Teramo, 21 e 22 ottobre 2009 Dinamica di popolazione microbica in carni e derivati Composizione e genesi della microflora delle carni fresche Valerio Giaccone Facoltà di Medicina veterinaria Università di Padova Le masse muscolari di un animale macellato sono praticamente sterili, Durante la macellazione, sulla superficie della carcassa si raccoglie se l animale non è in batteriemia al momento dell abbattimento una microflora composita per tipo e carica Se questa flora microbica moltiplica troppo e supera cariche di 10 7 ufc/cm 2 Batteri, lieviti e muffe producono enzimi proteolitici, lipolitici e saccarolitici le carni vanno incontro a putrefazione che degradano i componenti delle carni formando patine viscose e odori sgradevoli 1
Concetto essenziale La putrefazione delle carni non è indotta La putrefazione delle carni è causata dagli enzimi di pochi generi microbici dallo sviluppo caotico di una flora microbica mista composita che gradualmente si selezionano e si fanno largo in mezzo al resto della microflora Le carni hanno un ph poco acido (6,2 5, 5) 5 e una A w alta (>0,980) Alcuni gruppi di microrganismi prendono il sopravvento sugli altri e Lo sviluppo della flora microbica è condizionato dalla refrigerazione profonda (-1 /2 C) coi loro enzimi alterano le caratteristiche sensoriali delle carni fresche Questi microrganismi sono stati chiamati Questi microrganismi sono stati chiamati agenti specifici di putrefazione (SSO Specific Spoilage Organism) o anche ESSO (Ephemeral Specific Spoilage Organism) 2
Le fasi di processo da bovino vivo a vaschetta di carne macinata sono molte La microflora delle carni fresche non è la semplice sommatoria di tanti inquinamenti A ogni fase sulle carni si aggiunge una flora microbica più o meno varia e abbondante ma il frutto di successive modificazioni interne alla microflora stessa La miscela iniziale presente sulle carcasse appena macellate La microflora delle carni in vendita o usate come materia prima industriale è formata da una grande varietà di specie microbiche differenti è formata da poche specie microbiche dominanti, gli SSO Dall inizio della macellazione al sezionamento delle carni in piccoli tagli A fine macellazione, prima della refrigerazione, sulla superficiale delle carcasse la microflora di una carne aumenta di carica e muta di composizione la CMT varia da <10 3 a >10 6 ufc/cm 2 in base all igiene della macellazione 3
Circa il 50% è dato da batteri Gram negativi Tra i Gram negativi primeggiano le enterobatteriacee L altro 50% è dato da batteri Gram positivi, muffe e lieviti Solo una limitata % è data da Pseudomonas Durante la frollatura in frigorifero (-1 /2 C) sono favoriti i microrganismi psicrotrofi I principali generi del gruppo delle pseudomonadacee sono come le pseudomonadacee, nettamente psicrotrofe e aerobie Pseudomonas, Alteromonas e Stenotrophomonas Sono tutti batteri fortemente proteolitici, lipolitici e saccarolitici Le carcasse sono fatte frollare in frigorifero per tempi variabili e molte specie producono pigmenti dal rosso al viola al verde fluorescente La flora microbica va incontro a due processi 4
Le cariche microbiche aumentano, lentamente ma progressivamente A fine macellazione, Pseudomonas 25% La microflora si modella e pochi generi prendono il sopravvento sugli altri 7 giorni di frigo Pseudomonas spp. 90% A fine linea di macellazione CMT tra <10 3 e >10 6 ufc/cm 2 A fine linea di macellazione CMT tra <10 3 e >10 6 ufc/cm 2 40-50% di Gram positivi (Micrococcacee, Lactobacillus, Bacillus, Corynebacterium) 50-60% di Gram negativi enterici e ambientali (Enterobatteri, Pseudomonas) Parte di queste flore microbiche deriva dall intestino degli animali Un altra parte deriva dagli ambienti di lavoro (macello, sezionamento) e si tiene sotto controllo con corrette operazioni di macellazione e si tiene sotto controllo con adeguati cicli di sanificazione degli ambienti 5
Dopo frollatura e refrigerazione la CMT può essere <10 5 e >10 7 ufc/cm 2 Dopo frollatura e refrigerazione la CMT può essere <10 5 e >10 7 ufc/cm 2 Il 70-90% è formato ormai da Gram negativi (soprattutto pseudomonadacee) Solo il 10-30% è costituito da batteri Gram positivi, muffe e lieviti Più aumenta il grado di sezionamento di un taglio di carne Più aumenta il porzionamento delle carni, più aumentano anche più aumentano il colìo di liquidi plasmatici e le superfici esposte agli inquinamenti le cariche microbiche e diminuisce la conservabilità del prodotto Un taglio di coscia bovina da 10 kg si conserva 5-10 giorni a -1 /2 C Microrganismi patogeni sulle carni fresche mentre una carne macinata si conserva non più di 24 ore alla stessa temperatura 6
