Factori care favorizează dezvoltarea microorganismelor

Microorganismele au o mare importanţă asupra vieţilor noastre,însă nu întotdeauna într-un mod plăcut aşa cum şi-ar dori oricine.Ele sunt fundamentale în obţinerea unor produse alimentare,dar sunt de asemenea principala cauză a deteriorării acestor produse.Totodată microoganismele joacă un rol important în intoxicaţiile alimentare,deoarece ele reprezintă principala cauză a focarelor de infecţie şi a molimelor.Dezvoltarea microorganismelor în alimente este influenţată de mulţi factori.toţi aceşti factori trebuie luaţi în considerare fie ca au o contribuţie mai mare ,fie că mai mică,în special când se încearcă prevenirea toxiinfecţiilor alimentare.

Există mai multe tipuri de microorganisme,care au forme diferite şi structuri mai mult sau mai puţin complexe.Printre cele mai cunoscute şi mai răspândite se numără bacteriile,mucegaiurile şi drojdiile,acelea despre care se vorbeşte atât de mult şi de des când vine vorba despre alterarea produselor alimentare.În ceea ce priveşte bolile transmise prin intermediul alimentelor putem afirma că bacteriile sunt,fără îndoială,principalele responsabile.Cunoscând toate acestea trebuie saă ştim şi ce sunt microorganismele sau mai comun microbii.Microorganismele reprezintă totalitatea fiinţelor vii care nu pot fi văzute cu ochiul liber şi pentru a le vedea trebuie să folosim un echipament adecvat,care este constituit de fapt chiar din microscop.Cu acest aparat se pot obţine imagini mult mărite a ceea ce observăm în figura 1.

De nenumărate ori,atunci când găsim în frigider o bucată de carne alterată sau orice alt produs alterat ,apar o seri de întrebări:

Cărui fapt se datorează alterarea alimentelor? Ce factori conduc la alterarea alimentelor?

Răspunsul la aceste întrebări se va putea afla numai după ce vom şti câteva lucruri despre dezvoltarea microbiană şi despre factorii care o influenţează.

Dezvoltarea microorganismelor reprezintă creşterea numărului de celule. Ritmul de creştere este mult mai bun când toate condiţiile sunt optime şi orice deteriorare a acestor condiţii va afecta ritmul de creştere al microbilor (Figura 2). Un ritm mai bun de creştere pe un anumit aliment înseamnă o mai bună ingerare de proteine şi de substanţe nutritive, fapt care la rândul lui determină o alterare mai mare a alimentului respectiv. Deci este evident faptul că deteriorarea alimentelor are o strânsă legătură cu dezvoltarea microbiană şi cu efectul pe care microbii îl au asupra alimentelor. Oricum microorganismele nu se rezumă doar la a consuma substanţele nutritive din produsele alimentare. Aici ele produc şi modifică componentele alimentului transformându-l într-unul alterat, adică un aliment care are semne de alterare. Prezenţa unei substanţe lipicioase pe suprafaţa alimentului, a unui miros neplăcut, ciudat şi anormal, sunt consecinţele neplăcute ale dezvoltării microbilor pe alimente. Microorganismelor responsabile pentru alterarea alimentelor li se spune de obicei microorganisme deterioratoare.

Figura 2-Stadiile dezvoltării microbiene într-un mediu lichid.A-stadiul iniţial,B-stadiul în care se dezvoltă,C-stadiul de stagnare,D-stadiul în care mor.

Factorii care favorizează dezvoltarea microbiană

La fel ca toate fiinţele vii, toate microorganismele au nevoie de o serie de factori care să le permită să se dezvolte şi să trăiască în anumite medii. Este evident faptul că aceşti factori diferă de la un microorganism la altul. Vorbind la modul general, bacteriile au nevoie de medii diferite faţă de drojdii şi acestea au nevoie de medii diferite faţă de mucegaiuri, etc. Chiar şi în interiorul fiecăruia dintre aceste grupuri există diferenţe (referitoare la mediul propice lor) de la specie la specie. Diferiţii factori care influenţează dezvoltarea microorganismelor în alimente sunt în general structuraţi în două categorii:

1. factori interni-factorii care au legătură cu caracteristicile fizico-chimice ale alimentelor

2. factori externi-factorii care au legătură cu depozitarea şi cu condiţiile de mediu.

În afară de aceşti factori există totuşi factori care au legătură cu caracteristicile individuale ale microorganismelor care sunt catalogaţi drept factori impliciţi. Diferitele tipuri de factori vor face o selecţie asupra florei microbiene iniţiale, favorizând unele specii în detrimentul altora. Cunoaşterea şi controlarea acestor factori ne permite obţinerea unor produse cu o garanţie mai lungă şi de o calitate microbiologică superioară.

Factori interniDupă cum s-a menţionat anterior, aceşti factori au o mare acţiune asupra

dezvoltării microbiene, deoarece aproape toate alimentele reprezintă pentru marea majoritate a microorganismelor un mediu mai mult sau mai puţin favorabil pentru dezvoltarea lor. Aşa că felul substanţelor nutritive conţinute de alimente, pH-ul, acţiunea apei, şi oxigenul sunt factori interni care, de cele mai multe ori, au cea mai mare influenţă asupra dezvoltării microbiene în alimente.

1. Substanţele nutritive Conţinutul de proteine, zaharuri şi alte substanţe nutritive vor determina ce

tipuri de microorganisme se vor putea dezvolta în/pe acel aliment. Prezenţa vitaminelor, a aminoacizilor, etc., va permite dezvoltarea unora dintre cele mai pretenţioase organisme, din punct de vedere nutriţional. În general, mucegaiurile sunt cel mai puţin pretenţioase din punct de vedere nutriţional, urmate de drojdii şi apoi de bacterii.

2. Ph-ul Ph-ul măsoară aciditatea unui aliment (sau a altui produs) şi variază pe de la 1

la 14. Sunt aduse în discuţie următoarele tipuri de Ph: ACID (substanţe cu un nivel al pH-ului între 1 şi 6 precum lămâia, oţetul, majoritatea fructelor); NEUTRU (substanţe cu un pH aproximativ de 7 precum apa) ALCALIN SAU BAZIC (substanţe cu un nivel al pH-ului între 8 şi14 precum detergenţii, săpunul, soda caustică). Nivelurile Ph-ului variază datorită componentelor acide sau bazice dintr-un mediu. În mod constant, cu cât este mai mare cantitatea de substanţe acide într-un aliment, cu atât este mai scăzut nivelul pH-ului; ceea ce înseamnă că alimentul este mai acid. Empiric este bine cunoscută şi folosită acţiunea acestor factori pentru dezvoltarea microorganismelor în alimente. Adăugarea de substanţe acide a fost foarte mult folosită în industria alimentară şi chiar şi la nivel domestic, ca metodă de creştere a perioadei de conservare a alimentelor.

3. Acţiunea apei Apa, după cum bine ştim, este esenţială vieţii. Nu se ştie să existe fiinţe vii

care să nu depindă de apă. Oricum, există fiinţe cu diverse niveluri de toleranţă la apă: adică dacă este prea multă apă sau prea puţină apă disponibilă. De aceea, cantitatea de apă dintr-un aliment este unul dintre factorii esenţiali datorită căruia putem spune cu siguranţă dacă un anumit microorganism se poate dezvolta in acel aliment şi dacă îl poate altera . De fapt, cantitatea de apă disponibilă într-un aliment este cea mai mare responsabilă pentru dezvoltarea microorganismelor in /pe alimente. Din timpuri străvechi, omul a folosit metode care au mărit perioada de păstrare a alimentelor şi stabilitatea lor microbiologică prin diminurea cantităţii de apă din alimente. Metode de conservare străvechi, precum uscatul, sărarea alimentelor şi adaosul de zahăr, se bazau pe principiul diminuării cantităţii de apă din alimente. Cu cât era mai mare cantitatea de zahăr şi de sare dintr-un aliment, cu atât era mai mică cantitatea de apă disponibilă pentru bacterii, aşa că posibilităţile lor de dezvoltare erau diminuate. La fel ca şi la alţi factori, cantitatea de apa necesară nu este aceeaşi pentru fiecare microorganism. Trebuie menţionat faptul că mucegaiurile şi drojdiile suportă medii mai puţin umede decât bacteriile. Este de notat faptul că doar pentru că dezvoltarea microbiană nu este posibilă pe un anumit aliment, asta nu înseamnă că acolo nu există microorganisme. Un mare număr de microorganisme au capacitatea de a se menţine într-o stare latentă pe alimente cu o cantitate mentele cu zahăr, sare şi făină, sunt surse

excelente de contaminare a altor alimente mică de apă, care după rehidratare îşi pot relua dezvoltarea normală. În acest caz, ali cu microorganisme în timp ce se folosesc la prepararea alimentelor respective. 4 Cantitatea de oxigen disponibil

Cantitatea de oxigen dintr-un mediu are, de asemenea, influenţă asupra tipului de microorganisme care pot creşte pe un anumit aliment şi asupra ratei lor de multiplicare/înmulţire. Utilizarea pungilor vidate are ca rezultat diminuarea cantităţii de oxigen disponibilă într-un aliment.Procesele cărora sunt supuse alimentele precum, manipularea şi prepararea lor, într-un fel sau altul, sfârşesc prin influenţarea cantităţii de oxigen disponibil. De exemplu, prin fierbere se pierde oxigenul dizolvat şi pe de altă parte tocatul cărnii are ca rezultat mărirea concentraţiei de oxigen din ea.

5. Alţi factori Sunt întâlniţi şi alţi factori în afară de cei interni şi aceştia într-un mod, mai

mult sau mai puţin eficient, influenţează dezvoltarea microbiană pe/în alimente. În general, prezenţa structurilor biologice (piele, tegumente, coaja mărului sau pieliţa bobului de strugure) nu împiedică pătrunderea microorganismelor în alimente, ci doar împiedică apariţia unei infecţii puternice şi asta numai dacă sunt perfecte (intacte). Evident, această situaţie se schimbă în momentul în care aceste structuri suferă în timpul recoltatului, transportului, depozitării sau procesării.Stabilitatea microbiologică a unor alimente depinde de prezenţa unor substanţe naturale care se găsesc în aceste produse. Este bine cunoscut faptul că usturoiul inhibă dezvoltarea microbiană. Usturoiul conţine o substanţă (alicină) capabilă să inhibe dezvoltarea unor bacterii deterioratoare (se foloseşte usturoiul pentru a conserva carnea împreună cu sarea). Acelaşi lucru se întâmplă şi cu alte alimente (albuşul de ou, laptele). Factori externi De fapt, aceştia sunt în general factori pe care noi îi putem manipula şi controla zilnic: temperatura, umiditatea şi oxigenul.

1. Temperatura La fel ca şi la ceilalţi factori, toate microorganismele au nevoie de o anumită temperatură pentru a se dezvolta într-un ritm rapid; aceasta se poate spune că este temperatura optimă sau ideală. În mod constant, microorganismele sunt grupate sau clasificate în funcţie de temperatura lor optimă de dezvoltare: Termofile-40-50 grade Celsius; Mezofile-20-40 grade Celsius; Criofile-sunt microorganisme care se dezvoltă bine la 0 grade Celsius, deşi temperatura lor optimă este 15 grade sau mai puţin; Criotrofice-0-7 grade Celsius, deşi temperatura lor ideală este situată între 20-30 grade Celsius. Creşterea microbiană este mai lentă dacă temperaturile la care sunt expuşi microbii are variaţii mari faţă de temperatura lor optimă.

Dezvoltarea microbiană nu poate avea loc în momentul în care temperatura la care sunt expuşi microbii este sub valoarea lor minimă de toleranţă sau peste, dar asta nu duce mereu la moartea microorganismelor. În timp ce temperaturile ridicate (utilizate pentru prepararea alimentelor) distrug marea majoritate a microorganismelor, acest lucru nu se întâmplă şi la temperaturi scăzute. Congelarea nu duce la distrugerea microorganismelor, ci doar le menţine într-o stare latentă.Dezgheţarea le va permite să se dezvolte în cele mai multe cazuri. Aşadar, utilizarea corectă a unor valori ale temperaturii în timpul stocării şi preparării

alimentelor este esenţială pentru conservarea şi garanţia lor o perioadă mult mai lungă.

Influenţa temperaturii asupra fazei bactericide a laptelui

Temperatura °C

30 25 10 5 0 -10 -25

Durata fazei bactericide exprimate în ore

3 6 10 36 48 248 720

Pe baza unor date experimentale,se poate sublinia că,dacă,laptele este obţinut în condiţii igienice şi dacă este imediat răcit la 4-5ºC,poate fi conservat pentru cel puţin două zile.

Dezvoltarea microorganismelor în lapteDupă perioada bactericidă,microorganismelor din lapte să se dezvolte,iar

dinanice acestui proces,depinde de conţinutul iniţial în microorganisme al laptelui şi mai ales de temperatură.În lapte ca şi în alte medii,dezvoltarea microorganismelor trece prin patru faze succesive:

1. Faza de creştere latentă sau de creştere o.În această fază numărul de microorganisme rămâne neschimbat-sau uneori scade uşor,când mai

există încă acţiunea antimicrobiană a laptelui.În această fază microorganismele se adaptează la mediu,nu se multiplică.

2. Faza de creştere logaritmică,denumită şi faza de multiplicare exponenţială.Această fază se caracterizează prin creşterea numărului de microorganisme în lapte,ca urmare a multiplicării celulelor cu o viteză care creşte progresiv.Se ajunge asfel la sfârşitul acestei faze-la un număr maxim de microorganisme în lapte.După un timp relativ scurt,tendinţa de multiplicare rapidă începe să scadă,ca urmare a epuizării mediului în substanţe nutritive şi a acumulării unor metaboliţi la concentraţii la care încep a deveni inhibitori.

3. Faza staţionară.În această fază numărul celulelor vii rămâne constant.Morfologia celulelor microbiene la acest stadiu de maturitate caracterizează diferitele specii.

4. Faza de declin(de distrugere).În faza de declin,datorită lipsei de substanţe nutritive în mediu,sau din cauza acumulării unor produşi toxici de metabolism,numărul de microorganisme scade progresiv.

