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Francesco Villani » 20.Microbiologia di prodotti alimentari: Carne, Prodotti carnei fermentati


Microbiologia della carne

Caratteristiche

Tra gli alimenti, la carne costituisce un ecosistema alimentare tra i più complessi, con caratteristiche chimiche e chimico-fisiche tali da permettere la colonizzazione e lo sviluppo di un gran numero e varietà di microrganismi, soprattutto batteri, alcuni dei quali utili o indifferenti, altri indesiderati, sia patogeni che alterativi.

La composizione chimica del muscolo sheletrico di mammifero adulto dopo il rigor mortis è presentata nella Figura.

Composizione chimica del muscolo scheletrico di mammifero adulto dopo il rigor mortis

Composizione chimica del muscolo scheletrico di mammifero adulto dopo il rigor mortis


Tipo e numero di batteri dipendono dall’azione combinata di numerosi fattori

La carne possiede una microflora che è strettamente dipendente da:

  • composizione chimica ambiente in cui viene prodotta (condizioni di allevamento);
  • condizioni in cui è trasformata, conservata, distribuita e consumata.

Dopo la macellazione, la contaminazione delle carcasse con microrganismi provenienti dalla pelle, dalle feci e dal contenuto intestinale degli animali, così come dall’aria, dall’acqua, dal suolo, dagli operatori e dalle strutture di lavorazione, raggiunge livelli compresi fra 102 e 104 batteri/cm2.

Le popolazioni microbiche della carne

  • Grande varietà di specie: Staphylococcus, Micrococcus, Pseudomonas, Moraxella, Psychrobacter, Corynebacterium, Flavobacterium, Chromobacterium, Enterobacteriaceae, batteri lattici, Brochothrix thermosphacta, Bacillus, lieviti e muffe.
  • Le fasi successive di condizionamento delle carcasse (frollatura, taglio, conservazione finale della carne) possono modificare drasticamente quantità e tipologia di microrganismi in grado di crescere e determinare alterazioni.
  • La composizione di questa microflora può essere in larga misura predetta attraverso la comprensione di come i microrganismi si comportano nel “sistema carne” al variare del pH, della temperatura e dell’atmosfera di conservazione.
  • Solo il 10% dei batteri inizialmente presenti è in grado di crescere durante le fasi di conservazione refrigerata e di questi solo una parte è in grado di causare alterazioni.

Le popolazioni microbiche della carne

  • In generale, le carcasse sono maturate o frollate a temperature di refrigerazione per pochi giorni fino a 3 settimane, in modo da favorire modificazioni delle proteine strutturali del muscolo scheletrico che si traducono in un aumento della tenerezza della carne. In seguito, le carcasse, sono sezionate in pezzi o tagli che sono conservati refrigerati in varie condizioni di atmosfera gassosa per proteggerli più a lungo possibile dalle alterazioni che si manifestano prima del consumo.
  • La shelf-life della carne è strettamente dipendente dal numero e tipi di batteri inizialmente presenti e dalla loro successiva crescita nelle condizioni ecologiche applicate durante la conservazione, in particolare temperatura e atmosfera gassosa.

Popolazioni microbiche durante la conservazione aerobica della carne

Temperatura: principale fattore ecologico in grado di influenzare selettivamente lo sviluppo microbico sulla carne conservata all’aria e, dunque, determinarne il grado e la velocità dei cambiamenti organolettici indesiderati.

Nell’intervallo delle temperature di refrigerazione (da-1°C a +7°C) il tasso di crescita dei batteri alterativi psicrotrofici aumenta molto anche in seguito a piccoli incrementi di temperatura.

Tempi di generazione su carne

Tempi di generazione su carne


Popolazioni microbiche durante la conservazione aerobica della carne

Le popolazioni batteriche che dominano durante la conservazione aerobica della carne sono rappresentate, in ordine decrescente, da specie del genere Pseudomonas, da Brochothrix thermosphacta, da membri della famiglia delle Enterobacteriaceae e da alcuni generi di batteri lattici.

Alcune specie risultano essere particolarmente adattate e specifiche della carne:

  • Pseudomonas fragi: alto tasso di crescita; rapida adesione alla superficie; utilizzazione di creatina e creatinina.
  • P. fluorescens e P. lundensis: alto tasso di crescita; rapida adesione alla superficie.
  • Brochotrhrix thermosphacta: isolato solo da carne.

Popolazioni microbiche e atmosfera di conservazione

  • Le popolazioni microbiche sono influenzate dalla composizione dell’atmosfera gassosa dell’ambiente di confezionamento. L’atmosfera di una confezione, realizzata con film che presentano una bassa permeabilità ai gas atmosferici, può essere modificata eliminando completamente l’aria (sotto-vuoto – SV) oppure sostituendola con miscele a concentrazione nota di CO2, O2 e N2 (atmosfera modificata o protettiva – ATM). Il tipo di atmosfera gassosa esercita una forte selezione sulla microflora della carne.
  • In generale, l’aumento della concentrazione di CO2 con limitazione di quella di O2 seleziona una microflora che è dominata da batteri Gram-positivi.
  • ll minor tasso di crescita e i differenti attributi metabolici dei batteri Gram-positivi rispetto ai Gram-negativi allunga la shelf-life della carne in ATM.

