Cenni di Microbiologia degli alimenti!

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1 Cenni di Microbiologia degli alimenti! Prof.ssa Olimpia Pepe Dipartimento di Agraria Sezione di Microbiologia

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

3 GLI ALIMENTI CHE NOI MANGIAMO NON SONO QUASI MAI STERILI Le caratteristiche 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 OPERATA DALL 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 Formaggi Latti fermentati Yogurt Kefir Koumis crudi semicotti cotti con muffe Granuli di Kefir Batteri, lieviti e muffe Olimpia Pepe

6 GLI ALIMENTI FERMENTATI CARNE Insaccati carnei fermentati Salumi Salsicce fermentate Salame Soppressata Batteri e lieviti Olimpia Pepe

7 GLI ALIMENTI FERMENTATI CEREALI Prodotti da forno Pane Pizza Batteri e lieviti Olimpia Pepe

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

9 GLI ALIMENTI FERMENTATI Foglie e Frutti Crauti Olive fermentate Insilati Batteri Olimpia Pepe

10 GLI ALIMENTI FERMENTATI SEMI Caffè Cacao Batteri Olimpia Pepe

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, carni fermentate curate) 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 fermentati, alcuni vini) Le fermentazioni sono affidate anche ai batteri propionici (alcuni formaggi), alle micrococcaceae (salumi) ed alle muffe (salumi ed alcuni formaggi) Olimpia Pepe

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 e 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. Olimpia Pepe

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

14 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

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

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 Olimpia Pepe

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

18 FATTORI ESTRINSECI CARATTERISTICHE DELL AMBIENTE IN CUI SI TROVA L ALIMENTO TEMPERATURA COMPOSIZIONE DELL ATMOSFERA Olimpia Pepe

19 IL CONTROLLO DELLA CRESCITA MICROBICA NEGLI ALIMENTI Olimpia Pepe

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

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

22 PRINCIPALI GRUPPI DI MICRORGANISMI IMPLICATI NELLE FERMENTAZIONI ALIMENTARI BATTERI BATTERI LATTICI BATTERI ACETICI PROPIONIBATTERI FUNGHI 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 DEI BATTERI LATTICI ACIDIFICANTE PROTEOLITICA PEPTIDOLITICA LIPOLITICA AROMATIZZANTE ANTAGONISTICA SINTESI DI POLISACCARIDI ANTIOSSIDANTE

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: Streptococcus thermophilus, Enterococcus spp, Lactococcus spp, Pediococcus spp, Lactobacilli termofili. Viene prodotto il 90-95% di acido lattico FERMENTAZIONE ETEROLATTICA Esempi di LAB eterofermentanti: Leuconostoc spp., 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