Fatores Intrínsecos e Extrínsecos que controlam o desenvolvimento microbiano em alimentos

A sobrevivência ou multiplicação de microrganismos nos alimentos depende de uma série de fatores. Esses fatores podem estar ligados às características próprias dos alimentos (fatores intrínsecos) ou com o ambiente em que o alimento se encontra (extrínsecos).
Consideramos como fatores intrínsecos a atividade de água (Aa/Aw), a acidez (pH), potencial de oxirredução (Eh), composição química, presença de fatores antimicrobianos naturais e interações entre os microrganismos presentes nos alimentos.
Como fatores extrínsecos são inclusos a umidade e temperatura ambientais, além da atmosfera em que o alimento está inserido.

FATORES INTRÍNSECOS                                                                                                                          

• Atividade da água

Microrganismos precisam de água pra sobreviver. E vão utilizar a água presente no alimento em sua forma livre (isto é, não a que está ligada a macromoléculas por forças físicas e que não atua como solvente, nem participa de reações).  A disponibilidade de água em um alimento é denominada "atividade da água".
Atividade da água é a reação entre a pressão parcial do vapor de água (P) e a pressão parcial do vapor de água pura (P0), a uma dada temperatura:

Aa = P/P0

Adição de sal ou açúcar diminui o valor de Aa por reduzir o valor de P.
Bactérias Gram-negativas são mais exigentes em relação à atividade da água que as Gram-positivas.
A maioria das bactérias deteriorantes não se multiplica em Aa inferior a 0,91.

• Acidez (pH)

A maioria dos microrganismos possuem pH mínimo, máximo e ótimo de crescimento. Para a maior parte, o pH ideal gira em torno da neutralidade (6,5-7,5).
Bactérias lácticas se desenvolvem em pH ácido, uma vez que há inibição da microbiota de competição.
Fungos e leveduras, por sua vez, têm maior tolerância ao pH, sendo que bolores se multiplicam em ambientes ainda mais ácidos. Dentre as bactérias, as mais exigentes são as mais patogênicas.
Carnes, pescados e laticínios são produtos altamente suscetíveis à contaminação bacteriana devido ao seu pH neutro, enquanto frutas e vegetais costumam ser um pouco mais ácidos.
Quando os microrganismos estão em pH diferentes do neutro, sua capacidade de multiplicação dependerá de sua habilidade de transformar o meio adverso.

• Potencial de oxirredução (Eh)

Os processos de oxidação e redução têm a ver com a troca de elétrons entre compostos químicos. O potencial de oxirredução pode ser definido como a facilidade com que um substrato ganha ou perde elétrons.
Quanto mais oxidado é um composto, mais positivo é o seu potencial de oxirredução. Quanto mais reduzido é um composto, mais negativo é esse potencial.

Lembre-se: quem reduz, ganha.

Os anaeróbios requerem valores baixos de Eh, como as bactérias patogênicas, como o Clostridium botulinum.

• Composição Química

Para que a multiplicação microbiana aconteça, os seguintes nutrientes devem estar disponíveis: água, fonte de energia, fonte de nitrogênio, vitaminas e sais minerais.
Como fontes de energia os germes podem usar carboidratos complexos, como amido. Lipídios também servem, mas poucos são os capazes de metabolizá-los.
As fontes de nitrogênio mais importantes são os aminoácidos. Terão função plástica na célula.
As vitaminas são  importantes fatores de crescimento de microrganismos, uma vez que fazem parte de diversas coenzimas. Entre as vitaminas, as mais importantes são as do complexo B. Gram-positivas são mais exigentes (falando de vitaminas) que as bactérias gram-negativas, que, assim como os bolores, são capazes de sintetizar seus próprios fatores de crescimento.
Embora necessários em pequenas quantidades, os sais minerais estão envolvidos em inúmeras reações enzimáticas. Destaque para sódio, potássio, cálcio e magnésio, assim como ferro, cobre, manganês, zinco, cobalto, fósforo e enxofre.