Popolazioni microbiche e conservazione sotto-vuoto

  • La microflora batterica è dominata da batteri lattici appartenenti al genere Lactobacillus, Carnobacterium e Leuconostoc. La permeabilità del film di confezionamento influenza la shelf-life della carne; un incremento della permeabilità determina un aumento del tasso di crescita e del numero massimo finale di Pseudomonas e, anche se in minor misura, di B. thermosphacta.
  • L’odore anomalo di acido è essenzialmente impartito dalla produzione da parte dei batteri lattici di acido lattico ed acetico. Quando i carboidrati sono esauriti, sono utilizzati gli aminoacidi con conseguente produzione di acidi grassi volatili che impartiscono tipico odore di caseario alla carne.
  • Anche se con tassi di crescita e livelli numerici massimi inferiori ai batteri lattici, nella carne conservata SV non è raro assistere alla crescita di B. thermosphacta e di Enterobacteriaceae.

Popolazioni microbiche e conservazione in Atmosfera Modificata

  • La composizione della microflora della carne conservata in AM costituita da miscele a diversi livelli di O2 (60-80%) e di CO2 (20-40%) è strettamente dipendente dalla temperatura di conservazione e dal tipo di carne.
  • A temperature di 0°C predominano i batteri lattici, ma altri microrganismi come B. thermosphacta, Pseudomonas ed Enterobacteriaceae possono crescere fino a numeri finali alti, soprattutto a temperature di 5-6°C.
  • L’alterazione sensoriale si manifesta con la comparsa di odore di rancido e caseario.

Alterazioni microbiche

  • La carne è considerata alterata quando intervengono dei cambiamenti organolettici che la rendono inaccettabile per il consumo umano.
  • L’alterazione è il risultato di complesse interazioni tra la microflora che si sviluppa sulla carne e le modificazioni chimiche che avvengono nella stessa.
  • La comparsa dell’alterazione è dunque strettamente dipendente dal numero e tipi di batteri inizialmente presenti e dalla loro successiva crescita nelle condizioni ecologiche applicate durante la conservazione.
  • Le modificazioni chimico-fisiche durante il processo di alterazione avvengono nella fase acquosa della carne. In questa fase sono presenti composti a basso peso molecolare come glucosio, alcuni aminoacidi, nucleotidi, urea e proteine solubili che sono metabolizzate dalla maggior parte dei batteri della carne secondo un ordine che è strettamente dipendente dalla specie microbica.

Alterazioni microbiche

  • La carne fresca generalmente presenta un pH compreso tra 5,5 e 5,8 e contiene, anche se in concentrazioni più basse rispetto a quelle di proteine e grassi, sufficiente glucosio e altri carboidrati semplici in grado di supportare crescite batteriche fino a 109/cm2.
  • L’alterazione della carne è frequentemente associata all’utilizzazione degli aminoacidi da parte delle popolazioni dominanti di Pseudomonas, quando le stesse hanno esaurito il glucosio, che rappresenta il primo nutriente ad essere metabolizzato. Quando i livelli di Pseudomonas giungono a circa 107/cm2 incominciano ad essere evidenti i primi sintomi dell’alterazione della carne che si manifesta con la comparsa di odori anomali riconducibili a debole aroma di caseario.

Alterazioni microbiche

  • L’esaurimento dei livelli di glucosio sulla superficie della carne (popolazione microbica a livelli di circa 108/cm2) rende i cattivi odori sempre più evidenti sfociando in quello che è notoriamente riconosciuto come “alterazione sensoriale”.
  • La limitazione dei livelli di glucosio della carne determina in molte specie batteriche, tra le quali le specie del genere Pseudomonas, un mutamento improvviso da un metabolismo saccarolitico ad un metabolismo degradativo degli aminoacidi.
  • Quando la popolazione di batteri incomincia a raggiungere la capacità di carico della superficie della carne (circa 108/cm2) e il glucosio è esaurito, sono utilizzati sequenzialmente altri substrati, fino a quando dai composti azotati si ha la produzione di sostanze maleodoranti come ammoniaca, dimetilsolfuro, dimetildisolfuro e varie ammine.

Microbiologia degli insaccati carnei fermentati

Caratteristiche

  • Gli insaccati carnei fermentati sono il risultato delle trasformazioni microbiologiche, biochimiche, fisiche e sensoriali che avvengono a carico di un impasto carneo costituito da parti magre, grasso e vari ingredienti e/o additivi, insaccato in budelli naturali o artificiali, nel corso della loro maturazione in determinate condizioni di umidità e temperatura.
  • Si tratta di un gruppo di prodotti molto eterogeneo con grandi variazioni rispetto alle materie prime e nei livelli di ingredienti utilizzati.
  • In Europa è prodotta una gran varietà di insaccati carnei fermentati, molti dei quali hanno ricevuto l’attestazione DOP e IGP.

