Francesco Villani » 3.Ecologia microbica degli alimenti

Crescita dei microrganismi negli alimenti

Nel corso della produzione, trasformazione, trasporto, conservazione e consumo di un alimento, i microrganismi che lo contaminano possono crescere, sopravvivere o morire in funzione dell’azione esercitata da una serie di fattori ecologici (Figura 3a).

Quando le condizioni ecologiche dell’alimento sono favorevoli, i microrganismi si moltiplicano, aumentando come numero e come massa.

Prima di prendere in considerazione i fattori che possono influenzare il comportamento di un microrganismo in un alimento, è bene avere conoscenza della matematica della crescita microbica.

Fasi della crescita microbica (curva di crescita)

Figura 3b (I-II). Trasferiamo, con un’ansa per batteriologia, una data quantità di una coltura di Escherichia coli, in una bottiglia contenente un adatto terreno di coltura liquido (sistema di coltura chiuso).

Figura 3b (III-VIII). Incubiamo la coltura alla temperatura ottimale di crescita del microrganismo (III). Ad intervalli di tempo regolari (es. 1 h) preleviamo 1 ml di coltura, diluiamo e seminiamo in piastre contenenti un adatto terreno nutritivo agarizzato (IV-V). Incubiamo le piastre alla temperatura ottimale di crescita (VI) e dopo 24-48 ore contiamo il numero di colonie sviluppate (VIII).

Nelle condizioni ottimali di sviluppo, se riportiamo il log decimale del numero di cellule per g o ml di terreno nutritivo si ottiene una curva caratterizzata da una serie di fasi, come illustrato nella Figura 3c.

Fasi della crescita microbica (curva di crescita)

FASE DI LATENZA O FASE LAG. Le cellule mettono in atto meccanismi tali per adattarsi all’ambiente e pertanto il numero di cellule in questa fase rimane costante. La durata della lag fase dipende da molti fattori come la composizione del substrato di crescita, la temperatura e l’atmosfera di incubazione, la grandezza dell’inoculo e lo stato fisiologico delle cellule al momento dell’inoculo. Se preleviamo una coltura in fase logaritmica di crescita, la inoculiamo nello stesso terreno nutritivo e la incubiamo alla stessa temperatura da cui proviene, la fase lag potrebbe mancare o essere di brevissimo tempo. (Figura 3c).

Fasi della crescita microbica (curva di crescita)

• FASE ESPONENZIALE O FASE LOG. Le cellule incominciano a moltiplicarsi mediante divisione binaria, per cui il numero di batteri raddoppia ad ogni successiva divisione e continua fino all’intervento di fattori limitanti (esaurimento dei nutritivi, diminuzione del pH, accumulo di metaboliti tossici, insufficiente concentrazione di ossigeno per gli aerobi, ecc.).
• FASE STAZIONARIA. Il numero di cellule rimane più o meno costante (poche cellule muoiono e poche si moltiplicano) per il crearsi di condizioni colturali non favorevoli.
• FASE DI DECLINO O MORTE. La velocità di morte delle cellule è maggiore di quella di moltiplicazione. La morte sopraggiunge per una serie di fattori come esaurimento dell’energia di riserva da parte delle cellule, pH e accumulo di prodotti tossici che uccidono la cellula. (Figura 3c).

Cinetica della crescita microbica

Numero di generazioni (n) di una popolazione microbica nel tempo (t).

Cinetica della crescita microbica

Dopo ogni generazione il numero di cellule della popolazione raddoppia. In microbiologia degli alimenti è importante conoscere il tempo di raddoppiamento di una popolazione microbica, più noto come tempo medio di generazione (G).

Cinetica della crescita microbica

Tasso di crescita specifico di una popolazione microbica.

Fattori ecologici e comportamento dei microrganismi

I fattori ecologici che influenzano il comportamento dei microrganismi negli alimenti, e quindi il destino della comunità microbica inizialmente presente, vengono classificati in quattro gruppi principali: