Cenni di Microbiologia degli alimenti

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1 Cenni di Microbiologia degli alimenti Prof.ssa Dipartimento di Scienza degli Alimenti Sezione di Microbiologia Agraria, Alimentare, Industriale e di Igiene

2 OBIETTIVI DELLA MICROBIOLOGIA DEGLI ALIMENTI conoscenze Garantire la produzione sul ruolo di alimenti svolto con adeguate caratteristiche dai microrganismi nella tecnologiche e sicuri per il produzione e conservazione consumatore di alimenti fermentati e non

3 GLI ALIMENTI CHE NOI MANGIAMO NON SONO QUASI MAI STERILI Le caratteristiche chimiche e chimico-fisiche degli alimenti sono tali da permettere la colonizzazione e lo sviluppo di un gran numero di microrganismi, alcuni dei quali utili, altri indesiderati sia patogeni che alterativi

4 GLI ALIMENTI FERMENTATI NUMEROSE MATERIE PRIME SONO TRASORMATE PER VIA FERMENTATIVA IN ALIMENTI L A FERMENTAZIONE RENDE PIU SERBEVOLI NUMEROSI ALIMENTI LA FERMENTAZIONE E E OPERATA DALL AZIONE AZIONE DI ALCUNI GRUPPI MICROBICI CHE SONO DEFINITI UTILI O VIRTUOSI LA FERMENTAZIONE MODIFICA PROFONDAMENTE LE MATERIE PRIME IN PRODOTTI ALIMENTARI CON PECULIARI CARATTERISTICHE ORGANOLETTICHE

5 GLI ALIMENTI FERMENTATI LATTE Latti fermentati Yogurt Kefir Koumiss Formaggi crudi semicotti cotti con muffe

6 GLI ALIMENTI FERMENTATI CARNE Salumi Salsicce fermentate Salame Soppressata

7 GLI ALIMENTI FERMENTATI CEREALI Prodotti da forno Pane Pizza

8 GLI ALIMENTI FERMENTATI UVA, CEREALI e FRUTTA Bevande alcoliche Vini Birra Sidro Alimenti derivanti da bevande alcoliche Aceto di vino Aceto di birra Aceto di sidro

9 GLI ALIMENTI FERMENTATI Foglie e Frutti Crauti Olive fermentate Insilati

10 GLI ALIMENTI FERMENTATI SEMI Caffè Cacao

11 Le fermentazioni sono affidate a starter microbici selezionati che garantiscono qualità organolettica ed igienico-sanitaria dei prodotti alimentari fermentati Le fermentazioni sono affidate solo ai batteri lattici (formaggi, latti fermentati, salami) Le fermentazioni sono affidate solo ai lieviti (bevande alcoliche) Le fermentazioni sono affidate ai batteri lattici ed ai lieviti in associazione (prodotti da forno, alcuni latti fermenati, alcuni vini) Le fermentazioni sono affidate anche ai batteri propionici (alcuni formaggi), alle micrococcaceae (salumi) ed alle muffe (salumi ed alcuni formaggi)

12 CONDIZIONI FONDAMENTALI PER LA TRASFORMAZIONE FERMENTATIVA DELLE MATERIE PRIME Il ph finale del prodotto fermentato deve essere il più basso possibile e non devono rimanere zuccheri fermentescibili. La materia prima deve essere adeguatamente ed accuratamente preparata alla fermentazione. La materia prima deve essere immessa in idonei recipienti che escludono il contatto con l aria. La materia prima deve contenere zuccheri in quantità tali da consentire un abbondante sviluppo microbico.

13 Naturalmente ogni alimento possiede una microflora che è strettamente dipendente dalla natura delle materie prime e dall ambiente in cui esse vengono prodotte (coltivazione, allevamento) e dalle condizioni in cui esse vengono trasformate, conservate e consumate

14 ORIGINE DEI MICRORGANISMI NEGLI ALIMENTI MICROFLORA ENDOGENA MICROFLORA AMBIENTALE MICROFLORA DI SUPERFICIE (ANIMALI) (ARIA, ACQUA, SUOLO) (ANIMALI E VEGETALI) AMBIENTE DELLA STALLA UTENSILI ATTREZZATURE OPERATORI (UOMO) AMBIENTE SALA MUNGITURA

15 FATTORI CHE INFLUENZANO LA VITA DEI MICRORGANISMI IN UN ALIMENTO FATTORI INTRINSECI FATTORI IMPLICITI FATTORI ESTRINSECI

16 FATTORI INTRINSECI ESPRESSIONE DELLE CARATTERISTICHE FISICHE, CHIMICHE E BIOLOGICHE DELL ALIMENTO ATTIVITA DELL ACQUA (a w ) ph POTENZIALE DI OSSIDORIDUZIONE (Eh) CONTENUTO IN NUTRIENTI PRESENZA DI INIBITORI (Sost. antimicrobiche) STRUTTURA FISICA DELL ALIMENTO

17 FATTORI IMPLICITI POTENZIALE GENETICO DEI MICRORGANISMI (growth rate) ESPRESSIONE DEI FENOMENI DI INTERAZIONE MICROBICA: NEUTRALISMO MUTUALISMO COMMENSALISMO ANTAGONISMO COMPETIZIONE PARASSITISMO

