ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php Copyright © Editore Mannarino Franco Contrada S. Chiara, 4 25122 Brescia http://www.editoremannarino.it [email protected] Prima stampa febbraio 2009 Ristampe: 2010 2011 2012 2013 2014 1 2 3 4 5 È stata curata da: Michele Capurso - Icona logo editore di Fabio Coscarella - Progetto grafico: Michele Capurso e Franco Mannarino - Rilettura del testo: prof. Francesco Digregorio , dott.ssa Imma Bianco - Illustrazioni : Michele Capurso e Lorenzo Manchi (disegni) - Videoimpaginazione: Fabrizio Caruso - Stampa e Legatura: tipografia Grafiche Calabria, Via Marciello - zona P.I.P. Amantea (CS) Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Collaborazioni e ringraziamenti: voglio ringraziare tutti i colleghi, che mi hanno sempre incoraggiato ad andare avanti nella realizzazione di questo lavoro, quanti mi hanno aiutato nella stesura di schede didattiche e nella realizzazione di esperienze di laboratorio ed in particolare il dott. Loperfido (Direttore del Laboratorio EuroQuality), la dott.ssa Bianco e la dott.ssa Contento. Considerato che la realizzazione di un testo richiede particolare attenzione nei controlli ed è molto difficile evitare completamente errori e imprecisioni, l’editore ringrazia sin da ora chi vorrà segnalarli. Per la segnalazione o suggerimenti scrivere a: Sito Web http://www.editoremannarinonew.it [email protected] L ‘editore è a disposizione degli aventi diritto con i quali non è stato possibile comunicare per eventuali omissioni o inesattezze nella citazione della fonte dei brani o delle illustrazioni riprodotte nel presente volume I diritti di traduzione e riproduzione, totali o parziali anche ad uso interno o didattico con qualsiasi mezzo sono riservati per tutti i paesi è vietata la riproduzione e la diffusione dei contenuti digitali. Il file a risoluzione standard non è stampabile e non si possono copiare parti dei contenuti può essere utilizzato solo a titolo personale fino alla data della scadenza. Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino L'opera, Laboratoria....mo dalla cellula ai microrganismi EDIZIONE DIGITALE ISBN 9788896708194 ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino LABORATORIA.....MO DALLA CELLULA AI MICRORGANISMI LABORATORIO DI MICROBIOLOGIA Aspetti teorici e pratici Il mio auspicio è quello di aver realizzato un supporto didattico valido, efficace e di facile consultazione, soprattutto per i nostri studenti, che rappresentano il fulcro della nostra azione. L'autore MICHELE CAPURSO EDITORE MANNARINO I Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino VOLUME III Nell’ambito delle diverse strategie metodologiche, l’attività laboratoriale, rappresenta il modo attivo per insegnare la Biologia e le Scienze in genere. La fase sperimentale, consente di sviluppare negli studenti, l’iniziativa, la partecipazione, l’autonomia, le capacità di riflessione, di analisi, di padronanza di semplici tecniche e superare, così, la distinzione fra teoria e pratica. La teoria è spesso presentata come una serie di certezze e le esperienze fatte in laboratorio, evidenziando quanto studiato, consentono un approccio più realistico alla teoria. In questa ottica, il lavoro che si propone vuole essere un valido supporto teoricopratico nello studio della Biologia e della Microbiologia, disciplina questa che sta assumendo sempre più un ruolo di estrema importanza nella vita di ogni giorno, per le implicazioni che i microrganismi hanno a diversi livelli: nel controllo della salubrità di prodotti alimentari, nell’azione condotta in particolari processi di trasformazione, nella produzione di prodotti biocompatibili, nello studio e nelle conoscenze assunte in campo biotecnologico. Il percorso tracciato nei tre volumi, di cui si compone l’opera, anche se si rivolge prevalentemente a studenti del corso di studi di operatore e tecnici di laboratorio Chimico-Biologico, sviluppa concetti di Biologia di base con chiavi di lettura di diversi fenomeni biologici integrati da schede applicative, tale da potersi adattare a diverse esigenze curricolari. Il disagio didattico vissuto in più di vent’anni di insegnamento, legato a quello degli studenti, per la difficoltà di non aver trovato un libro di testo che