Mucegaiurile,sunt de asemenea microorganisme care se pot dezvolta în lapte,mai ales ţinând seama că aceste microoganisme se dezvoltă în limite largi de temperatură,cele mai multe între 5 şi 40°C şi că suportă variaţii mari de pH,între 2 şi 9,6.La un pH de 6,5-6,6 al laptelui mucegaiurile se pot dezvolta în bune condiţii.Mucegaiurile ajung în lapte din nutreţuri,din aer,din sol.Printre mucegaiurile mai des izolate din lapte,se numără:Rhizopus,Mucor,Phomo,Penicillium-glaucum,Catenularia fulgines,Thamnidium elegans,Alternaria.

În afară de aceste mucegaiuri care produc defecte laptelui sunt întâlnite şi unele specii cu importanţă pozitivă ca Penicillium rogueforti şi Penicillium camemberti,care intervin în maturarea brânzeturilor cu acelaşi nume.

Inportanţa microorganismelor în obţinerea unor produse lactate.Kefirul este un produs dietetic,este o băutură lactată acidă în care ,pe

laptele pasteurizat a fost inoculat un amestec de streptobacterii mezofile asociate cu drojdii din genul Torulopsis,microorganisme care sunt fixate pe aglomeratele de cazeină coagulată sub forma granulelor de chefir.Pe lângă fermentaţia lactică are loc şi o fermentaţie alcoolică,astfel încât în produsul final se vor regăsi 0,1-0,6 % alcool etilic.

Activarea granulelor de chefir constă în imersarea lor în lapte pasteurizat răcit la 25°C şi menţinut la 20-22°C o zi până când se produce coagularea,respectiv atingerea intensităţii maxime de celule.După primele 15-18 h se face o amestecare pentru a favoriza răspândirea bacteriilor şi separarea granulelor de chefir care vor servi la obţinerea unei noi şarje.

Pentru obţinerea chefirului fermentat se parcurg două faze :prima durează 8-12 h la 15-17°C,fază caracteristică fermentaţiei lactice şi a doua care durează 6-12 h la 14°C,caracteristică fermentaţiei alcoolice.Fermentaţia are loc în recipiente închise,produsul se satură în alcool,astfel încât la deschidere se produce spumarea.

2.Umiditatea relativă O umiditate mare favorizează dezvoltarea microbiană, în special a

microbilor aflaţi la suprafaţă. De mult timp se folosesc dezhidratarea şi uscarea ca tehnici de conservare a alimentelor pentru mai mult timp. Oricum, alimentele trebuie depozitate în condiţii de umiditate scăzută, pentru că altfel umiditatea din mediul înconjurător va creşte în cele din urmă cantitatea de apă

din alimente, acest fapt având drept urmare creşterea riscului de apariţie al microbilor.Prin urmare cu cât un aliment are o cantitate mai mare de apă cu atât creşte riscul ca acel aliment să fie ˝atacat˝de microorganisme.

Pe plan mondial pagubele produse de dăunători sunt estimate la câteva zeci de milioane de tone de cereale şi leguminoase anual, din care circa jumătate revine boabelor depozitate. Însemnate sunt pagubele aduse şi produselor de prelucrare a cerealelor (crupe, făinuri, paste făinoase, biscuiţi etc) în diferitele etape ale circulaţiei lor tehnice. Aceşti dăunători, pe lângă consumarea unei cantităţi însemnate de produse, impurifică masa de produse cu excremente, cu exemplare moarte şi tegumente, provoacă focare de încingere, de dezvoltare a microorganismelor saprofite, precum şi vectori majori ai unor toxiinfecţii alimentare.

Bibliografie

Banu C.(coord.),Biotehnologii în industria alimentară,Bucureşti,Ed.Tehnică,2000; Dan Valentina, Microbiologia produselor alimentare,vol.1,Galaţi,Ed.Alma,1999; Dan Valentina, Microbiologia produselor alimentare,vol.2,Galaţi, Ed.Alma,2000; Dan Valentina, Microbiologie Industrială,Universitatea Galaţi,1975;

Duca E.,Duca M.,Furtunescu G.,Microbiologie medicală,Bucureşti,Ed did.şi ped.,1979;

Moţoc D., Microbiologia produselor alimentare,Bucureşti,Ed.Tehnică,1964; Oancea Ioana, Microbiologia produselor alimentare de natură

animală,curs,Galaţi,1978; Rotar Stingheriu Rodica,Microbiologia produselor alimentare,2004; Tofan Clemensa,Bahrim G.,Nicolau A.,Zara M.,Microbiologia produselor

alimentare-Tehnici şi analize de laborator,Bucureşti,Ed. AGIR,2002; Tofan Clemensa,Microbiologie alimentară,Bucureşti,Ed.AGIR,2004; www.regielive.ro