NUMERO DI MICRORGANISMI NEL CIBO Può variare da meno di 10 a più di 100,000,000 per grammo Può variare in base alla durata e temperatura di conservazione. Il range più comune va da 1000 a 10000 per grammo La degradazione di molti cibi inizia con numero di microrganimi pari a 107-108 grammo-1).

I MICRORGANISMI CLASSIFICATI SECONDO IL LORO SIGNIFICATO Organismi patogeni o potenzialmente patogeni: non portano necessariamente malattie se sono presenti in numero basso e soprattutto sono influenzati dalle condizioni di salute del soggetto in cui si trovano. Organismi degradativi: determinano l’alterazione in colore, odore e consistenza, vanno quindi inibiti per allungare i tempi di conservazione degli alimenti. Organismi utili: sono usati per produrre alimenti e bevande fermentate.

MICRORGANISMI DEGRADATIVI Quindi si hanno: MICRORGANISMI DEGRADATIVI Batteri Lieviti Muffe I più importanti microrganismi alterativi sono batteri, lieviti e muffe. Essi possono danneggiare gli alimenti producendo variazioni indesiderabili nelle caratteristiche organolettiche (aroma, odore e gusto). Alcune volte, questi cambiamenti possono essere considerati desiderabili. In alcuni formaggi, le muffe sono essenziali nel processo produttivo. Comunque, il pane o la frutta con le stesse muffe cresciute sulla loro superficie non sarebbero considerate idonei per il consumo.

MICRORGANISMI PATOGENI/PERICOLOSI Malattie trasmesse da alimenti Batteri Muffe Virus Parassiti I microrganismi consistono in 4 gruppi principali di varia complessità. Batteri e muffe sono i più familiari, poiché spesso si vedono (ad esempio: frutta ammuffita) o si vedono gli effetti della loro attività (ad esempio: carni alterate). Virus e parassiti sono meno evidenti ma, come i batteri, siamo consapevoli dei loro effetti quando incorriamo in un’infezione.

ALIMENTI ottenuti con l’uso di MICRORGANISMI UTILI Molti microrganismi sono utili. I prodotti fermentati esistono in tutto il mondo. Ecco alcuni esempi. Carni fermentate Yogurt Formaggio Birra Pane Salsa di soia Tofu

MICRORGANISMI UTILI I batteri lattici sono molto comuni nell'ambiente naturale e sono probabilmente tra i primi microrganismi a svilupparsi nei prodotti vegetali alterati. Molte fermentazioni naturali tradizionali contengono questi organismi. Questi batteri non producono solo acido lattico, ma anche altri acidi organici come prodotti della degradazione dei carboidrati. Si trovano nel suolo, sulle piante e sono abitanti naturali dell'intestino dell'uomo. Gli acidi organici riducono il pH del mezzo. Ciò inibisce la crescita di molti microrganismi e può aiutare i batteri lattici a competere nell'ambiente. Gli acidi organici inibiscono anche molti patogeni. Alcune fermentazioni tradizionali erano utilizzate in passato per conservare gli alimenti. Molti di questi metodi sono utilizzati ancora oggi.

utili (per le trasformazioni industriali) BATTERI dannosi o alteranti (non pericolosi, visibili) pericolosi o patogeni (preoccupanti, invisibili) Le ALTERAZIONI degli ALIMENTI di origine MICROBICA dipendono da: specie microbica contaminante entità della contaminazione (numero) modalità di conservazione natura dell’alimento Si riscontrano: ALTERAZIONI PRIMARIE ALTERAZIONI SECONDARIE

TERMORESISTENZA dei MICRORGANISMI 120° Distruzione delle spore in 10’-20’ Distruzione rapida di tutte le forme vegetative 100° 80° Zona termica di pastorizzazione 60° Zona di massimo sviluppo per i batteri termofili 40° Zona di massimo sviluppo per i batteri mesofili 20° Sviluppo massimo psicrofili, attenuato dei mesofili 0° Sviluppo attenuato degli psicrofili - 20° Cessazione progressiva dello sviluppo microbico - 40°