potesse riassumere i contenuti disciplinari propri delle materie oggetto di studio del corso Professionale per Chimico-Biologico, che spaziano dalla Biologia, alla Batteriologia, alla Biochimica, alla Microbiologia, è stato l’input che mi ha spinto ad intraprendere questo lavoro a mio avviso arduo, perché non è per niente facile trasferire un’esperienza didattica in un testo scritto. Il risultato finale del lavoro, non poteva non tener conto dell’esperienza maturata in campo didattico e metodologico, del confronto sistematico e continuo con altri colleghi, delle difficoltà incontrate dagli alunni nell’acquisizione dei concetti teorici e procedurali in laboratorio e non per ultimo delle ore di lezione a disposizione. Il mio auspicio è quello di aver realizzato un supporto didattico valido, efficace e di facile consultazione, soprattutto per i nostri studenti, che rappresentano il fulcro della nostra azione. Visto che l’imprecisione è dell’uomo, ringrazio fin d’ora quanti vorranno segnalare imprecisioni o inesattezze sfuggite nella trattazione degli argomenti proposti. Per concludere, ma non per ultimo, voglio ringraziare tutti i colleghi, che mi hanno sempre incoraggiato ad andare avanti nella realizzazione di questo lavoro, quanti mi hanno aiutato nella stesura di schede didattiche e nella realizzazione di esperienze di laboratorio ed in particolare il dott. Loperfido (Direttore del Laboratorio EuroQuality), la dott.ssa Bianco e la dott.ssa Contento. II Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php L’idea che ha accompagnato il presente lavoro è stata quella di sviluppare attraverso attività laboratoriali, un percorso didattico che spazia dalla Biologia generale, alla Batteriologia, alla Microbiologia ambientale e agro-alimentare, discipline oggetto di studio negli Istituti Professionali e Tecnici ad indirizzo Chimico-Biologico e agrario e licei delle scienze applicate per consentire un approccio non “virtuale” ma di più semplice comprensione dei contenuti previsti dai programmi ministeriali. I punti di forza del lavoro sono: - la scansione razionale degli argomenti; - la varietà delle esercitazioni descritte; - la semplicità del linguaggio; Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino - l’uso costante delle immagini nella descrizione delle fasi operative e dei risultati attesi. Quanto alla struttura, il lavoro inizia dai concetti introduttivi di base, dove fondamentale risulta essere la parte relativa alla sicurezza, che attraverso la conoscenza dei simboli, delle frasi di rischio e i consigli relativi, vuole mettere in guardia quanti operano in un laboratorio didattico di Biologia per riconoscere i punti critici di pericolo e saperli neutralizzare. Le singole esercitazioni che vengono proposte, seguono un percorso che non lascia nulla al caso e contengono informazioni puntuali e dettagliate circa: - i materiali occorrenti; - i punti di criticità e pericolo; - la metodica; - spunti per la riflessione e l’area di raccolta e organizzazione dei dati. Accompagna il lavoro un quaderno per il docente che contiene schede strutturate predisposte per la valutazione e la verifica dei saperi appresi, inerenti gli aspetti trattati, complete di risposte agli items. III Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Il lavoro si compone di diversi percorsi didattici a cui sono associate numerose esperienze di laboratorio, e si propone quale strumento formativo sui diversi aspetti che interessano le problematiche legate allo studio della cellula e dell’organizzazione cellulare, alla ricerca e identificazione di microganismi, alle interazioni microrganismiuomo-ambiente-alimenti. ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php Il presente lavoro si caratterizza per l’organizzazione di un percorso formativo strutturato in moduli che tiene conto delle indicazioni ministeriali e delle reali necessità didattiche sperimentate in campo, adeguate al monte ore a disposizione. Infatti, lo studente ha a disposizione un gran numero di schede di esercitazioni che consentono di contestualizzare gli argomenti teorici presentati, con organicità di impostazione e sequenzialità in merito all’acquisizione dei concetti fondanti la Biologia e Microbiologia. Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Ogni scheda prevede a completamento dell’esperienza svolta, l’area della raccolta e organizzazione dei dati e domande di riflessione che lo studente può utilizzare per meglio inquadrare i risultati ottenuti e per sollecitare ulteriormente la propria curiosità, così da ricavare altri elementi per la discussione e il confronto rispetto alle informazioni teoriche che hanno preceduto l’esperienza o che saranno motivo di approfondimento successivo. Bibliografia G. Chieffi, S. Dolfini, M. Malcovati, R. Pierantoni, M.L. Tenchini “Biologia e Genetica” 1996, EdiSES, s.r.l. – Napoli M. Pusceddu Nardella, G. Testoni “BIOLOGICA”, Trevisini Editore – Milano Cristina Maggi, Claudia Zeccara “Biologia in laboratorio”, Casa Editrice G. Principato S.p.a – Milano Sergio Campari, “Guida al laboratorio di Microbiologia”, Zanichelli Editore S.p.a – Bologna M.J. Pelczar, R.D. Reid, E.C.S. Chan “Microbiologia”, Zanichelli S.p.A – Bologna Fulvio Longo “Norme per la prevenzione degli infortuni e l’igiene del lavoro” Azienda Unità Sanitaria Locale BA/5 – Putignano Gianfranco Tiecco “Igiene e Tecnologia alimentare” , Edagricole-Edizioni Agricole della Calderini s.r.l. – Bologna Johannes Kramer, Carlo Cantoni “Alimenti microbiologia e igiene” Organizzazione Editoriale Medico Farmaceutica S.p.a - Milano Appunti universitari di “Microbiologia degli alimenti” Franco Ottaviani “Tecniche per l’analisi microbiologica degli alimenti” Corso teorico-pratico, Segreteria Simposi della International pbi – Milano Roberto Ligugnana “Le Buone Norme di Campionamento (BNC)” pubblicato da International pbi S.p.a – Milano Antonietta Galli Volonterio “Microbiologia degli alimenti” G.B. Paravia S.p.a – Torino Antonietta Galli, Alberto Bertoldi “Igiene degli alimenti e HACCP” Modelli applicativi, EPC LIBRI s.r.l. – Roma Giuseppe Cerutti “Il rischio alimentare (tossici, contaminanti, residui, additivi)”, Tecniche nuove – Milano H. Beerens, F.M. Luquet “Guida pratica d’analisi microbiologica del latte e dei suoi derivati”, Tecniche nuove – Milano F. Ottaviani “L’analisi microbiologica dei prodotti lattiero-caseari”, Tecniche nuove – Milano Carlo Zambonelli “Microbiologia Biotecnologia dei vini”, Edagricole Edizioni Agricole – Bologna Franco Ottaviani “Microbiologia dei prodotti di origine vegetale”, Chiriotti Editori – Pinerolo Raccolta di scritti tecnici e scientifici coordinata da Franco Ottaviani “Microbiologia ed igiene delle produzioni industriali e dei beni di consumo”, Edizioni CONSAL – Sermide (MN) Saverio Simeone “Laboratorio di Microbiologia Corso pratico di tecnica ed analisi microbiologica”, Editrice San Marco S.r.l. – Bergamo Ponteranica Alessandro Pavone, Roberta Paolucci “Conoscenze e Applicazioni di Microbiologia Speciale”, Zanichelli Editore S.p.a – Bologna Norme UNI ISO4831, UNI ISO 4832, UNI ISO 4833, UNI EN ISO 7932, UNI ISO 8261, UNI ISO 8914, UNI 10592, UNI 10625, UNI EN ISO 11290/1 IV Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Le difficoltà spesso manifestate dagli studenti nel prendere rigorosamente appunti durante le fasi di descrizione delle esercitazioni, il problema di saper strutturare le informazioni date, per avere riferimenti chiari e adeguati per uno studio successivo, la necessità di operare in regime di sicurezza, sono aspetti particolarmente curati. ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php PREMESSA Per l’insegnante Per lo studente Percorso 1 Microbiologia degli alimenti 1 Rischio e sicurezza alimentare 2 Qualità degli alimenti 3 Ecologia microbica degli alimenti 5 Fasi della crescita microbica 7 Categorie di fattori ecologici: fattori intrinseci 9 Categorie di fattori ecologici: fattori estrinseci 19 Fattori ecologici impliciti 24 Processi trasformativi 27 Alterazione della qualità degli alimenti 29 Principali modificazioni chimiche: proteine 31 Principali modificazioni chimiche: lipidi 34 Principali modificazioni chimiche: carboidrati 36 Principali microrganismi alterativi 42 Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Percorso 2 Alterazioni degli alimenti Percorso 3 Batteri patogeni trasmessi con gli alimenti Fonti di contaminazione degli alimenti 46 Malattie alimentari di origine batterica 48 Rapporto microrganismi prodotti industriali 