofita de alterare se multiplica mai bine la temperaturi joase
decat germenii patogeni pe care ii concureaza.
In acest fel la majoritatea alimentelor mentinute la refri-
gerare vor aparea semne de alterare inainte ca numarul germenilorpatogeni sau toxinele acestora sa atinga nivelele nocive pentru
consumatori si deci, ele nu vor fi consumate.Exista si unele
exceptii, in sensul ca lipsa alterarii nu este intotdeauna un criteriu
sigur al lipsei de nocivitate a alimentului.Alimentele tratate
termic, lipsite de microorganisme de alterare, daca inainte de
refrigerare sufera un proces de contaminare cu germenii patogeni
de pe utilaje, ambalaje, de la personal, pot deveni periculoase
dupa o perioada de pastrare, la temperaturi de refrigerare.Inasemenea produse, cand temperatura de refrigerare este catre
limita ei superioara (70C) unii germeni patogeni cum sunt
C.botulinum tip E, Y.enterocolitica se pot multiplica si elabora
toxine la nivel nociv pentru consumator.De retinut ca temperatura
optima de germinare a sporilor de C.botulinum tip E este de 90C.
In carnea de mamifere ambalata in pachete vacuumate si
pastrata la temperaturi de refrigerare, pericolul multiplicarii
5/26/2018 Microbiologia Alimentelor Partea I
54/137
54
speciei C.botulinum tip E este foarte redus sau nul, pe de o
parte datorita frecventei lui reduse la asemenea carnuri, pe de
alta parte din cauza inhibarii lui de catre flora saprofita conta-
minata.Riscul la aceste carnuri provine de la Y.enterocoliticagermene patogen psihotrof, care se poate multiplica in
carnurile pastrate mai mult timp la refrigerare.
Refrigerarea nu asigura conservarea alimentelor decat un
timp limitat deoarece chiar si la temperaturi apropiate de 00C,
nu se asigura inhibarea multiplicarii tuturor categoriilor de
microorganisme.
Psihotrofele si psihrofilele se pot multiplica in conditii
de refrigerare si pot produce alterarea. Din aceasta categorie
fac parte numeroase specii din genurile: Pseudomonas,
Alcaligenes, Lactobacillus, Moraxela, Acinetobacter,
Corynebacterium, unele levuri si numeroase mucegaiuri ca de
exemplu: Cladosporium, Sporotrichum, Penicillium,
Thaminidium care se pot dezvolta si la -50C.
Stabilitatea termenului de valabilitate pentru produsele
refrigerate trebuie sa se bazeze pe aceste realitati, pentru a nupune in pericol sanatatea publica.
Influenta temperaturilor de congelare asupra
microorganismelor:
Congelarea alimentelor presupune introducerea si
mentinerea lor la temperaturi sub -150C.La aceste temperaturi
alimentele lichide sau fazele apoase din cele solide, isi schimba
starea de agregare, devenind solide prin inghetareaapei.Alimentele se congeleaza si la temperaturi mai putin joase,
intre -20C si -5
0C, dar in industria alimentara nu se aplica
asemenea niveluri de temperaturi, deoarece prezinta o serie de
inconveniente pentru aliment.I n tehnologia actuala se practica
congelarea rapida in tunele la temperaturi sub -300C si apoi
depozitarea intre -150C si -20
0C. In alimentele congelate,
multiplicarea microorganismelor inceteaza.
5/26/2018