18 FATTORI ESTRINSECI ESPRESSIONE DELL AMBIENTE IN CUI SI TROVA L ALIMENTO TEMPERATURA COMPOSIZIONE DELL ATMOSFERA

19 IL CONTROLLO DELLA CRESCITA MICROBICA NEGLI ALIMENTI

20 LA CRESCITA DEI MICRORGANISMI NEGLI ALIMENTI PUÓ ESSERE CONTROLLATA MEDIANTE: TEMPERATURA (alta o bassa) CONSERVANTI CHIMICI AFFUMICAMENTO ESSICCAZIONE RADIAZIONI ALTE PRESSIONI ATMOSFERE MODIFICATE

21 gruppi di microrganismi negli alimenti GRUPPO RUOLO ESEMPI MICRORGANISMI DI TRASFORMAZIONE [PROTECNOLOGICI] MICRORGANISMI PATOGENI [FOOD-BORNE PATHOGEN] MICRORGANISMI ALTERATIVI [SPOILAGE ORGANISMS] [ANTITECNOLOGICI] MICRORGANISMI MARKER Produzione Conservazione Sicurezza Infezioni Intossicazioni ALTERAZIONI [Modificazioni fisicochimiche e/o biologiche inaccettabili] Indicatori di situazioni di pericolo Batteri lattici; Micrococcaceae; Propionibatteri; Acetobatteri; Bifidobatteri; Lieviti; Muffe BATTERI Salmonella spp; Yersinia enterocolitica; Escherichia coli; Shigella spp; Campylobacter spp ; Aeromonas spp ; Vibrio spp ; Bacillus cereus; Clostridium botulinum; Clostridium perfringens; Staphylococcus aureus; Listeria monocytogenes; Mycobacterium tubercolosis; Mycobacterium bovis; Brucella abortus; Brucella melitensis; Corynebacterium diphtheriae FUNGHI; ALGHE; RICKETTSIE; PARASSITI; VIRUS BATTERI Pseudomonas spp.; Aeromonas spp.; Photobacterium spp.; Achromobacter spp.; Shewanella spp.; Xanthomonas spp.; Vibrio spp.; Flavobacterium spp.; Enterobacteriaceae; Bacillus spp.; Clostridium spp. ; Brochothrix thermosphacta; Micrococcus spp.; Batteri lattici LIEVITI MUFFE CMT, Enterobacteriaceae, Coliformi, Enterococchi, Clostridi

22 PRINCIPALI GRUPPI DI MICRORGANISMI IMPLICATI NELLE FERMENTAZIONI ALIMENTARI BATTERI FUNGHI BATTERI LATTICI BATTERI ACETICI PROPIONIBATTERI MICROSTAFILOCOCCHI LIEVITI MUFFE

23 I BATTERI LATTICI (LacticAcidBacteria)

24 CARATTERISTICHE GENERALI DEI LAB PROCARIOTI GRAM-POSITIVI CATALASI NEGATIVI NON SPORIGENI GRUPPO NON OMOGENEO COCCHI, COCCOBACILLI, BACCHETTE PRODUCONO ACIDO LATTICO G+C<55%

25 GENERI DI LAB CON MORFOLOGIA CELLULARE COCCICA Lactococcus Enterococcus Streptococcus Leuconostoc Weissella Oenococcus Pediococcus

26 GENERI DI LAB CON MORFOLOGIA CELLULARE BASTONCELLARE Lactobacillus Carnobacterium

27 ATTIVITÀ PRO-TECNOLOGICHE ACIDIFICANTE PROTEOLITICA PEPTIDOLITICA DEI BATTERI LATTICI ANTAGONISTICA AROMATIZZANTE LIPOLITICA SINTESI DI POLISACCARIDI ANTIOSSIDANTE principali secondarie

28 Batteri lattici (LAB: Lactic acid bacteria) ATTIVITÀ ACIDIFICANTE DEI LAB OMOFERMENTANTI ETEROFERMENTANTI CO 2 Fruttosio difosfato aldolasi fosfochetolasi

29 FERMENTAZIONE OMOLATTICA Esempi di LAB omofermentanti: S. thermophilus, Enterococcus spp, Lactococcus spp, Pediococcus spp, Lactobacilli termofili. Viene prodotto il 90-95% di acido lattico FERMENTAZIONE ETEROLATTICA Esempi di LAB eterofermentanti: Leuconostoc, Lactobacillus spp. L acido lattico viene prodotto in rapporto stechiometrico di 1,8 moli/1 mole di glucosio + CO 2 + ac. acetico/etanolo

30 ATTIVITÀ PROTEOLITICA DEI BATTERI LATTICI I batteri lattici possono utilizzare, in funzione del loro corredo enzimatico proteolitico, una serie di composti proteici per soddisfare le loro esigenze in aminoacidi.

31 COMPONENTI DEL SISTEMA PROTEOLITICO DEI LAB 1. PROTEINASI Sono localizzate a livello della parete cellulare e appartengono al gruppo delle serino-proteasi. Scindono le proteine in peptidi che vengono trasportati nella cellula da un sistema di trasporto degli oligopeptidi. 2. PEPTIDASI Possono essere sia extra che intra-cellulari e idrolizzano i peptidi in amminoacidi 3. CARRIERS Sistemi enzimatici di membrana che operano il trasporto di peptidi e amminoacidi all interno della cellula

32 ATTIVITÀ PROTEOLITICA SU AGAR LATTE