Fonti di contaminazione microbica degli alimenti Argomenti e obbietivi microrganismi associati alle varie fonti Riferimenti Cap. 2 “microbiologia dei prodotti alimentari” Cap. 4-9 “microbiologia degli alimenti” (Jay)

Filiera Alimentare

Filiera alimentare Continuità della filiera alimentare From farm to fork, from stable to table Conoscere le fonti di contaminazione microbica degli alimenti per attuare misure: - preventive (evitare la contaminazione) - correttive (monitorare/controllare la contaminazione)

Costante associazione di un microrganismo (o gruppo microbico) con un “alimento” “Habitat”: complesso di fattori (biologici, chimici, fisici) che caratterizzano l’ambiente in cui vive una specie; ambiente congeniale per un microrganismo – fonte di contaminazione Presenza “casuale” (prevedibile?) - vie di contaminazione

Tessuti vegetali e animali I tessuti di vegetali e animali sani sono sterili Frutta e verdura Numerosi microrganismi presenti sulla superficie di frutta e verdura Trasportati da: aria acqua (piovana, d’irrigazione) animali (insetti, uccelli) suolo fertilizzanti Animali Microrganismi presenti sulla pelle, pelo, tratto gastrointestinale, tratto respiratorio, tratto urogenitale trasmissione verticale e orizzontale mangimi – acqua personale aria animali (roditori) Insilati: listeria monocytogenes (animali da carne, da latte) Mangimi: salmonella, pollame suini

D’interesse alimentare Tecniche di coltivazione, raccolta, trasporto Frutta e verdura D’interesse alimentare alteranti tecnologici patogeni Fitopatogeni L’ecologia microbica di frutta e verdura durante la produzione primaria dipende da: Condizioni ambientali Regime d’irrigazione Uso di fertilizzanti Malattie delle piante (lo sviluppo microbico è legato allo stato di saluta delle piante e a danni alla superficie) - capacità dei microrganismi di nutrirsi e di aderire sulle superficie Good agricultural practices Acqua d’irrigazione contaminata con liquami (microrganismi fecali, anche patogeni, su prodotti vegerali) Batteri lattici, lieviti, muffe Altri batteri: Bacillus, Clostridium, Pseudomonas, Enterobacter, Erwinia Tecniche di coltivazione, raccolta, trasporto

Animali D’interesse alimentare Agenti zoonotici patogeni alteranti tecnologici Agenti zoonotici Patogeni animali Fasi critiche per contaminazioni: - mungitura: contaminazione del latte crudo con microrganismi provenienti dalla pelle e dalla mammella eviscerazione: contaminazione (superficiale) delle carcasse con microrganismi contenuti nel tratto gastrointestinale scuoiatura: contaminazione (superficiale) delle carcasse con microrganismi provenienti dalla pelle contaminazione di uova: da materiare fecale dopo la deposizione Good hygienic practices Pelle: Staphylococcus (Staphylococcus aureus e stafilococchi tecnologici), Micrococcus Intestino: famiglia Enterobacteriaceae, microrganismi patogeni (Salmonella enterica, Escherichia coli, Yersinia enterocolitica, Campylobacter) Condizioni di allevamento, trasporto, macellazione

Suolo e acqua Acque piovane e suolo: microrganismi con caratteristiche comuni; sporigeni, muffe Suolo: Bacillus, Clostridium Acque marine: Gram -, genere Vibrio Acque di irrigazione: potenziale fonte di contaminazione da microrganismi di origine intestinale, inclusi patogeni; comuni Enterobacteriaceae (contaminazione da liquami) Questi due ambienti sono descritti insieme poiché molti dei batteri e dei funghi che in essi si ritrovano, presentano numerose caratteristiche comuni. I microrganismi del suolo possono passare nell’aria per azione del vento e ritrovarsi in seguito in ambienti acquosi, veicolati dalle acque piovane I microrganismi acquatici possono essere depositati sui terreni in seguito alla formazione di nubi e alle conseguente atmosferiche. Questo ciclo comune fa si che i microrganismi acquatici e quelli del suolo siano in larga misura gli stessi, tuttavia, alcuni di essi, in particolare quelli il cui habitat naturale è rappresentato dalle acque marine- non spopravvivono a lungo nel suolo. Acqua di mare: gram - Acqua utlizzata per irrigazione (acqua vettore di contaminazione) Acqua negli impianti: acqua potabile; necessario il monitoraggio della qualità microbiologica, qualità dell’acqua prerequisito dei sistemi di autocontrollo

