24 Maggio 2011 Docente: Dott. Antonio Bevilacqua II L – II F Liceo Classico V.Lanza Progetto DIOR Facoltà di Agraria

La Microbiologia Predittiva – Predictive Microbiology - si occupa dello studio di modalità e tempi di crescita e morte dei microrganismi.

Contrariamente a quanto sarebbe facile pensare, i microrganismi non sono una realtà statica, bensì una realtà dinamica, in continuo mutamento. Mentre due individui del genere umano si dicono appartenenti alla stessa specie qualora siano capaci di generare prole fertile, per quanto riguarda i microrganismi, due di essi appartengo alla stessa specie quando il loro DNA coincide per almeno il 70%.

Per spiegare meglio l’organizzazione delle comunità microbiche, prendiamo in esame un sistema, come ad esempio quello delle olive verdi, contenente due tipi di microrganismi: batteri lattici e lieviti. Ognuno di questi microrganismi contiene poi al suo interno varie specie microbiche (lactobacillus plantarum, propioni bacterium,etc..), formate da più ceppi(individui differenti). Olive verdi x x x x x x x x x x x x Lieviti Batteri lattici Lactobacillus plantarum Propioni Bacterium Candida famata Pichia membranifaciens Ogni sistema è in realtà un ecosistema, formato da microrganismi differenti, dinamico, in quanto soggetto a continui cambiamenti.

Insieme delle caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche di un sistema. Modificandoli i microrganismi muoiono. Attività dell’acqua (Aw) pH Potenziale di ossidoriduzione (Eh) Presenza di nutrienti Presenza di inibitori Proprietà fisiche: temperatura

L’acronimo Aw viene dall’inglese water activity. L’acqua essendo polare interagisce con gli altri elementi del sistema. L’Aw indica la percentuale di acqua libera all’interno di un sistema. Se tutta l’acqua è legata la sua attività è uguale a 0; se è tutta libera Aw è uguale a 1. I microrganismi più vicini allo 0 sono quelli più resistenti. MBL 01 M= MUFFE -> eucarioti pluricellulari 0,700 L= LIEVITI -> eucarioti unicellulari 0,870 B= BATTERI -> procarioti 0,990-0,995 (99% H 2 O libera per far crescere i batteri)

Misura l’acidità presente nel sistema. Tutte le sostanze che presentano un valore di pH inferiore a 7 sono considerate acide, quelle con un pH superiore a 7 sono invece basiche. I valori intorno al 7 sono definiti neutri. La resistenza del microrganismo dipende dall’intervallo tra pH min e pH max. 7 ACIDOBASICO

Ogni microrganismo possiede un: pH minimo-> al di sotto del quale il microrganismo non cresce (o muore) pH massimo -> oltre il quale il microrganismo muore ( sempre dopo il pH ottimale) pH ottimale -> valore ottimale per la crescita dei microrganismi (più vicino a pH max, tra 6 e 7) La resistenza del microrganismo dipende dall’intervallo tra pH min e pH max. pH min pH ottimale pH max μ (velocità di crescita) pH

In presenza di Ossigeno (O 2 ) è positivo, altrimenti è negativo. In base al potenziale di ossidoriduzione possiamo classificare i microrganismi in: aerobi: vivono in presenza di ossigeno (muffe) microaerofili: crescono in presenza di piccole percentuali di ossigeno (batteri lattici) anaerobi: crescono in assenza di ossigeno (botulino)

I microrganismi hanno bisogno per crescere di energia (ATP) che prendono dai nutrienti. Meno essi sono esigenti, più sono resistenti. Batteri gram + Batteri gram - Lieviti Muffe Più esigenti Meno esigenti

Tra i fattori inibitori troviamo conservanti e antimicrobici. Anche modificando la temperatura la vita dei microrganismi può venire meno. Abbiamo infatti microrganismi: termofili: temp. ottimale 45 °C – crescono al caldo mesofili: temp. ottimale 30 °C psicrofili: temp. ottimale 4-10 °C

La crescita dei microrganismi avviene in un sistema chiuso, privo di scambi con l’esterno, secondo la funzione 2 n, seguendo le fasi di sviluppo e morte fase di LATENZA 2- tratto ESPONENZIALE 3- fase STAZIONARIA 4- fase di MORTE N t

La vita dei microrganismi comprende tre fasi di sviluppo ed una di morte: 1 FASE DI LATENZA : i microrganismi si adattano all’ambiente, il numero rimane costante, non vi è duplicazione cellulare 2 TRATTO ESPONENZIALE: dopo l’adattamento ci sarà la duplicazione secondo la funzione esponenziale 2 n 3 FASE STAZIONARIA : il numero di microrganismi smette di aumentare e rimane costante. Avviene la duplicazione, ma il numero di cellule nuove è uguale a quelle che muoiono. 4 FASE DI MORTE : quando la velocità di morte supera la velocità di sviluppo, il numero di microrganismi nel sistema diminuisce.

La microbiologia predittiva nacque nel 1928 grazie a Bigelow, nel tentativo di uccidere i microrganismi patogeni presenti in alimenti come la carne, utilizzando i parametri di temperatura e tempo, senza portare a cottura l’alimento. N = N o – k t N= numero microrganismi k= velocità di morte t= tempo

N t SHOULDER (spalla) - sopravvivono 2 CURVA DI BIGELOW- morte 3 TAIL (coda) - alcuni sopravvivono

Tecla Zimotti Liceo classico V. Lanza III L