• Fatores antimicrobianos naturais

São mecanismos de defesa de certos produtos naturais, que visam retardar ou eliminar a proliferação microbiana.
Os condimentos, por exemplo, contêm vários óleos essenciais em atividade antimicrobiana, como o eugenol do cravo e  da canela, alicina do alho, timol e isotimol do orégano.
O ovo, especialmente a clara, tem vários antibióticos naturais, além de ter pH desfavorável às bactérias (entre 9 e 10). A clara é rica em lisozima, uma enzima que destrói a parede bacteriana, especialmente do grupo das Gram-positivas.
O leite bovino possui imunoglobulinas, macrófagos, proteínas do complemento e linfócitos.

Os derivados do ácido hidroxicinâmico, encontrados em frutas e vegetais, são importantes agentes antimicrobianos, com ação sobre bactérias e alguns fungos, assim como os taninos, presentes em frutas e sementes. As frutas ainda contêm ácidos orgânicos e óleos essenciais.
Os vegetais ainda possuem estruturas biológicas que se constituem como barreiras mecânicas, sendo elas as cascas, peles, películas das sementes etc.

• Interações entre microrganismos

Determinado microrganismos, ao se multiplicar e exercer suas funções vitais, produz metabólitos que podem afetar a chance de sobrevivência de outros microrganismos presentes neste alimento. Como já citamos, as bactérias lácticas atuam inibindo a microbiota do alimento ao produzir ácido lático, que reduzirá o pH, ou seja, acidificará. Esse ambiente rico em ácido lático (baixo pH) é propício para leveduras se desenvolverem ao degradar esse composto, produzindo aminas e alcalinizando o pH do alimento, facilitando a multiplicação de outros microrganismos que agem na neutralidade, mais a produção de toxinas por Clostridium botulinum.
Há casos também de bactérias se aproveitarem de produtos metabólicos de outras espécies, que é o caso do S. aureus, que utiliza tiamina e triptofano, que pode ser resultante de contaminação por Pseudomonas aeruginosa.
Muitos microrganismos podem produzir substâncias com atividade antibacteriana, denominadas bacteriocinas.
Algumas bacteriocinas são proteínas simples, outras possuem componentes lipídicos e açúcares. A produção de bacteriocinas é mediada por plasmídeos.
Algumas bacteriocinas úteis para a área de alimentos são as pediocinas, nisina (A, E), sacacina, helveticina J.
Alguns gêneros bacterianos produtores de bacteriocinas: Staphylococcus, Listeria, Lactobacillus, Bacillus, Clostridium, Erwinia, Yersinia.

FATORES EXTRÍNSECOS                                                                                                                          

• Temperatura ambiental

A temperatura é o fator mais importante que afeta a multiplicação de microrganismos. De forma geral, os micróbios são divididos e classificados nos seguintes grupos:
1. microrganismos psicrófilos - capacidade de multiplicação entre 0°C e 20°C.
2. microrganismos psicrotróficos - capacidade de desenvolvimento entre 0°C e 7°C. Ex: Pseudomonas fragi e Yersinia enterocolitica.
3. microrganismos mesófilos - temperatura ótima de multiplicação entre 25°C e 40°C.
4. microrganismos termófilos - que se multiplicam bem entre 45°C e 65°C. Ex.: clostrídios.
Os psicrófilos e psicrotróficos são os principais contaminantes de carnes, pescados, ovos e frangos, alimentos refrigerados.

• Umidade relativa do ambiente

Tem relação direta com a atividade da água do alimento. Alimentos conservados em ambiente com umidade relativa superior à atividade da água, tendem a absorver umidade, causando aumento da sua Aa. O inverso é verdadeiro: perderão água se a umidade ambiental for inferior à atividade da água.

• Composição gasosa do ambiente

Os gases que compõem o ambiente vão determinar qual microrganismo predominará. A presença de oxigênio favorece a multiplicação de microrganismos aeróbios, enquanto a ausência aumentará a chance de desenvolvimento de germes anaeróbios.
Modificações na composição gasosa podem causar alterações na microbiota do alimento.
Atmosfera modificada: substituição do O2 por outros gases, aumentando a vida de prateleira do alimento. Ex.: embalagens à vácuo, contendo óxido nitroso, monóxido de carbono.
O efeito antimicrobiano do CO2 depende da Aa, do pH e de sua concentração.


Fonte: Microbiologia dos Alimentos. Franco & Landgraf. Ed. Atheneu. 2005.