Attività dell'acqua 102: Crescita microbica

I produttori di alimenti devono tenere conto della crescita microbica durante la produzione e il confezionamento dei prodotti. Questo webinar illustra i fattori che influenzano la crescita microbica, il modo in cui l'attività dell'acqua controlla la crescita microbica, la conformità governativa, i patogeni alimentari più comuni, la formulazione di un'attività dell'acqua specifica e la tecnologia degli ostacoli.

Le carenze microbiche negli imballaggi alimentari possono portare a ritiri di prodotti, che costano all'azienda milioni di dollari in ritardi operativi, spese legali, richieste di risarcimento medico, recupero degli alimenti, smaltimento degli stessi e cure mediche. Possono inoltre causare ulteriori perdite in termini di danni alla reputazione, perdita di vendite future e perdita di fiducia dei consumatori.

FAT TOM: Sei fattori che influenzano la crescita microbica

Sei fattori principali influenzano la crescita microbica: cibo, acido, tempo, temperatura, ossigenoe umidità. (Un dispositivo pneumatico sciocco ma efficace da usare è il FAT TOM). La composizione nutrizionale di un alimento determina quali microbi possono crescere. Anche gli acidi, o livelli di pH, influenzano la crescita microbica. Le muffe possono crescere al pH più basso, mentre i batteri prosperano ai livelli di pH più elevati e non possono crescere in ambienti con un pH inferiore a 4,6.

La crescita microbica è esponenziale, quindi è fondamentale catturare precocemente i patogeni pericolosi. Possiamo fermare la crescita dei patogeni privando i microbi di cibo e ossigeno e introducendo specie concorrenti. I diversi agenti patogeni prosperano a temperature diverse. La zona di pericolo per la sicurezza alimentare è compresa tra 4 e 60 gradi Celsius (da 40 a 140 gradi Fahrenheit). Possiamo disattivare i batteri utilizzando una combinazione di trattamenti a tempo e temperatura elevati.

Considerare l'ossigeno microbico o il potenziale redox. I microbi aerobi (come le muffe) hanno bisogno di ossigeno, mentre i patogeni anaerobi(Clostridium botulinum e Bacillus cereus) non hanno bisogno di ossigeno per crescere. Alcuni batteri (come l'E.coli e lo Staph aureus) sono aerobi facoltativi, cioè possono passare da aerobi ad anaerobi a seconda dell'ambiente. I microaerofili, invece, necessitano di ossigeno in quantità ridotte per crescere(Campylobacter jejuni).

L'umidità è importante per la crescita dei patogeni attraverso l'attività dell'acqua dell'alimento. I batteri patogeni, ad esempio, crescono solo in presenza di un'attività dell'acqua superiore a 0,85, mentre il deterioramento di muffe e lieviti ha un limite di attività dell'acqua pari a 0,7. Al contrario, la crescita microbica non è possibile con un'attività dell'acqua inferiore a 0,6.

Come l'attività dell'acqua influisce su un microrganismo

Una differenza nell'attività dell'acqua significa una differenza nel livello di energia. Con un'attività dell'acqua elevata, l'acqua nel microbo vuole andarsene, il che cambia la pressione di attivazione all'interno del microrganismo. Il microrganismo cercherà di equiparare le proprie energie all'attività dell'acqua nell'ambiente.

Il microrganismo modificherà la sua membrana per ridurre l'attività dell'acqua, mantenendo così la pressione di innesco. Potrebbe produrre o trasportare aminoacidi o zuccheri in piccole quantità per cercare di ridurre l'attività dell'acqua. Tuttavia, l'attività dell'acqua non sarà ancora all'altezza dell'ambiente e il microrganismo entrerà in stasi o in quiescenza. 

Patogeni alimentari comuni

Gli agenti patogeni alimentari si dividono in due categorie: intossicazione alimentare e infezione alimentare. Un'intossicazione alimentare si verifica quando si ingerisce una tossina prodotta negli alimenti e ci si ammala. Un'infezione di origine alimentare si verifica quando la tossina si sviluppa nel tratto gastrointestinale. (L'intossicazione si forma negli alimenti e l'infezione nell'intestino).

Lo Staph aureus può crescere con o senza ossigeno, ha il limite più basso di attività dell'acqua e si contamina facilmente in modo incrociato. Pertanto, la presenza di Staph aureus sulle attrezzature per la lavorazione degli alimenti è un segno di scarsa igiene. La crescita di questo patogeno può essere facilmente prevenuta con la pulizia, la sanificazione, la preparazione adeguata e la riduzione al minimo della contaminazione incrociata.

Il botulismo è anaerobico e non si sviluppa a livelli di pH inferiori a 4,6. Solo tre minuti di bollitura possono uccidere il botulismo. Ha un limite di attività dell'acqua più elevato. Il botulismo esiste in natura - nel suolo, nelle piante, nell'acqua - e nei cibi inscatolati in modo improprio e in quelli a bassa acidità - barbabietole, fagiolini, patate al forno avvolte nella carta stagnola, pesce affumicato, olio infuso alle erbe e miele.

La Salmonella spp. è il primo patogeno segnalato. Questo microbo è un'infezione di origine alimentare ed è più comune nei mesi estivi. La salmonella può prosperare in ambienti ricchi o poveri di ossigeno, può essere uccisa dalla cottura e si trova nelle feci contaminate, nell'acqua potabile, nel contatto tra persone, nei prodotti a base di uova, nella frutta e verdura cruda, nei prodotti lattiero-caseari non pastorizzati e persino in prodotti come la farina e il burro di arachidi.

La Listeria può crescere a temperature refrigerate, può essere uccisa dalla cottura e dalla pastorizzazione e ha un limite di attività dell'acqua pari a 0,92. La Listeria è presente nelle carni non cotte, nelle verdure, nel latte non pastorizzato e in alcuni formaggi a pasta molle. Se presente, la Listeria può crescere in ambienti a bassa temperatura e a bassa ossigenazione.

La maggior parte dei ceppi di E. coli sono innocui e sono essenziali per il tratto intestinale. Il ceppo patogeno può essere ucciso attraverso la cottura o la pastorizzazione. L'E. coli ha una bassa dose infettiva ed è difficile da uccidere. 

Il Bacillus cereus è anaerobio e ha un tempo di incubazione breve. Questo patogeno viene spesso confuso con l'influenza intestinale.

Riduzione dell'attività dell'acqua per evitare la crescita microbica

Riducendo l'attività dell'acqua, cambiano i microbi che possono crescere. La disidratazione di un prodotto può preservare l'alimento e ridurre l'attività dell'acqua. Anche l'aggiunta di un umettante, singolarmente o in gruppo, può ridurre l'attività dell'acqua. La tecnologia a ostacoli prevede l'introduzione di barriere alla crescita microbica, come la gestione della temperatura, dell'attività dell'acqua, dell'acidità e dell'ossigenazione.