FATTORI CHE INFLUENZANO LO SVILUPPO MICROBICO NEGLI ALIMENTI

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1 FATTORI CHE INFLUENZANO LO SVILUPPO MICROBICO NEGLI ALIMENTI

2 Fattori che influenzano lo sviluppo microbico negli alimenti ESTRINSECI IMPLICITI INTRINSECI Struttura fisica Composizione chimica Attività dell acqua ph Potenziale di ossidoriduzione Per i microrganismi responsabili di MTA rappresentano le condizioni idonee per la moltiplicazione, cioè essenzialmente: Nutrimento Umidità Grado di acidità Temperatura Tempo

3 NEUTRALISMO MUTUALISMO COMMENSALISMO ANTAGONISMO COMPETIZIONE PARASSITISMO Una specie non riceve né vantaggi né interferenze negative da parte delle altre specie presenti Entrambi riescono a ricevere dei benefici Uno approfitta del nutrimento o degli scarti dell'altro senza procurare sofferenza o disturbo La crescita dell uno svantaggia quella dell altro Quantità limitata di risorse L'una ha vantaggio (nutrimento, protezione) a spese dell'altra ESPRESSIONE DEI FENOMENI DI INTERAZIONE MICROBICA FATTORI IMPLICITI

4 FATTORI INTRINSECI ESPRESSIONE DELLE CARATTERISTICHE FISICHE, CHIMICHE E BIOLOGICHE DELL ALIMENTO STRUTTURA FISICA DELL ALIMENTO COMPOSIZIONE CHIMICA ATTIVITA DELL ACQUA (a w ) ph POTENZIALE DI OSSIDORIDUZIONE (Eh) H + OH -

5 Struttura dell alimento In base alla struttura fisica si distinguono alimenti in fase liquida e alimenti in fase solida. Una fase liquida permetterà maggiore probabilità di reazioni e processi alterativi. Nel caso di alimenti in fase solida ha particolare importanza la superficie specifica ossia il rapporto tra superficie e volume dell'alimento: maggiore la superficie esposta, maggiore il contatto con l'ossigeno o con agenti responsabili di alterazioni.

6 Composizione chimica dell alimento Conoscendo la composizione di un alimento si può prevedere quali microrganismi potranno svilupparsi e a quali reazioni degradative sarà soggetto. I microrganismi esigono acqua, azoto, minerali e ossigeno e/o fattori di crescita per il loro sviluppo. I prodotti alimentari contengono tutti i nutrienti necessari alla moltiplicazione dei microrganismi, ma le differenze di composizione del prodotto alimentare hanno un effetto selettivo sulla flora microbica. Per moltiplicarsi hanno bisogno di PROTEINE e ZUCCHERI prediligendo quindi Carne e pesce Latte e derivati Prodotti a base di Uova

7 Attività dell acqua Per indicare e misurare la disponibilità dell'acqua nei diversi sistemi alimentari si utilizza la grandezza termodinamica dell attività dell acqua (a w ) a w è il rapporto tra la tensione di vapore acqueo di un alimento (p) e la tensione di vapore dell acqua pura (p o ) alla stessa temperatura. a w = p / p o A W assume un valore compreso tra 0 e 1 corrispondente all acqua pura che ha P = P 0

8 L acqua condiziona l alimento sotto il profilo strutturale delle qualità percepibili per via sensoriale Per le sue molteplici funzioni l'acqua può instaurare diverse forme di interazione con le strutture biologiche o chimiche della stabilità/ conservabilità I diversi livelli di queste interazioni condizionano la disponibilità dell acqua necessaria per la crescita dei microrganismi.

9 Esistono dei valori minimi al di sotto dei quali lo sviluppo si arresta Batteri 0,91 Lieviti 0,88 Muffe 0,80 Batteri alofili 0,75 BATTERI ALOFILI = Microrganismi capaci di svilupparsi in soluzione saline, anche ad elevate concentrazioni

10 Altamente deperibili (a w =0.95) Deperibili (0.95>a w >0.90) Alimenti con umidità intermedia (0.90>a w >0.60) Alimenti con bassa umidità (a w <0.60) Alimenti freschi alterabili facilmente se non ulteriormente trattati: alterazioni generalmente dovute a batteri Gram negativi. Alimenti facilmente deperibili come i precedenti: alterazioni generalmente dovute a batteri Gram positivi. Alimenti che se conservati in ambiente non umido non permettono lo sviluppo di batteri. In ambiente aerobio le alterazioni sono date da muffe. Alimenti alterabili biologicamente solo se reidratati.

