Francesco Villani » 11.I microrganismi indicatori della qualità e sicurezza microbiologica degli alimenti

Organismi marker

Presupposti

• La sicurezza e la qualità microbiologica di un alimento è determinata dall’assenza di microrganismi patogeni e/o delle loro tossine e dal livello di microrganismi alterativi.
• Il numero e i tipi di microrganismi presenti in un alimento possono essere usati per giudicare la qualità e la sicurezza microbiologica del prodotto.
• In generale non è praticabile analizzare ogni alimento per la presenza di microrganismi indesiderati, siano essi patogeni che alterativi.
• Nella realtà analitica per accertare sia la qualità microbiologica che la sicurezza di un alimento si fa ricorso alla ricerca di organismi in grado di indicare una situazione potenzialmente pericolosa: microrganismi marker.

Organismi marker e indicatori

Definizioni

Organismi marker:

• Utilizzati per indicare una situazione potenzialmente dannosa.

Organismi index:

• Microrganismi patogeni la cui presenza in un alimento è ipotizzabile per il verificarsi di talune condizioni compositive, chimico-fisiche o epidemiologiche.

Organismi indicatori:

• Organismi non dannosi in sé, ma in grado di dare informazioni sulle condizioni microbiologiche generali del prodotto. Distinti in:
  • organismi indicatori della qualità microbiologica (utili nel valutare l’idoneità delle condizioni di processo e di conservazione adottate);
  • organismi indicatori della sicurezza microbiologica (suggeriscono la possibilità di un pericolo di tipo microbiologico).

Indicatori della qualità microbiologica

• Utili per valutare la qualità del prodotto: indicazioni sulla idoneità delle condizioni di processo.
• Utili per predire la shelf life del prodotto: avere indicazioni sulle condizioni di conservazione.

Indicatori ideali dovrebbero avere i seguenti requisiti:

• essere presenti e rivelabili in tutti gli alimenti di cui si vuole accertare la qualità
• la loro crescita e il loro numero dovrebbe essere correlato negativamente con la qualità del prodotto
• essere facilmente rivelati e numerati e chiaramente distinguibili da altri microrganismi;
• essere contati in tempi brevi
• la loro crescita non dovrebbe essere influenzata negativamente da altri componenti la microflora

Indicatori della qualità microbiologica

La perdita di qualità microbiologica di un prodotto alimentare nella maggior parte dei casi è dovuta all’azione contemporanea di una grande varietà di microrganismi.

Per questo motivo è più pratico determinare il numero di gruppi di microrganismi che più verosimilmente possono fornire indicazioni sullo stato microbiologico e sulle condizioni di processo dell’alimento.

I gruppi principalmente impiegati sono:

• Microrganismi aerobi totali
• Enterobacteriaceae
• Leviti e Muffe

Microrganismi aerobi totali (conteggio standard in piastra)

La numerazione dei microrganismi aerobi totali di un alimento può fornire utili indicazioni sul suo stato microbiologico, riflettendo esso la storia produttiva dell’alimento stesso, condizionandone lo stato di conservabilità, la comparsa di fenomeni alterativi ed evidenziando le condizioni di trasformazione e di conservazione.

La determinazione del numero totale di microrganismi aerobi può essere un utile criterio per accertare la qualità di un alimento quando viene usato per accertare la conformità dell’alimento in relazione a:

• determinati standard leglislativi o linee guida
• specifiche di acquisto di materie prime
• Norme di Buona fabbricazione (GMP: Good Manufacturing Practices)

Microrganismi aerobi totali (conteggio standard in piastra)

Quando si parla di Microflora aerobia totale, si fa riferimento al numero totale di microrganismi in grado di svilupparsi in aerobiosi e in mesofilia (30°C) in un adatto terreno nutritivo. (vedi lezione 31).

E’ evidente che in queste condizioni non è possibile favorire lo sviluppo di tutti i microrganismi presenti, avendo appunto i microrganismi esigenze nutrizionali, di ossigeno, di temperatura ecc. differenti.