Superfici a contatto con gli alimenti (macchinari, strumenti, utensili) Contaminazione variabile (alimento, aria, acqua, personale) Rischio di contaminazione crociata Problematiche legate a biofilm e zone difficili da raggiungere (popolazioni residenti) Accorgimenti – Misure preventive – Flusso produttivo Monitoraggio Programmi di pulizia e sanificazione Progettazione dell’impianto e delle atrezzature Manutenzione Popolazioni residenti Al inizio della giornata, le materie prime (sia quelli di natura vegetale che quelli di origine animane) che arrivano in un impianto e vengono processate sono un fonte di contaminazione per gli utensili utilizzati (contenitori, colteli, tritacarne). Turnover di microrganismi durante la giornata di lavoro. Pulizia, disinfezione Zona pulita-zona sporca, marcia in avanti

Aria e polvere Aria in ambienti aperti: Gram +, lieviti e muffe Aria negli allevamenti: può diventare vettore di microrganismi e via di diffusione (microrganismi dei mangimi, di materiale fecale) Aria negli impianti di trasformazione e nella ristorazione collettiva: impianti di aerazione come fonti di contaminazione. Necessarie misure preventive e monitoraggio. Protezione degli alimenti Impianti di aerazione sono fonti di contaminazione Sterilizzazione dell’aria con UV Camere bianche per il confezionamento, tennute in sovrapressione per impedire l’entrata di aria contaminata dall’esterno

Uomo pelle (Staphylococcus) apparato respiratorio apparato digerente: contaminazione orofecale Protezione degli alimenti durante la preparazione (importante nella ristorazione collettiva) Formazione del personale Stafilococchi Regole di pulizia, diffusione della malattia

Altre fonti di contaminazione Microrganismi ubiquitari (Listeria monocytogenes, batteri lattici) Ingredienti degli alimenti Insetti, uccelli e roditori (misure preventive: limitare l’accesso, programmi di disinfestazione) Monitoraggio della qualità microbiologica

Gestione della contaminazione microbica degli alimenti Prevenzione: buone pratiche di igiene (good hygiene practices, GHP), buone pratiche di preparazione o fabbricazione (good manufacturing practices, GMP), gestione dell’acqua e dell’aria, formazione del personale, programmi di pulizia, sanificazione, disinfestazione Monitoraggio: programmi di campionamento (non solo di alimenti) e di analisi microbiologica

Indicatori di Sicurezza Necessità di monitorare la qualità igienico-sanitaria di alimenti o di processi La quantità di questi microrganismi in un campione (di alimento o altro) fornisce informazioni riguardo l’igiene

Microrganismi indicatori di sicurezza degli alimenti-Criteri Devono essere facilmente e rapidamente rilevabili (quantificabili) Devono essere facilmente distinguibili da altri componenti del microbiota dell’alimento Devono avere una storia di costante associazione con il microrganismo patogeno di cui devono indicare la presenza Devono essere sempre presenti quando è presente il microrganismo patogeno d’interesse Devono essere presenti in concentrazioni correlate con quella del patogeno d’interesse Devono avere esigenze nutrizionali e velocità di crescita uguali o superiori a quelle del patogeno d’interesse e tendenzialmente persistere un po’ più a lungo di quest’ultimo Devono essere assenti negli alimenti esenti dal patogeno d’interesse Questi criteri si applicano alla maggior parte, se non tutti, gli alimenti che possono essere veicolo di microrganismi patogeni, indipendentemente dalle modalità di contaminazione.

Microrganismi indicatori di sicurezza degli alimenti

Famiglia Enterobacteriaceae Gram -, anaerobi-facoltativi, catalasi-positivi, bastoncini che non formano spore; fermentano il glucosio Alcuni sono patogeni per l’uomo Alcuni sono microrganismi intestinali innocui, altri non sono legati all’intestino, generalmente si trovano in tanti habitat naturali

fermentano il lattosio in 48 ore Coliformi fermentano il lattosio in 48 ore Rappresentati da 4 generi appartenenti alla famiglia Enterobactericeae: Citrobacter, Enterobacter, Escherichia e Klebsiella Poiché Escherichia coli è molto più rappresentativo della contaminazione fecale rispetto ad altri generi ed altre specie note, si preferisce spesso determinare la sua incidenza all’interno di una popolazione di coliformi Il punto cruciale non è semplicemente la presenza di coliformi ma la loro concentrazione Tradizionalmente, nella scelta degli indicatori si assumeva che i patogeni di interesse fossero di origine interstinale e che la loro presenza negli alimenti fosse il risultato di una contaminazione fecale diretta o indiretta Per questo motivo: microrganismi indicatori di sicurezza e di condizioni igieniche L’habitat primario di E. coli è rappresentato dal tratto intestinale della maggior parte deglil animali a salnue caldo Distinzione tra Enterococchi di origine intestinale e altri, tra patogeni e tecnologici

coliformi Fecali, alcuni patogeni per l’uomo

Violet Red Bile Glucose Agar (VRBG) Approximate Formula* Per Liter Yeast Extract 3.0 g Pancreatic Digest of Gelatin . 7.0 g Bile Salts No. 3 1.5 g Glucose 10.0 g Sodium Chloride 5.0 g Neutral Red 0.03 g Crystal Violet. 2.0 mg Agar 15.0 g rilevazione Enumerazione Enterobacteriaceae: colonie di colore rosso, viola intenso Non-Enterobacteriaceae: Colonie incolori

Enumerazione di coliformi Violet Red Bile Lactose Agar (VRBL) Peptone  7.0 Yeast extract 3.0 Bile salts No. 3  1.5 Sodium chloride 5.0 Neutral red  0.03 Crystal violet  0.002 Lactose 10.0 Agar  12.0 pH 7.4 ± 0.2 @ 25°C   Coliformi fecali (Escherichia coli): incubazione a 42-45 °C Coliformi: colonie di colore rosso, viola intenso

Enterococchi Fanno parte del gruppo dei batteri lattici Due specie (Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium) enterococchi fecali Associazione enterococchi – Malattia a trasmissione alimentare non certa Microrganismi resistenti a condizioni ambientali, associati a diversi ambienti (suolo, acqua, vegetali, tratto gastrointestinale) Presenti in diversi prodotti alimentari fermentati in alte concentrazioni Patogeni opportunisti Indicatori di contaminazione fecale

Microrganismi indicatori di sicurezza degli alimenti

Microrganismi indicatori di qualità Gli indicatori di qualità microbiologica e della shelf life di un prodotto sono microrganismi e/o loro metaboliti, la cui presenza in determinati alimenti, a definite concentrazioni, può essere impiegata per valutare la qualità, o meglio, per predire la shelf life del prodotto In generale, gli indicatori più attendibili tendono ad essere specifici per un prodotto Prodotti con una microflora limitata: la loro alterazione è tipicamente il risultato della crescita di un singolo microrganismo La concentrazione dell’agente alterativo può essere monitorata mediante tecniche di coltura selettiva o metodi come impedenza, utilizzando un appropriato tereno selettivo. La qualità microbiologica complessiva dei prodotti alimentari è una funzione della concentrazione dei microrganismi ad essi correlati, il cui controllo consente, quindi, di prolungare la shelf life. In realtà gli indicatori di qualità microbiologica sono microrganismi alterativi, il cui aumento di concentrazione determina una perdita di qualità del prodotto.

Microrganismi indicatori di qualità-criteri Devono essere presenti e identificabili in tutti gli alimenti la cui qualità (o mancanza di qualità) deve essere valutata La loro crescita e la loro concentrazione deve avere una correlazione diretta negativa con la qualità del prodotto Devono essere facilmente identificabili e quantificabili e chiaramente distinguibili dagli altri microrganismi Devono poter essere quantificati in breve tempo, possibilmente entro un giorno lavorativo La loro crescita non dovrebbe essere influenzata negativamente da altri microrganismi appartenenti al microbiota dell’alimento

Microrganismi indicatori di qualità Come si è detto, anche prodotti metabolici possono essere utilizzati per valutare e predire la qualità microbiologica e la shelf life in alcuni alimenti.

Microrganismi indicatori di qualità Conta Batterica Totale (CBT): definisce come l’alimento è stato prodotto, manipolato e conservato Indicatori di qualità attuale piuttosto che predittori della shelf life Per valutare la qualità sono stati impiegati metodi basati sulla conta microbica vitale totale; tali metodi sono più adatti come indicatori della qualità attuale piuttosto che come predittori della shelf life, in quanto è difficile determinare la frazione di conta rappresentata dai microrganismi che intervengono nelle fasi dell’alterazione In generale, i microrganismi indicatori di qualità microbiologica possono essere impiegati per i prodotti alimentari con microflora limitata dai parametri di processo e in condizioni in cui uno stato indesiderabile sia associato in modo consistente a specifici microrganismi.

Conta Batterica Totale (CBT) Plate Count Agar (PCA) g/L Tryptone 5.0 Yeast extract 2.5 Glucose 1.0 Agar 9.0 pH 7.0 ± 0.2 @ 25°C