Sulla superficie delle carcasse appena macellate possono raccogliersi anche I patogeni possono arrivare alla carcassa : batteri pericolosi per la salute umana con il contenuto intestinale degli animali (Salmonella, Campylobacter, E. coli VTEC) I patogeni possono arrivare alla carcassa : I patogeni possono arrivare alla carcassa : dalla cute degli animali macellati (Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes) per scarsa igiene dei macellatori (tutti i patogeni, per contaminazione crociata) La prevalenza dei patogeni sulle carcasse varierà anche in funzione Salmonella e Campylobacter sono più frequenti in pollame e suini delle condizioni di portatore asintomatico delle singole specie animali E. coli VTEC sono più frequenti nei bovini e Staphylococcus aureus è tipico dei suini 7
Questi pericoli si prevengono e si frenano Questi pericoli si prevengono e si frenano riducendo la prevalenza dei patogeni negli animali in allevamento applicando il meglio possibile le Buone Prassi Igieniche in macellazione La presenza di microrganismi patogeni nelle carni fresche sezionate I microrganismi patogeni possono arrivare alle carni sezionate è quasi sempre conseguenza della loro presenza sulle carcasse macellate anche per inquinamento in fase di lavorazione (igiene degli ambienti di lavoro) Sono quasi sempre di origine ambientale gli inquinamenti delle carni Flora microbica delle frattaglie Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus e Bacillus cereus 8
La microflora delle frattaglie ricalca fondamentalmente quella delle carni La microflora delle differenti frattaglie è condizionata con qualche giustificabile differenza dalla natura stessa dell organo (fegato lingua cuore) La microflora delle differenti frattaglie è condizionata Lingua, stomachi e intestini sono fortemente inquinati all interno dall igiene tenuta nelle operazioni di eviscerazione mentre cuore, polmoni e fegato hanno flore microbiche più ridotte Lingua, cuore e stomachi sono ricchi di tessuto muscolare Le frattaglie sono generalmente più a rischio di veicolare patogeni (Salmonella)) mentre fegato, timo, reni e pancreas sono delle ghiandole (veloce autolisi endogena) specialmente i ventrigli e i fegatini di pollame 9
Processi alterativi delle carni fresche Le carni fresche vanno facilmente incontro a putrefazione che è caratterizzata da scolorimento, inverdimento, sviluppo di odori sgradevoli e di patine viscose superficiali (slime) La putrefazione è un processo di proteolisi, lipolisi e/o saccarolisi La putrefazione va distinta dalla frollatura, fenomeno auspicabile catalizzate da enzimi di origine microbica (per lo più batteri, occasionalmente muffe e lieviti) dato da enzimi endogeni dei muscoli che li trasformano in carne Le carni fresche inverdiscono perché dalla deossimioglobina muscolare Le flore microbiche alteranti variano si forma sulfomioglobina per interazione con H 2 S prodotto dagli SSO in base al confezionamento delle carni (in aria o sotto vuoto) 10
Nelle carni fresche lasciate in aria la putrefazione è causata da Nelle carni fresche confezionate sotto vuoto la putrefazione è causata da batteri aerobi psicrotrofi come Pseudomonas, Alteromonas, Stenotrophomonas enterobatteri meglio adattati alle basse temperature (Hafnia, Serratia, Enterobacter) Nelle carni fresche confezionate sotto vuoto la putrefazione è causata da Le pseudomonadacee sono psicrotrofe batteri lattici e Brochothrix thermosphacta mentre enterobatteri e batteri lattici sono mesofili o termotrofi Ciò giustifica perché le carni fresche in aria vanno a male Sono tre le specie di Pseudomonas che causano la putrefazione delle carni : molto più rapidamente di quelle confezionate pellicola sotto vuoto Pseudomonas fragi, Pseudomonas fluorescens e Pseudomonas lundensis 11
La putrefazione inizia quando le Pseudomonas hanno esaurito glucosio e acido lattico Il deterioramento comincia a farsi evidente e cominciano a metabolizzare gli aminoacidi (produzione di urea e composti solforati) quando la Carica Microbica Totale superficiale supera le 10 7 ufc/cm 2 Tanto più bassa è la CMT superficiale delle carcasse dopo la macellazione La putrefazione è quindi condizionata da fattori intrinseci delle carni (ph, valore di A w ) tanto più lentamente compariranno i primi segni di putrefazione e da fattori estrinseci come tensione di O 2 e temperatura di mantenimento Quanto giocano gli enzimi della frollatura La glicolisi post mortem si arresta quando il ph raggiunge 5,4 punti nella comparsa della putrefazione delle carni? La quantità di enzimi endogeni che si attivano non è sufficiente per causare putrefazione 12