11 A W ALIMENTI ortofrutta, carne cruda, pesce crudo, latte, mollica di pane; fino al 40% di zucchero o 7% di sale carne cotta,alcuni formaggi, prosciutto, succhi concentrati; fino al 55% di zucchero o 12% di sale salami, lievitati da forno, formaggi duri, margarina; fino al 65% di zucchero o 15% sale latte condensato, sciroppi, cioccolato, riso, farina marmellate, gelatine torrone, caramelle, gelatine, zucchero di canna, noci, frutta secca frutta secca con 15-20% di acqua, miele, caramelle pasta secca, spezie, uovo in polvere, crackers, crosta del pane, latte in polvere Maggior rischio Minor rischio

12 A W ALIMENTI Nell industria alimentare per impedire il deterioramento degli alimenti si può incidere sull attività dell acqua riducendola: Togliendo acqua (essiccamento) Diminuendo la disponibilità dell acqua attraverso la cristallizzazione (congelamento) Diminuendo la disponibilità dell acqua attraverso agenti leganti come zucchero, sale (es. frutta sciroppata, prodotti in salamoia)

13 Effetto del ph L azione del ph sui microrganismi influenza: Disponibilità di nutrienti Permeabilità della membrana Reazioni enzimatiche La maggior parte dei microrganismi sviluppa meglio intorno alla neutralità ( ). La maggior parte dei miceti è acidoresistente: il range di crescita varia da 2 a 9 per i lieviti e da 2 e 11 per le muffe con un optimum da 4 a 6. I prodotti di origine vegetale presentano ph acido, con valori al limite od inferiori a quelli che consentono lo sviluppo della maggior parte dei batteri. I vegetali vanno prevalentemente incontro ad alterazione da parte di lieviti, muffe e pochi batteri acidotolleranti od acidofili, come quelli lattici ed acetici.

14 La maggior parte dei microrganismi cresce meglio in alimenti né troppo acidi né troppo alcalini (ph tra 6,5 e 7,5) - Albume d uovo ph 9,6 - Pesce ph 6,8 - Carne pollo, maiale ph 6,4 - Latte, burro ph 6,5 In generale un ph acido inferiore a 4,2 è in grado di impedire la moltiplicazione - Pomodori ph 4,9 - Uva ph 4,5 - Limoni ph 2,4 Nei cibi acidi (3.7<pH<4.6) C. botulinum è inibito

15 Potenziale di ossidoriduzione (Eh) Si può definire come la capacità di un substrato di accettare (si riduce) o di cedere (si ossida) elettroni. Tanto più un substrato è ossidato tanto più positivo è il suo potenziale elettrico. Questo valore in un alimento è influenzato dalla sua composizione chimica e dalla sua tensione parziale di ossigeno. In base alle condizioni di sviluppo ottimale i microrganismi vengono classificati in: Aerobi stretti od obbligati necessitano di valori di Eh positivi (ossidati) Aerobi /anaerobi si moltiplicano sia in ambiente ossidante che riducente Anaerobi obbligati necessitano di valori di Eh negativi (ridotti)

16 I prodotti di origine vegetale hanno Eh positivi mentre quelli di origine animale tendono ad assumere rapidamente valori sempre più negativi. Il controllo del valore del potenziale di ossidoriduzione può essere ottenuto tramite: Il confezionamento sotto vuoto Il confezionamento sottolio Il confezionamento in atmosfera modificata con gas inerti (CO 2, N 2 ) L aggiunta di alcune sostanze (acido ascorbico, zuccheri, gruppi SH) che contribuiscono a mantenere condizioni riducenti

17 Temperatura Principale fattore che influisce sullo sviluppo dei microrganismi. Influenza gran parte delle reazioni chimiche che implicano una perdita di qualità. Condiziona le reazioni enzimatiche degradative e lo sviluppo dei microrganismi. Refrigerazione e congelamento rallentano l ossidazione delle sostanze grasse ma anche la crescita dei batteri sino a bloccarla. Le alte temperature, superiori ai massimi di crescita, esercitano un azione microbicida.

18 I vari microrganismi gradiscono temperature diverse per il proprio habitat ottimale Psicrofili Mesofili Termofili prediligono il freddo temperatura intermedia il caldo intervallo di crescita 0-25 C C C temperatura ottimale 10 C C C

19 EFFETTO DELLA TEMPERATURA SUI BATTERI Moltiplicazione molto lenta 100 C 60 C 55 C Moltiplicazione 15 C 4 C I batteri vengono uccisi se esposti al calore per un tempo prolungato Tra i 36 C e i 40 C i batteri si moltiplicano rapidamente 0 C - 18 C Arresto della moltiplicazione ma non la morte Una temperatura superiore a 75 C al cuore del prodotto uccide i microrganismi

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22 Curva di crescita batterica Tempo tossina Numero di batteri log alterazione Tempo per l alterazione Fase lag Fase logaritmica di crescita tempo Fase stazionaria Un alimento se conservato a temperatura ambiente può, nel giro di poche ore, raggiungere cariche batteriche anche molto elevate (milioni di cellule batteriche), in particolare qualora coesistano altre condizioni favorevoli alla crescita batterica.

23 BATTERI - LIEVITI - MUFFE ALTERAZIONI Idrolizzando gli acidi e fermentando gli zuccheri Scindendo i grassi (produzione di rancidità) Metabolizzando le proteine (fenomeni putrefattivi) INACIDIMENTO ASPETTO SCHIUMOSO ODORI CONSISTENZA

24 ALTERAZIONI ENZIMI La loro azione continua anche dopo la raccolta della frutta o l uccisione dell animale BENE PUNTO OTTIMALE ALTERAZIONI ORGANOLETTICHE Flaccidità

25 AVERE DEGLI ALIMENTI SICURI SPESSO SIGNIFICA CONSERVARE BENE GLI ALIMENTI CONSERVAZIONE Evitare alterazioni negli alimenti più facilmente deperibili nell intervallo che intercorre tra produzione e consumo Assicurare la distribuzione di alimenti in luoghi anche lontani da quelli di produzione Assicurare la distribuzione nel tempo di alimenti a produzione stagionale

26 USO DELLE BASSE TEMPERATURE Il freddo non distrugge i microrganismi ma più basse sono le temperature, maggiore è il rallentamento dell attività microbica REFRIGERAZIONE da 0 C a 4 C CONGELAMENTO a temperatura inferiore a -15 C SURGELAZIONE a temperatura inferiore a -18 C Prolungamento dei tempi di conservazione Si ottiene una forte inibizione della crescita dei microrganismi responsabili delle tossinfezioni Si ottiene il blocco pressoché totale della crescita microbica Si ottiene il blocco totale della crescita microbica Si formano cristalli piccolissimi che non danneggiano l alimento

27 Il sistema di conservazione con il freddo prevede il rigoroso rispetto della catena del freddo: la temperatura non può subire rialzi consistenti, neppure per breve tempo. SCONGELAMENTO I prodotti congelati, una volta scongelati, devono essere conservati in frigorifero e consumati entro 24 ore. Non scongelare mai a temperatura ambiente: i batteri possono moltiplicarsi dopo lo scongelamento. Gli alimenti già scongelati non devono MAI essere ricongelati

28 CONTAMINAZIONE Microrganismi presenti all origine già Manipolazione con mani sporche Scarsa igiene Malato Portatore Acqua non potabile Attrezzature sporche Presenza di insetti Conservazione prolungata Refrigerazione inadeguata Prodotto contaminato all origine inadeguatamente trattato con il calore Ricontaminazione da sorgente umana Ricontaminazione ambientale Raffreddamento lento dopo trattamento termico COLONIZZAZIONE

29 CONTAMINAZIONE SOPRAVVIVENZA proliferazione ingestione INFEZIONE Batteri saprofiti C. botulinum, Salmonella spp., S. aureus, C. perfringens, B. cereus Salmonella typhi, Vibrio cholerae, HAV DETERIORAMENTO Alterazione caratteri organolettici Fermentazione Prodotti metabolismo batterico ingestione TOSSINFEZIONE

30 INFEZIONI VEICOLATE DA ALIMENTI Insorgono quando vi è stato il consumo di un alimento che contiene microrganismi patogeni (virus o batteri) che introdotti con l alimentazione colonizzano l intestino dell uomo, si sviluppano e causano lesioni ai suoi tessuti. In questo caso gli alimenti costituiscono soltanto un VEICOLO abbastanza efficiente ma assolutamente non indispensabile né esclusivo poiché l agente eziologico può diffondersi anche con altre modalità (contagio diretto o tramite altri veicoli come acqua, oggetti personali, stoviglie, ecc.). La moltiplicazione dei microrganismi nell alimento stesso prima dell ingestione non è condizione necessaria. Si possono sviluppare anche a partire da una carica infettante relativamente modesta ed hanno spesso lungo periodo d incubazione.