49 Escherichia coli O157:H7 52 Salmonella spp. 55 Staphylococcus aureus 58 Listeria monocytogenes 61 Bacillus cereus 63 Campylobacter sp. 66 Yersinia enterocolitica 69 V Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Caratteristiche degli alimenti ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php Percorso 4 Sistema HACCP 72 Rischi potenziali di un processo alimentare 73 HACCP: principi 74 Esempio di controllo microbiologico HACCP per formaggi freschi 81 Introduzione 85 Domanda dell’analisi microbiologica 86 Campionamento e raccolta del campione 87 Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Percorso 5 L’analisi microbiologica Percorso 6 Criteri microbiologici e piani di campionamento Percorso 7 Tecniche di campionamento Criteri microbiologici per gli alimenti 89 Piani di campionamento 91 Criteri di sicurezza 93 Terminologia del campionamento 97 Principali forme di campionamento 97 Considerazioni generali 100 Campionamento microbiologico di alimenti: prodotti confezionati 101 Campionamento microbiologico di alimenti: prodotti non confezionati 101 Campionamento microbiologico di alimenti: prodotti liquidi 104 Campionamento microbiologico di alimenti: prodotti in polvere o granulari 106 VI Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Introduzione ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php Percorso 8 Terreni nutritivi e diluenti usati nella pratica Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino 109 110 111 114 115 119 120 125 126 127 128 129 Percorso 9 Preparazione del campione per l’analisi Percorso 10 Metodi rapidi di analisi Introduzione Operazioni di apertura del campione Preparazione del campione per l’analisi Scelta del diluente Regole generali per la preparazione di campioni particolari Preparazione della diluizione primaria e delle diluizioni successive Tecniche di semina delle piastre 136 137 139 140 142 Introduzione Metodi molecolari PCR Ibridazione con sonde Organizzazione del laboratorio di analisi PCR 151 151 152 155 156 VII 144 147 Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Considerazioni generali Tipologia di diluenti Principali terreni nutritivi Terreni di uso comune Terreni per la numerazione di Enterobacteriaceae e Coliformi Terreni per l’isolamento di E. coli Terreni per l’isolamento di Salmonella Terreno per l’isolamento di Yersinia enterocolitica Terreni per l’isolamento di Bacillus cereus Terreni nutritivi per l’isolamento di Clostridium perfringens Terreno per l’isolamento di Stafilococchi coagulasi-positivi Terreni nutritivi per l’isolamento di Listeria monocytogenes ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php Percorso 11 Controlli microbiologici 161 163 164 166 Percorso 12 Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino ESERCITAZIONI DI LABORATORIO METODI DI ANALISI DEGLI ALIMENTI Numerazione della flora aerobica a 32°C nei gelati Determinazione della carica microbica a 21°C nel latte pastorizzato 172 Ricerca dei Lieviti nello yogurt Numerazione di Streptococcus thermophilus nello yogurt Determinazione dei Coliformi totali e termoresistenti nel burro Determinazione dei Coliformi totali nel latte – Metodo MPN Numerazione di E. coli su terreno cromo genico Ricerca di E. coli in campione di mozzarella Numerazione di Stafilococchi coagulasi positivi Ricerca di Salmonella nelle uova fresche Numerazione di Clostridium Perfringens in alimenti Numerazione di Bacillus cereus Ricerca di Listeria monocytogenes Ricerca di Streptococchi fecali nell’acqua – Metodo MF Ricerca di Campylobacter termotollerante Ricerca di Yersinia enterocolitica 178 181 VIII 175 185 188 192 195 198 202 209 213 218 221 225 229 Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Controllo in campo alimentare Quadro normativo Norme e criteri ufficiali relativi a contaminazione microbiologica Priorità nei controlli microbiologici ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php Caratteristiche degli alimenti Gli alimenti per essere considerati tali, devono possedere alcune qualità fondamentali, vale a dire devono essere: INNOCUI - cioè non contenere sostanze tossiche o nocive; GRADEVOLI - o per lo meno accettabili dal punto di vista organolettico; DIGERIBILI E ASSIMILABILI. Oggi, la produzione degli alimenti, si discosta sempre più dalle possibilità di riconoscimento del cibo che l’organismo umano ha appreso a distinguere biologicamente nel corso di milioni di anni di evoluzione della specie. La tecnologia delle industrie alimentari riesce a creare cibi perfetti, senza il minimo difetto: MA COSA C’E’ DENTRO? Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino GLI ALLARMI ALIMENTARI SONO SEMPRE PIU’ NUMEROSI Verdura con pesticidi Pollo alla diossina Carne pazza Il consumatore, che deve ingegnarsi a superare indenne il rito quotidiano della spesa, non sa più di chi fidarsi. Se i cibi avessero scritto in fronte buona o cattiva, sapremmo cosa scegliere e mangiare. Invece, non è così 1 Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino COMMESTIBILI - cioè facilmente masticabili da crudi o da cotti; ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php Rischio alimentare MICRORGANISMI PATOGENI Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino C H I M I C O VIRUS MICOTOSSINE OGM TOSSINE BATTERICHE PARASSITI E INFESTANTI RISCHIO ALIMENTARE Sostanze tossiche naturali Sostanze tossiche da reazioni in vivo e microrganismi dell’apparato digerente ADDITIVI CONTAMINANTI AMBIENTALI PESTICIDI E FARMACI Radioattività Metalli pesanti Sicurezza alimentare Cosa significa esattamente questo termine, dato che si tende a fare confusione tra pericolo e rischio. Il pericolo, in questo caso specifico, è rappresentato da qualsiasi agente fisico, chimico o biologico, presente nel prodotto in quantità tale da provocare un’azione negativa. Il rischio si presenta, invece, come un’eventualità che questa azione negativa si possa produrre. Contaminazioni come la Salmonella nelle uova o come quelle relative ad additivi, diossine o metalli rappresentano se superano una certa soglia, un pericolo; mentre va catalogata fra i rischi la presenza di OGM e loro derivati, in assenza di qualsiasi certezza sulla loro eventuale nocività. 2 Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino B I O L O G I C O ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php Qualità degli alimenti La “ qualità“ degli alimenti è un concetto complesso che richiede lo studio di diverse caratteristiche. Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Qualità organolettiche QUALITA’ TOTALE Qualità tecnologiche Qualità legale Qualità microbiologica Anche se intuitivamente ognuno pensa di sapere cosa sia la qualità; in realtà non è affatto facile definirla con precisione. Alcune definizioni che sono state proposte per tale termine << insieme delle proprietà e delle caratteristiche di un prodotto che conferiscono ad esso la capacità di soddisfare esigenze espresse o implicite >>. << l’insieme delle caratteristiche che differenziano le singole unità del prodotto e determinano il grado di accettabilità di tali unità da parte del compratore >>. << l’attitudine all’uso >> che è determinata dalle caratteristiche del prodotto che l’utente, considera come positive per lui. Trattandosi di derrate alimentari, si possono evidenziare nel concetto di qualità più aspetti specifici. 3 Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Qualità chimica Qualità nutrizionale ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php Qualità degli alimenti Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Qualità microbiologica è legata: alla presenza od assenza di microrganismi in grado di provocare fenomeni alterativi; all’applicazione di norme di buona pratica di fabbricazione; all’efficacia di misure di sanitizzazione; alla presenza od assenza di germi patogeni. Questo aspetto è il più importante della qualità totale degli alimenti, in quanto ne condiziona da una parte la conservabilità (qualità igienica) e dall’altra la sanità (qualità sanitaria). 4 Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino QUALITA’ TOTALE ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php Microrganismi associati con gli alimenti Gli alimenti hanno caratteristiche tali da permettere la colonizzazione e lo sviluppo di un gran numero di microrganismi, alcuni dei quali utili, altri indesiderati, sia patogeni che alterativi. Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino La colonizzazione di un alimento da parte di specie e ceppi di microrganismi appartenenti ai vari gruppi, dipende quindi dalle condizioni ecologiche (fattori intrinseci, estrinseci, impliciti e tecnologici) che si realizzano nell’alimento stesso. Comunque, non tutti i gruppi di microrganismi che contaminano o che sono veicolati dagli alimenti hanno lo stesso impatto nella loro produzione, conservazione e consumo. Elevato impatto - batteri - muffe e lieviti Minore impatto - virus, alghe e protozoi Ecologia microbica degli alimenti Gli alimenti sono ecosistemi complessi, dinamici ed eterogenei (gli ecosistemi sono costituiti dall’ambiente e dagli organismi che vivono in esso). Quando sono colonizzati da microrganismi, gli alimenti costituiscono degli ecosistemi ben definiti, la cui complessità è determinata dalle interazioni tra i fattori ambientali intrinseci ed estrinseci dell’alimento stesso. Le popolazioni microbiche inizialmente presenti nell’alimento, sotto l’azione selettiva dei determinanti ecologici, subiranno delle modificazioni della loro struttura comunitaria. La comunità microbica iniziale, determinata dalle fonti di contaminazione primaria, può essere sostituita da nuove comunità microbiche in funzione dei fattori intrinseci, estrinseci, tecnologici ed impliciti che ricorrono durante i processi di produzione e di conservazione. 5 Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Ogni alimento possiede una microflora che è strettamente dipendente: dalla natura delle materie prime; dall’ambiente in cui esse vengono prodotte (coltivazione, allevamento); dalle condizioni in cui esse vengono trasformate, conservate e consumate. ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php Ecologia microbica degli alimenti La microflora presente sugli alimenti può essere classificata in: MICROFLORA INERTE MICROFLORA UTILE Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino MICROFLORA PATOGENA INDICATORI DI CONTAMINAZIONE INDICATORI DI PROCESSO 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. Quando le condizioni ecologiche dell’alimento sono favorevoli, i microrganismi si moltiplicano, aumentando come numero e come massa. La moltiplicazione dei microrganismi negli alimenti avviene secondo una cinetica paragonabile a quella che si realizza nei sistemi di coltura chiusi discontinui. 6 Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino MICROFLORA ALTERATIVA (Antitecnologica) ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php Fasi della crescita microbica (curva di crescita) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 1 2 3 Latenza Esponenziale Stazionaria 4 Declino 2 3 4 5 6 7 Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Tempo (h) L’andamento è conseguenza dei cambiamenti che i microrganismi mettono in atto nel substrato di coltura, successivamente alla fase di inoculo e incubazione a temperatura idonea. Infatti, la composizione di un volume noto di terreno può variare, non solo perché i batteri sfruttano per il loro metabolismo le sostanze nutritive messe a disposizione, ma anche perché eliminano prodotti metabolici di scarto, che possono spesso risultare inibenti o addirittura tossici per i microrganismi stessi. I risultati ottenuti sperimentalmente, condotti su diverse specie batteriche, consentono una rappresentazione grafica caratteristica, indicata come curva di crescita standard. 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. 7 Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino log UFC/ml Le fasi principali che caratterizzano una curva di crescita sono generalmente quattro: ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE http://www.editoremannarinonew.it/esp.-online-lab-microbiol-editore-mannarino.php FASE ESPONENZIALE O FASE LOG 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 1 2 3 Latenza Esponenziale Stazionaria 4 Declino 2 3 4 5 6 7 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 In questa fase, 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. 1 log UFC/ml Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino Tempo (h) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Latenza 1 2 3 4 Esponenziale Stazionaria Declino 2 3 4 5 6 7 Tempo (h) 8 Libro digitale Laboratoria...mo IIIV © Editore Mannarino log UFC/ml 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.).