Caratteristiche

Gli insaccati carnei fermentati sono dunque delle carni “curate” la cui stabilizzazione nei confronti delle alterazioni è assicurata da una serie di eventi microbiologici, biochimici e fisici. In particolare:

  • l’abbassamento del pH come conseguenza della fermentazione lattica del glicogeno o di glucidi eventualmente aggiunti;
  • l’abbassamento dell’attività dell’acqua (aw) per effetto dell’aggiunta di sale e della disidratazione che accompagna la stagionatura;
  • le condizioni termo-igrometriche che ricorrono durante la maturazione, che in genere risultano favorevoli a microrganismi utili e sfavorevoli a microrganismi dannosi;
  • la produzione di sostanze dotate di attività antimicrobica;
  • l’eventuale aggiunta di additivi antimicrobici;
  • l’azione dell’eventuale pratica di affumicamento.

Fasi di produzione

Fasi di produzione degli insaccati carnei fermentati

Fasi di produzione degli insaccati carnei fermentati


Fasi di produzione: la carne

  • Parte muscolare degli animali di allevamento o selvatici.
  • Per la preparazione dei salami vengono utilizzati diversi tagli di carne, magri e semi grassi a seconda del prodotto che si vuole ottenere e della tecnologia che si intende adottare.
  • La spalla suina è un taglio adoperato nella maggior parte dei salami ed utilizzato anche per la produzione di salami a farcia medio-grossa.
  • La carne rappresenta la forma post-mortale del muscolo, la cui composizione varia in funzione al tipo di azione che esso deve svolgere nell’organismo vivo.

Microbiologia degli insaccati carnei fermentati

Fasi di produzione: la carne

Per ottenere un buon prodotto fermentato è necessaria la scelta accurata del tipo di carne.

  • Tipo PSE (pale, soft, exudative): carne con bassi valori di pH; può essere utilizzata per salami a rapida acidificazione;
  • Tipo DFD (dark, firm, dry): è in grado di trattenere molta acqua ed assorbire con difficoltà il sale. Presentando elevati valori di pH, non può essere utilizzata per nessuna tipologia.

Caratteristiche microbiologiche della carne

La carne può essere contaminata da una vasta gamma di microrganismi il cui numero e tipologia dipende strettamente dalle condizioni di macellazione, trasporto, conservazione e di trasformazione.

Possono essere presenti microrganismi protecnologici, alterativi e patogeni.

Microbiologia degli insaccati carnei fermentati

Fasi di produzione: il grasso

Anche la scelta del tipo di grasso è fondamentale per la riuscita di un buon salame:

  • Grasso duro: situato tra la testa e la schiena e sopra le due cosce del maiale. Non si sfilaccia, non si ossida e conferisce sapore e coesione all’insacco.
  • Grasso di gola: utilizzato soprattutto nei salami a farcia fine.
  • Lardo: contrariamente al grasso di gola, si smelma facilmente e per questo viene usato solo per produrre lardelli.

In linea generale, sono sempre scelti tessuti adiposi poveri di acidi grassi insaturi.

Fasi di produzione: selezione, mondatura, taglio e macinazione carne

Queste operazioni devono avvenire a temperature non superiori a 12°C.

Fasi di produzione: aggiunta di NaCl

Salagione per addizione diretta all’impasto di cloruro di sodio o miscela di NaCl e di nitrito e/o nitrato di sodio (Salnitro).

L’aggiunta di cloruro di sodio alle carni esercita diversi effetti:

  • solubilizzazione delle proteine miofibrillari;
  • aumentata precipitazione delle proteine sarcoplasmatiche;
  • mantenimento della struttura e della consistenza del prodotto;
  • inibizione dello sviluppo di microrganismi indesiderati.

E’ aggiunto in quantità comprese tra il 2,5 e 4% avendosi una riduzione della aw a 0,97-0,95 in funzione del tipo di prodotto.

La concentrazione salina dei prodotti stagionati risulterà compresa fra 3,5 e 6%.

Fasi di produzione: aggiunta di Nitrati e Nitriti

Si usano sotto forma di NaNO3 o KNO3 e di NaNO2 o KNO2.

Azioni positive:

  • stabilizzazione colore: reazione con il gruppo eme della mioglobina;
  • azione antimicrobica: Clostridium botulinum (min 40-50 mg/Kg);
  • azione antiossidante: ritardano l’irrancidimento dei grassi;

Sono spesso impiegati in combinazione col Sodio Ascorbato a concentrazioni che possono giungere fino a 550-600 mg/Kg.

Aspetti negativi:

  • tossicità nei confronti dell’uomo e degli animali. In dosi elevate può portare a fenomeni di cianosi, perché legandosi all’emoglobina ne