31 TOSSINFEZIONI Gruppo di sindromi che si distinguono dalle infezioni per la specificità epidemiologica di essere trasmesse solo da ALIMENTI e solo DOPO MOLTIPLICAZIONE ATTIVA del microrganismo responsabile in mancanza di alterazioni organolettiche dell alimento. Manifestazioni a carico dell apparato digerente (escluso botulismo) Insorgenza brusca Breve periodo di incubazione Decorso breve e benigno Manifestazione epidemica tra coloro che hanno consumato l alimento contaminato

32 INFEZIONI VEICOLATE DA ALIMENTI TOSSINFEZIONI ALIMENTARI Gli alimenti costituiscono veicoli efficienti ma non indispensabili Possono trasmettersi anche con altre modalità Non è necessaria la moltiplicazione dei microrganismi nell alimento La carica infettante può essere modesta Lungo periodo di incubazione Patogeni: virus, batteri, protozoi, parassiti L alimento è il veicolo INDISPENSABILE Azione patogena si manifesta SOLO se c è stata la moltiplicazione del microrganismo nell alimento La carica infettante può essere rilevante Sono trasmesse SOLO da alimenti (alcuni) Breve periodo di incubazione (24-48h) Patogeni: batteri Azione patogena dovuta: soli microrganismi, sole tossine, microrganismi+tossine

33 Trasmissione attraverso un unico alimento contaminato Condizioni di conservazione dell alimento Sintomatologia di tipo prevalentemente gastroenterico Coinvolgimento della maggior parte dei soggetti che hanno consumato quell alimento Aspetti epidemiologici Contaminazione di un alimento favorente Intervallo tra contaminazione/preparazione e consumo dell alimento utile alla moltiplicazione del microrganismo e/o alla produzione della tossina

34 ENDOTOSSINE Lipopolisaccaridi termoresistenti che rappresentano dei componenti naturali della parete cellulare dei batteri Gram-negativi (es. Salmonella) e sono costituiti da una componente polisaccaridica e da una lipidica; dopo la morte delle cellule vengono liberate e possono provocare già a basse concentrazioni diarrea, febbre, ipotensione ed altri disturbi. ESOTOSSINE Proteine che vengono prodotte negli alimenti (ad es. a opera di Staphylococcus aureus e Clostridium botulinum) o successivamente nell uomo (per es. da Clostridium perfrigens). ENTEROTOSSINE hanno come organo di attacco l intestino NEUROTOSSINE prodotte da C. botulinum agiscono sul S.N.C.

35 Modalità d azione Enterotossica (tossina preformata o prodotta in vivo) Tossina neurotropa Enteroinvasiva (invasione parete intestinale) S. aureus S. aureus* V. colerae E.coli enterotox E.Coli enterotox Clostridium perfringens Cl. perfringens Cl. botulinum* Salmonelle minori Shigelle Y. enterocolitica Campylobacter E. coli enteroinv. * prodotte in quantità sufficienti nell alimento senza intervento di tossine preformate

36 FONTI DI CONTAMINAZIONE Bocca Naso Staphylococcus aureus M a n i Salmonella spp. Campylobacter Brucella Virus Parassiti Feci Lesioni Staphylococcus aureus Tosse Starnuto Aria Animali ALIMENTI ACQUA Salmonella typhi Shigella spp. Clostridium perfrigens Vibrio spp. Escherichia coli Virus Pelle Indumenti utensili Gola

37 Fattori che condizionano l insorgenza delle tossinfezioni negli individui DOSE INFETTANTE MINIMA Corrisponde alla quantità minima di agente patogeno necessaria per causare la malattia. È minore per quei microrganismi in grado di riprodursi nell uomo. Quando il microrganismo è molto sensibile ai succhi gastrici e del tratto gastro-enterico è necessario ingerirne dosi massicce. Le capacità di difesa dell organismo sono variabili. Sono fattori predisponenti: età, alterazioni metaboliche, malattie acute, trattamenti terapeutici, stati di denutrizione.