Flore microbiche dei prodotti carnei trasformati La microflora dei prodotti di salumeria varia in base al tipo di processo produttivo I prodotti di salumeria sono tutti trattati con sale e sottrazione di acqua I prodotti di salumeria si distinguono in per cui il fattore essenziale che agisce è il valore di A w (percentuale di acqua libera) salumi a pezzo intero crudi e stagionati (prosciutto, speck, lardo, pancetta, culatello, ) I prodotti di salumeria si distinguono in I prodotti di salumeria si distinguono in insaccati (trito di carni e lardo) crudi e maturati per fermentazione microbica salumi a pezzo intero o triturati, sottoposti a trattamento termico (spalla, mortadella, ) 13
Prodotti a taglio anatomico intero, salati e parzialmente essiccati Le flore microbiche si concentrano quasi esclusivamente in superficie mentre le masse muscolari sono quasi sterili Le microflore superficiali sono condizionate da flora microbica delle materie prime La microflora superficiale è dominata per lo più da batteri Gram positivi e flore microbiche ambientali arrivate col processo produttivo di origine ambientale nonché da muffe e lieviti Il sale e la progressiva asciugatura sfavoriscono Tra i patogeni si possono isolare facilmente la proliferazione dei batteri Gram negativi di origine enterica Listeria monocytogenes, S. aureus e spore di Bacillus e Clostridium 14
È meno probabile l isolamento di Nei salami crudi più o meno stagionati e fermentati Salmonella,, ceppi verocitotossici di E. coli e Campylobacter patogeni la microflora del budello ricalca quella dei prodotti a taglio intero Nei salami crudi più o meno stagionati e fermentati Dopo l insacco la CMT può essere compresa tra 10 3 e oltre 10 6 ufc/g la microflora dell impasto è molto tipica e condiziona la maturazione del salame condizionata da qualità delle materie prime e igiene delle lavorazioni La microflora iniziale del salame è un miscuglio di La microflora iniziale del salame è un miscuglio di batteri lattici (Lactobacillus e micrococcacee), muffe e lieviti batteri agenti di putrefazione, quali enterobatteri e Pseudomonas 15
Nell impasto appena prodotto ci possono essere anche batteri patogeni Grazie a sale, perdita di acqua e additivi i batteri lattici prendono il sopravvento come Salmonella, L. monocytogenes, E. coli VTEC, S. aureus e Clostridium patogeni e le microflore putrefattive e patogene si riducono e scompaiono Nei prodotti di salumeria cotti le microflore iniziali In questi prodotti possono assumere un ruolo determinante sono inattivate dal calore (tranne le spore di Bacillus e Clostridium) le microflore di inquinamento ambientale dopo trattamento termico Sono microflore formate da batteri Gram positivi metabolicamente neutri, La proliferazione dei batteri lattici può causare muffe, lieviti e patogeni ambientali (L. monocytogenes, S. aureus) difetti di gonfiore, patine viscose, filamentosità e iperacidità 16
Magatello per vitello tonnato Magatello, difetto di mucosità Una nuova disciplina: la chemiometria Difetto di mucosità da Lactobacillus sakei Valerio Giaccone Dipartimento di Sanità pubblica, Patologia comparata e Igiene veterinaria, Università Padova I processi alterativi degli alimenti sono scoperti Con la chemiometria sarà possibile solo quando diventano sensorialmente apprezzabili dall uomo (carattere di soggettività) quantificare obiettivamente i composti chimici che si producono con le alterazioni Valerio Giaccone Dipartimento di Sanità pubblica, Patologia comparata e Igiene veterinaria, Università Padova Valerio Giaccone Dipartimento di Sanità pubblica, Patologia comparata e Igiene veterinaria, Università Padova 17
Con la chemiometria sarà possibile In conclusione prevedere la comparsa di fenomeni di scadimento microbico sensoriale degli alimenti Conoscere la dinamica di popolazione microbica delle carni fresche e trasformate Per frenare la putrefazione delle carni bisogna tenere presenti vari fattori : è indispensabile per frenare i processi di alterazione e la crescita di specie patogene la struttura dell alimento e i suoi parametri chimico-fisici Per frenare la putrefazione delle carni bisogna tenere presenti vari fattori : Per frenare la putrefazione delle carni bisogna tenere presenti vari fattori : natura e tipo di competizioni microbiche della microflora superficiale stato fisiologico dei microrganismi ed effetti sulla dinamica di popolazione (Quorum sensing) 18
Per frenare la putrefazione delle carni bisogna tenere presenti vari fattori : Per frenare la putrefazione delle carni bisogna tenere presenti vari fattori : influenze sulla crescita microbica dei sistemi di confezionamento e conservazione delle carni comprensione dei processi di ecologia microbica In ultima analisi, per frenare le alterazioni di carni e prodotti lavorati bisogna prima di tutto conoscere bene le carni stesse e i lori derivati 19