FATTORI che influenzano la MICROBIOLOGIA ALIMENTARE 1. TEMPERATURA Temp. ottimale psicrofili + 15°C mesofili +32°C/+ 37°C termofili + 55°C La temperatura esercita un’azione selettiva, le specie microbiche che si sviluppano a temperature prossime ai loro limiti massimi e minimi, presentano dei tempi di duplicazione molto più lunghi di quelli che si hanno alle temperature ottimali di crescita. Con la scelta della temperatura non si impedisce la moltiplicazione, ma la si ritarda. La temperatura di crescita è quella con base logaritmica, ovvero ogni 15 minuti circa. Si tiene +4°C come temperatura di crescita per salvaguardare tutti e tre e si usa 55°C come temperatura ottimale per salvaguardare tutti e tre i tipi. 2. LIMITI INFERIORI di CRESCITA BATTERI - 8°C LIEVITI - 12°C MUFFE - 17°C Si sceglie la temperatura migliore per salvaguardare la crescita di tutti e tre i tipi. Nasce il ciclo freddo e il ciclo caldo in base a queste conoscenze scientifiche. (-18°C è la migliore)

USO DELLE BASSE TEMPERATURE Il freddo non distrugge i microrganismi e non è un sistema di risanamento. Più basse sono le temperature, maggiore è il rallentamento dell’attività microbica, consentendo un prolungamento dei tempi di conservazione. Il sistema della conservazione con il freddo prevede il rigoroso rispetto della catena del freddo, pertanto la temperatura non può subire rialzi consistenti, neppure per breve tempo.

3. OSSIGENO Aerobi (con ossigeno) => sottovuoto & refrigerazione annessa Anaerobi (senza ossigeno) => atmosfera modificata/protettiva Facoltativi (con o senza ossigeno) Le muffe sono aerobie, i lieviti sviluppano meglio in aerobiosi, mentre i batteri contengono specie aerobiche e specie anaerobiche. pH I batteri preferiscono un pH vicino alla neutralità, anche se esistono specie (come i produttori di acidi) che sono favorite nello sviluppo da una certa acidità del substrato, ed altre (come i proteolitici) che possono sviluppare in ambienti fortemente alcalini, come si verifica nell’albume d’uovo. Le muffe, pur preferendo un ambiente alcalino possono sviluppare in un range vasto da 2,0 a 8,5. I lieviti preferiscono un ambiente acido intorno a 4,0 - 4,5 e non sviluppano in ambiente alcalino. Il pH può inibire lo sviluppo o il metabolismo di un microrganismo (Cl. botulinum a pH 4,5 e infatti è il più resistente per molte qualità) Sotto un pH di 4.5 i microrganismi non si moltiplicano.

Ogni microrganismo ha un suo pH. Più acido è l’ambiente, più i microrganismi si moltiplicano facilmente (?). A pH inferiore a 4.5 i microrganismi non si moltiplicano.

Bassa acido-resistenza Media acido-resistenza Forte acido-resistenza Valori minimi e massimi di pH per lo sviluppo dei microrganismi Microrganismi (esempi) Minimo pH Massimo pH Acido-resistenza Micrococcus sp. Pseudomonas aeruginosa Bacillus stearothermophilus 5,6 5,2 8,1 8,0 9,2 Bassa acido-resistenza pH min > 5,0 Clostridium botulinum Tipo E Clostridium sporogens Bacillus cereus Vibrio Parahaemolyticus Clostridium botulinum Tipo A, B Staphylococcus aureus Salmonelle Escherichia coli Proteus vulgaris Streptococcus lactis Becillus cereus 5,0-5,2 5,0 4,9 4,8 4,5 4,0 4,0-4,5 4,4 4,3-4,8 4,3-4,9 9,0 9,3 11,0 8,5 9,8 8-9,6 Media acido-resistenza pH min 5,0-4,0 Lactobacillus spp. Acetobacter acidophilus Saccharomices cerevisiae Penicillium italicum Aspergillus oryzae 3,8-4,4 2,6 2,3 1,9 1,6 7,2 4,3 8,6 Forte acido-resistenza pH min 4,0

Aw = attività dell’acqua quantità d’acqua disponibile che permette all’organismo di svilupparsi e rappresenta il rapporto tra la pressione del vapore del prodotto e la pressione del vapore dell’acqua, alla stessa temperatura e alla stessa pressione ambiente. Il valore di Aw di un alimento è influenzato dall’umidità dell’aria in cui esso è conservato. L’acqua in un alimento è resa indisponibile: aumentando la concentrazione di soluti presenza di colloidi idrofili presenza di acqua cristallizzata