38 Malattie causate da patogeni tradizionali veicolati da alimenti 1. La contaminazione è spesso dovuta ad un errore nella manipolazione degli alimenti in una fase immediatamente precedente il consumo 2. La contaminazione si presenta a carica microbica elevata 3. Gli episodi epidemici si caratterizzano per a) Un elevato tasso di attacco b) Essere concentrati nel tempo e nello spazio c) Individuazione semplice con tipica relazione con banchetti o, comunque, consumo di pasti in sedi di ristorazione collettiva

39 Malattie causate da patogeni emergenti veicolati da alimenti 1. Origine da un serbatoio animale nel quale spesso gli agenti causali non danno malattia 2. La contaminazione avviene tipicamente in una fase precoce dell attività produttiva 3. La contaminazione è a bassa carica microbica 4. Gli agenti causali possono sopravvivere alle tecniche di preparazione di alcuni alimenti (acidificazione, fermentazione, essiccamento, liofilizzazione) 5. Gli agenti causali sono spesso resistenti ai chemioantibiotici 6. Le caratteristiche organolettiche degli alimenti contaminati rimangono inalterate 7. Gli episodi epidemici si caratterizzano per a) Basso tasso di attacco b) Coinvolgimento di individui dispersi in aree geografiche ampie e distanti c) Difficile riconoscimento, specie se sono in causa patogeni a larga diffusione ed alimenti di largo consumo

40 Fattori che determinano una tossinfezione Un microrganismo La contaminazione dell alimento utensili e superfici alimenti crudi personale addetto Un alimento adatto Tempo e temperatura latte carne pesce che permettano al microrganismo di moltiplicarsi L ingestione dell alimento contaminato

41 Come evitare le contaminazioni CAUSE Sosta prolungata degli alimenti a temperatura ambiente e all aria, o in promiscuità RIMEDI Limitare la permanenza a temperatura ambiente Coprire sempre i cibi in frigo Separare gli alimenti Contaminazione da parte degli operatori Contaminazioni crociate Lavaggio delle mani Corretto utilizzo di piani di lavoro ed attrezzature Errata manipolazione Formazione del personale

42 Come prevenire Cercando di 1. porre la massima attenzione alla materia prima 2. evitare ulteriori contaminazioni 3. limitare la moltiplicazione dei microrganismi che già contaminano l alimento Intervenendo su......deposito (conservazione)...igiene della lavorazione...igiene e comportamento del personale...organizzazione delle operazioni di pulizia...manutenzione ed igiene di strutture ed attrezzature

43 LA PREVENZIONE È BASATA SOPRATTUTTO SUL CORRETTO COMPORTAMENTO IGIENICO DELLE PERSONE Salmonella Stafilococco presente nell intestino del portatore sano presente sulla pelle (ferite), naso, gola può contaminare le mani per scarsa igiene personale contatti possibili con le mani eliminati con starnuti o colpi di tosse giungono sull alimento se non vengono rispettate le norme fondamentali di igiene della lavorazione

44 adeguata pulizia locali utensili attrezzature evitare contaminazione crociata evitare manipolazione da parte personale infetto uso di ingredienti salubri impiego di acqua potabile Prevenzione delle tossinfezioni alimentari igiene personale conservazione adeguata cibi caldi adeguato raffreddamento dei cibi cotti cibi preparati non troppo in anticipo adeguata cottura o riscaldamento di cibi cotti

45 Azioni per una maggiore sicurezza degli alimenti Programmi di verifica della qualità igienico-sanitaria del prodotto Monitoraggio qualità dei prodotti nella ristorazione pubblica e collettiva Attuazione e verifica dell attività di autocontrollo da effettuare su tutta la filiera alimentare (HACCP) Attivazione sistemi di sorveglianza tossinfezioni alimentari Sensibilizzazione operatori che partecipano al processo di produzione alimentare Formazione ed educazione operatori che provvedono alla manipolazione o alla preparazione degli alimenti

46 Regole di prevenzione per le malattie trasmesse da alimenti OMS/WHO 1. Scegliere prodotti adeguatamente trattati 2. Cuocere bene gli alimenti 3. Consumare gli alimenti subito dopo la cottura 4. Refrigerazione rapida degli alimenti cotti 5. Riscaldamento rapido ad alta temperatura 6. Evitare il contatto cotto-crudo 7. Igiene della persona e delle mani 8. Igiene superfici e strumenti da cucina 9. Proteggere gli alimenti da animali (insetti, roditori) 10.Usare solo acqua potabile