Modificando le condizioni di incubazione o la composizione del substrato nutritivo, è possibile usare il conteggio totale per ricercare in maniera preferenziale alcuni gruppi di microrganismi quali:

• termofili – mesofili – psicrotrofici
• proteolitici
• lipolitici
• sporigeni

Enterobacteriaceae

• La famiglia delle Enterobacteriaceae è stata proposta da lungo tempo come gruppo di microrganismi indicatori delle condizioni di processo a cui un alimento viene sottoposto.
• La loro presenza consente di mettere in evidenza eventuali anomalie che si possono verificare nel corso delle varie tecnologie.
• In particolare la quantificazione delle Enterobatteriaceae risulta particolarmente utile come indicatore di processo per quegli alimenti che sono sottoposti a trattamenti in grado di controllare i microrganismi patogeni, come trattamenti termici, congelamento prolungato, fermentazioni, additivi.
• La loro presenza può indicare, in questi casi, la non corretta applicazione della particolare tecnologia.

Enterobacteriaceae: caratteristiche generali

• Bastoncini gram-negativi (0,3-1,0 x 1,6-6,0 µm)
• Mobili per flagelli peritrichi o immobili
• Non sporigeni
• Anaerobi facoltativi
• Catalasi positivi (ad eccezione di Shigella dysenteriae sierotipo 1)
• Ossidasi negativi
• Metabolismo ossidativo e fermentativo
• Da glucosio e altri zuccheri producono acidi e spesso gas

Tre gruppi:1) Patogeni “sensu stricto”: germi invasivi e germi enterotossici;

2) Patogeni opportunisti: provocano malattia quando si riducono le difese dell’ospite;

3) Bioindicatori della qualità e della sicurezza microbiologica degli alimenti. Gli enterobatteri di questo gruppo, si ritrovano sia come saprofiti nell’ambiente che come componenti della flora commensale dell’intestino dell’uomo e degli animali.

Lieviti e Muffe

Lieviti e muffe frequentemente diventano predominanti in alimenti dove le condizioni per la crescita dei batteri diventano meno favorevoli. Essi rappresentano un potenziale problema in prodotti caseari fermentati, pane, frutta, succhi di frutta e vegetali.

la determinazione del numero di lieviti e muffe rappresenta un altro criterio per accertare la qualità di un alcuni alimenti

Metodi di rilevamento:

• conteggio diretto delle muffe mediante cella Howard: utilizzato per rilevare frammenti di micelio fungino in pomodori e vegetali inscatolati
• conteggio di lieviti e muffe su terreni nutritivi specifici
• conteggio delle muffe termoresistenti: Byssoclamys fulva e Aspergillus fisheri possono sopravvivere ai processi termici usati per frutta e prodotti a base di frutta

Indicatori della sicurezza microbiologica

Indicano la possibile presenza o comparsa di un pericolo microbiologico.

Gli indicatori ideali dovrebbero avere i seguenti requisiti:

• essere consistentemente ed esclusivamente associati alla fonte del patogeni
• essere presenti in numero sufficiente a fornire un’accurata stima della loro densità
• essere facilmente rivelati e numerati e chiaramente distinguibili da altri microrganismi
• presentare resistenza a stress ambientali e ai disinfettanti
• essere sempre presenti quando il patogeno di interesse è presente

I più comuni microrganismi indicatori sono:

• Coliformi ed Escherichia coli
• Streptococchi fecali
• Clostridi Solfito Riduttori

Enterobacteriaceae: gruppo dei COLIFORMI

COLIFORMI:

Batteri gram-negativi, non sporigeni, anaerobi facoltativi, catalasi positivi (Enterobacteriaceae), capaci di moltiplicarsi in presenza di sali biliari o di tensioattivi e di fermentare il lattosio con produzione di acido e gas in 48 h a temperature di 30-37°C.

COLIFORMI FECALI:

Coliformi che hanno le stesse proprietà anche a 44,5° C.

ESCHERICHIA COLI:

Coliformi fecali che presentano inoltre le seguenti proprietà (TEST:IMVC + + – -)

• PRODUZIONE DI INDOLO DA TRIPTOFANO: [+]
• REAZIONE ROSSO-METILE: [+]
• REAZIONE DI VOGES-PROSKAUER (VP): [-]
• CRESCITA SU CITRATO AGAR: [-]

Coliformi fecali ed Escherichiacoli

• I Coliformi fecali, compreso E. coli sono facilmente distrutti dai trattamenti termici o durante il congelamento degli alimenti.
• Sono determinati quando si desidera verificare se vi è stata una contaminazione di origine fecale nell’alimento.
• La loro presenza implica il rischio che altri patogeni enterici possano essere presenti nell’alimento.
• All’attualità, E. coli rappresenta l’indicatore di contaminazione fecale più largamente impiegato.
• In ogni modo un risultato negativo per E. coli non implica necessariamente l’assenza di patogeni enterici.
• In molti prodotti crudi di origine animale è normale aspettarsi la presenza di piccole concentrazioni di E. coli, data la stretta associazione del microrganismo con l’ambiente animale (contaminazione fecale delle carcasse durante la macellazione ed eviscerazione).
• La presenza di E. coli in alimenti trattati al calore comunemente indica una contaminazione post-processo (attrezzi, utensili, personale, contaminazione crociata).

Streptococchi fecali

• Le caratteristiche generali sono state trattate nella Lezione 8.
• Hanno significato di indicatori di contaminazione fecale di acqua e alimenti.
• Numerose ricerche sull’ecologia e sulla sistematica di questo gruppo di microrganismi hanno evidenziato che essi non si rinvengono esclusivamente nel tratto intestinale, mostrando una grande diffusione nell’ambiente grazie alla loro notevole resistenza in condizioni, anche le più stressanti, che in genere risultano sfavorevoli per altri microrganismi.
• Pur rappresentando gli enterococchi, ancora oggi, un buon indicatore per stabilire la potabilità dell’acqua, il loro impiego come indicatori di contaminazione fecale di alcuni alimenti fermentati è più discutibile.
• Accettabile rimane ancora il loro uso come indicatori di ricontaminazioni post-processo per prodotti che abbiano subito trattamenti tecnologici inattivanti i microrganismi (calore, essiccazione, congelamento prolungato ecc.).

Clostridi solfito riduttori

• Gruppo di batteri di forma bastoncellare, Gram positivi, sporigeni, anaerobi, in grado di ridurre i composti ossidati dello zolfo (solfiti) a idrogeno solforato (solfuro).
• Crescono in un range di temperatura compreso tra 0 e 50° C.
• Sono incapaci di crescere a pH inferiore a 5.
• Si trovano comunemente nel suolo e nelle acque così come nel tratto intestinale dell’uomo e di animali e nelle feci.
• Al gruppo appartengono sia specie patogene per l’uomo e gli animali, come Clostridium perfringens, che specie responsabili di alterazioni putrefattive degli alimenti come C. bifermentans, C. putrificum, C. paraputrificum, C. baratii, C. celatum, C. roseum, C. novyi ed altre ancora. Le spore sono molto resistenti ai trattamenti tecnologici e possono sopravvivere nell’ambiente per lunghi periodi.
• La loro presenza, ed in particolare di C. perfringens, negli alimenti e soprattutto nelle acque è indice di contaminazione fecale.

Considerazioni conclusive

Qualità e sicurezza microbiologica degli alimenti

In questa lezione abbiamo preso in considerazione i principali aspetti della qualità e sicurezza microbiologica degli alimenti.

Alcuni punti di riflessione e studio sono i seguenti:

• Per accertare la qualità microbiologica e la sicurezza di un alimento si fa ricorso alla ricerca di organismi, detti marker, in grado di indicare una situazione potenzialmente pericolosa.
• La presenza delle Enterobacteriaceae negli alimenti consente di mettere in evidenza eventuali anomalie che si possono verificare nel corso delle varie tecnologie.
• La numerazione dei microrganismi aerobi totali di un alimento può fornire utili indicazioni sul suo stato microbiologico.
• E. coli rappresenta l’indicatore di contaminazione fecale degli alimenti più largamente impiegato.

Prossima lezione

Le alterazioni microbiche degli alimenti e i microrganismi anti-tecnologici o alterativi

Con poche eccezioni, tutti gli alimenti, dopo la raccolta o la macellazione o nel corso di ogni fase della loro trasformazione e consumo, vanno incontro ad alterazioni di varia natura che comportano una perdita della loro qualità con una velocità che è strettamente dipendente dal tipo e composizione dell’alimento, dalle tecnologie di trasformazione e dalle modalità di conservazione, distribuzione e consumo.

In particolare tratteremo i seguenti argomenti:

• Organismi Specifici di Alterazione
• Principali modificazioni dei componenti chimici degli alimenti
• Caratteristiche dei microrganismi alterativi