ACQUA LIBERA (Aw - activity water) I microrganismi necessitano di acqua per il loro metabolismo, perché sono vere e proprie unità biologiche. Ogni substrato, per consentire la crescita microbica, deve presentare una fase acquosa che funge da solvente per le sostanze nutritive. L’acqua libera rappresenta la quota d’acqua del substrato che i microrganismi possono utilizzare per il loro metabolismo. + bassa è l’Aw, - i microrganismi si moltiplicano.

Aw = p/p0 dove: p = tensione di vapore dell’acqua del substrato. p0 = tensione di vapore dell’acqua pura. Nell’acqua pura p = p0 e quindi aW = 1 L’aggiunta di uno o più soluti abbassa la tensione di vapore dell’acqua del substrato e quindi aW diventa inferiore a 1. Esiste un optimum di aw per la crescita microbica. Via via che l’aw si abbassa diminuisce la possibilità di sviluppo microbico fino ad un livello di aw al quale si ha il blocco della moltiplicazione

Valori minimi approssimativi di Aw per la crescita dei microrganismi Batteri Lieviti Muffe Batteri alofili Muffe xerofile Lieviti osmofili 0.91 0.88 0.80 0.75 0.65 0.60 Aw Attività dell’acqua o Acqua libera Xerofilo: capace di vivere a basse Aw e ad alte conc. saline Alofilo: capace di vivere ad alte concentrazioni saline Osmofilo: capace di vivere ad alte concentrazioni di zuccheri

Il sale ha azione osmotica: abbassa l’umidità, quindi toglie l’acqua. Anche lo zucchero ha funzione osmotica e inoltre abbassa anche il pH.

VALORI MINIMI di AW per lo SVILUPPO BATTERI 0,91 LIEVITI 0,88 MUFFE 0,80 BATTERI ALOFILI 0,75 MUFFE XEROFILE 0,75 LIEVITI OSMIFILI 0,60 In generale un alimento molto povero di acqua (come il pane) sarà alterato dalle muffe, uno contenente grandi quantità di soluti sarà alterato da muffe xerofile, lieviti osmofili o batteri alofili, invece alimenti come carne, uova, latte subiranno l’azione nociva dei batteri perché hanno una Aw superiore a 0,91. I microrganismi hanno un’abnorme moltiplicazione se gli alimenti vengono congelati e poi scongelati. E’ un fenomeno naturale microbico. Gli alimenti congelati, scongelati e ricongelati non si mangiano perché i sali minerali costituiscono le caratteristiche organolettiche dell’alimento e il congelamento rapido blocca l’attività microbica (-18°C/-30°C), congelando l’acqua e aumentando la soluzione, creando microscristalli che rompono la cellula. Quando si scongela, si ha la formazione di cristalli. Alla fine entra ed esce tanta acqua da non dare più sapore all’alimento.

Ogni microrganismo cresce ad una propria Aw.

Più la temperatura è alta, maggiore è la possibilità di distruzione IMPIEGO del CALORE Sottoponendo un alimento ad una temperatura superiore a 75°C in modo uniforme in tutti i suoi punti per 8-10’, i batteri patogeni asporigeni vengono eliminati. Più la temperatura è alta, maggiore è la possibilità di distruzione a 65°C-80°C per 5 minuti vengono distrutti i patogeni asporigeni pastorizzazione si ottiene la distruzione degli asporigeni; molte spore e alcune tossine possono resistere. ebollizione si ha la distruzione anche delle spore e la conservazione è in un contenitore chiuso e isolato sterilizzazione

Valori medi approssimativi di Aw per alcuni alimenti Frutta e verdura Uova Carni 0.95 – 0-97 Formaggi freschi Formaggi 0.87 – 0.93 Salumi stagionati Marmellate 0.82 – 0.93 Legumi secchi Latte concentrato zuccherato 0.80 – 0.87 Farina, Riso Frutta secca 0.72 Uova in polvere 0.40 Biscotti 0.30 Latte in polvere 0.20 Ogni alimento ha una propria Aw.