O pH é uma medida de acidez. Assim, quanto maior for o teor de substâncias ácidas presentes num alimento, menor será o seu pH e logo mais ácida é essa matriz. O pH afeta não só o desenvolvimento dos microrganismos, como também influencia a sua taxa de sobrevivência durante o armazenamento e conservação do produto. Com o conhecimento do valor de pH, é possível estimar quais os tipos de microrganismos possivelmente presentes num determinado género alimentício, uma vez que cada microrganismo possui uma determinada gama de pH onde consegue crescer (figura 2.1).
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Figura 2.1-Exemplo de uma curva de crescimento microbiano em função da variação do pH (adaptado de
Oliveira, 2009).
A maior parte dos microrganismos multiplica-se melhor a valores de pH próximos de 7, ou seja, a pH neutro, sendo poucos os que se desenvolvem abaixo de 2 e acima de 10, mas cada microrganismo possui um valor de pH ótimo para o seu desenvolvimento, como tal, é possível efetuar a sua classificação em microrganismos acidófilos, que crescem em valores baixos (1,0 a 5,5), os alcalófilos que se multiplicam em valores elevados (8,5 a 11,5) e por último os neutrófilos que preferem valores de pH entre 5,5 e 8,0 (FDA, 2014).
Em géneros alimentares com um pH baixo, como por exemplo o vinagre e alguns frutos, a contaminação é principalmente efetuada por uma flora fúngica, visto que, a maioria das bactérias, dificilmente consegue multiplicar-se em meios muito ácidos (quadro 2.3). Em outros alimentos, tais como, a carne e o peixe, em que os valores de pH se aproximam de 5,6, as bactérias são as principais responsáveis pela contaminação (Oliveira, 2009).
Quadro 2.3-Valores mínimos de pH necessários para o desenvolvimento de alguns microrganismos (adaptado
de Jay, 2000; Oliveira 2009)
MICRORGANISMOS VALOR DE pH MÍNIMO
Salmonella spp 3,8 Staphylococcus aureus 4,5 Listeria monocytogenes 4,3 Escherichia coli 4,0 Botrytis cinerea 2,0 Peniciliium roqueforti 3,0
Para todas as populações microbianas, a água possui um papel crucial, pois é um componente básico da célula e é também o meio onde ocorrem as reações celulares. A atividade da água (aw) é definida como a razão entre a pressão do vapor de água no alimento (p) e a pressão de vapor da água pura (p0), à mesma temperatura (aw=p/p0), os seus valores apresentam-se entre 0 e 1 (Oliveira, 2009; FDA, 2014).
As diferentes capacidades de adaptação, aos valores de aw, por parte dos microrganismos, definem a sua capacidade de evolução nos alimentos. Alguns são capazes de crescer numa extensa gama de valores de aw, mas a maioria prefere ou apenas consegue crescer, em valores próximos ou superiores a 0,98 (FDA, 2014). Assim, as matrizes com maior teor de aw, como é o caso dos alimentos frescos, cujos valores de aw podem ser próximos de 0,99, são muito susceptíveis a deterioração microbiana (Oliveira, 2009).
A diminuição do aw tem como consequência a aceleração da fase de latência (lag) e a diminuição da taxa de crescimento (FDA, 2014).
As batérias halófilas, que crescem em presença de elevadas concentrações de sal, podem crescer em alimentos com aw de 0,75; já os fungos xerófilos, são capazes de crescer em alimentos muito secos em que o aw ronda os 0,65 e organismos osmófilos, que preferem crescer em presença de elevadas concentrações de solutos orgânicos, toleram valores próximos 0,61 (Jay et al., 2005). Em termos de exigências dos microrganismos, as bactérias exigem valores de aw superiores aos dos fungos e as bactérias Gram-positivas toleram valores inferiores aos das Gram-negativas (quadro 2.4) (Oliveira, 2009).
Quadro 2.4-Valores de aw para o crescimento de alguns microrganismos patogénicos em alimentos (adaptado
de FDA, 2014).
MICRORGANISMOS MÍNIMO ÓTIMO MÁXIMO
Salmonella spp. 0,94 0,99 >0,99
Staphylococcus aureus 0,83 0,98 0,99
Listeria monocytogenes 0,92 - -
Escherichia coli 0,95 - -
Os nutrientes disponíveis na matriz, determinam, em grande parte, o tipo de microrganismos capazes de se desenvolver na mesma, pois estes possuem necessidades diferentes a nível de macro e micronutrientes, necessitando, para além da água, de uma fonte de azoto, de energia, de vitaminas e de minerais (FDA, 2014).
A fonte de energia vem principalmente de glúcidos, álcoois e aminoácidos existentes na matriz. Alguns microrganismos metabolizam açúcares simples, outros açúcares mais complexos e
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ainda outros possuem a aptidão para metabolizar a gordura. Os aminoácidos servem também como fonte de azoto, bem como a ureia, a amónia e metilaminas. Alguns dos minerais essenciais, em pequenas quantidades, para o crescimento microbiano, são o fósforo, o ferro, o magnésio, o manganês, o cálcio e o potássio (FDA, 2014).Os alimentos permitem o crescimento de microrganismos, mas também possuem formas de os evitar, especialmente no seu estado cru. Desta forma, os alimentos possuem estruturas biológicas que funcionam como barreiras físicas que podem prevenir a entrada de microrganismos e o seu desenvolvimento. Alguns exemplos destas barreiras físicas incluem a casca dos frutos e vegetais e a cutícula do ovo. Para além das barreiras físicas, os alimentos podem, igualmente, possuir defesas químicas contra os microrganismos. Exemplo disso é a lizosima, enzima existente na clara do ovo capaz de provocar a lise das paredes celulares de bactérias Gram-positivas. Exemplos de outros agentes antimicrobianos, naturalmente presentes nos alimentos ou adicionados propositadamente para aumentar a sua conservação, incluem o cloreto de sódio, os ácidos orgânicos e a nisina, entre outros. Estas substâncias contribuem positivamente para a inibição do crescimento de microrganismos, no entanto, o nível em que normalmente se encontram no alimento, é demasiado baixo para que consigam ser eficazes por si mesmas, devendo ser combinadas com outros fatores, tais como, o pH ou a atividade da água de forma a assegurar a estabilidade do género alimentício (Novais, 1998; Pampulha, 1998 FDA, 2014).
O potencial de oxidação redução, ou redox, é definido como o rácio entre a energia oxidante total e a energia redutora total da matriz, é basicamente uma forma de medir a capacidade, que uma dada substancia possui, para ganhar ou perder eletrões, apresentando os seus resultados em milivolts. Este fator intrínseco é dependente do pH e pode ainda ser afetado pela presença de sal e outros constituintes da matriz (FDA, 2014).
Determinados grupos de microrganismos, baseiam a sua multiplicação numa relação com o potencial redox, sendo estes, os aeróbios, com valores de Eh entre +500 a +300 mV, os anaeróbios, entre +100 a -250 mV, os aeróbios facultativos entre +300 a -100 mV e os microaerofilos com valores intermédios que beneficiam de condições em que haja uma redução ligeira do Eh (Kilcast & Subramaniam, 2000; FDA, 2014).
A flora microbiana de um alimento depende das características do mesmo, bem como das interações entre os microrganismos presentes. Existem atributos biológicos individuais dos próprios microrganismos, que podem definir qual a espécie que se tornará predominante na matriz, sendo estes, a taxa de crescimento individual das populações microbianas e as interações mútuas ou influências entre espécies (FDA, 2014).
Enquanto os organismos permanecem metabolicamente ativos, continuam a interagir, de modo a que o domínio da flora ocorre como um processo dinâmico. Estas interações podem ser antagônicas ou sinérgicas. As interações sinérgicas devem-se principalmente à capacidade, de determinados microrganismos, para reutilizarem os produtos metabólicos de outros organismos, criando uma associação com os mesmos. Geralmente os processos antagónicos incluem a competição por nutrientes, por espaços de adesão ou alterações desfavoráveis no meio. Os
organismos com elevada atividade metabólica, podem consumir nutrientes necessários, reduzindo seletivamente estas substâncias, inibindo o crescimento de outros organismos concorrentes, também a acumulação de produtos metabólicos pode limitar o crescimento de determinadas espécies (FDA, 2014).