Microrganismi e alimenti: fattori che influenzano sviluppo e crescita

Il connubio microrganismi-alimenti è oramai materia conosciuta ai professionisti del settore e ai consumatori: il ruolo dell’infinitamente piccolo è ben noto soprattutto per quel che concerne le più famose trasformazioni metaboliche (es. fermentazioni lattiche, alcoliche e acetiche) e le alterazioni che coinvolgono ortaggi, prodotti carnei e caseari. Lo sviluppo dei microrganismi è però un qualcosa di complesso e variegato, che supera la semplice interazione tra un componente organico e la cellula microbica. Diversi fattori ambientali e tecnologici in una matrice complessa come appunto l’alimento influenzano differentemente la crescita e la moltiplicazione cellulare.

Quali microrganismi negli alimenti?

Le caratteristiche chimico-fisiche degli alimenti sono tali da permettere la colonizzazione e lo sviluppo di un gran numero di
specie microbiche. Ad ogni modo, non tutte le specie che contaminano o che sono veicolati dagli alimenti hanno lo stesso impatto nei cicli di produzione, conservazione e consumo.

Possiamo senz’altro affermare che ai batteri spetta il ruolo più importante, sia come microrganismi utili che come patogeni e alterativi; lieviti e muffe occupano un posto di rilievo, mentre virus, alghe e protozoi hanno un minore impatto. I virus non sono in grado di moltiplicarsi negli alimenti, pur potendo sopravvivere per lunghi periodi come particelle infettive. Dunque, gli alimenti rappresentano un veicolo importante di trasmissione dei virus. Inoltre, l’associazione di questi ultimi con i processi produttivi degli alimenti è legata alla loro capacità di portare a severe e importanti malattie nell’uomo. Inoltre, i batteriofagi (virus che hanno come ospite un batterio) sono coinvolti spesso nel fallimento delle fermentazioni nella produzione di prodotti lattiero-caseari.

Origine dei microrganismi negli alimenti

I microrganismi presentano un alto grado di adattabilità alle varie condizioni che si realizzano in un determinato ambiente e sono pertanto i più ubiquitari tra gli organismi viventi. Naturalmente, in misura maggiore o minore in relazione alle pratiche agronomiche, ogni alimento possiede una microflora che è strettamente dipendente dalla natura delle materie prime e dall’ambiente in cui esse sono prodotte (coltivazione, allevamento). Inizialmente le materie prime possono ospitare microrganismi provenienti dall’aria, dall’acqua, dal suolo, dalla superficie di vegetali e animali (contaminazione primaria).

Nel corso degli spostamenti e della loro trasformazione, possono essere nuovamente contaminati da microrganismi derivanti dagli ambienti di lavorazione e conservazione, dalle superfici, dagli utensili e attrezzature e, soprattutto, dal personale impegnato nelle attività produttive. Inoltre, lo specifico processo tecnologico cui l’alimento è sottoposto determinerà variazioni quali-quantitative della microflora presente naturalmente o aggiunta, come conseguenza delle modificazioni indotte delle caratteristiche chimico-fisiche dell’alimento stesso.

Infine, l’alimento potrà subire contaminazioni e/o variazioni del contenuto microbico nelle successive fasi di immagazzinaggio, trasporto, distribuzione e consumo, contribuendo a determinare la shelf-life del prodotto finito. Dunque, i microrganismi possono contaminare gli alimenti attraverso una grande varietà di fonti, le più importanti delle quali sono rappresentate senza dubbio dalla materia prima (il principio delle tecnologie alimentari good in-good out si ispira proprio a questo concetto).

filiera alimentare from farm to fork
Figura 1 – Il controllo della filiera agroalimentare è fondamentale per la gestione delle contaminazioni
[Fonte immagine: Stilsano]

Fattori ecologici che influenzano la crescita dei microrganismi

I fattori ecologici che influenzano il comportamento dei microrganismi negli alimenti e quindi il destino della comunità microbica inizialmente presente, sono classificati in quattro gruppi principali: fattori intrinseci; fattori estrinseci; fattori di processo e fattori impliciti.

I fattori intrinseci riguardano le caratteristiche chimico-fisiche dell’alimento. Essi fanno riferimento alla composizione nutrizionale, alla disponibilità di acqua libera (aw), al pH, alla presenza di antimicrobici naturali o di conservanti aggiunti (naturali o di sintesi), al potenziale di ossido-riduzione e alla presenza di eventuali strutture biologiche.

I fattori estrinseci che influenzano la crescita dei microrganismi negli alimenti sono rappresentati dalle condizioni esterne applicate all’alimento. Essi riguardano in particolar modo temperatura, umidità e composizione atmosferica in cui l’alimento viene conservato (Fig. 2).

abbattitore domestico
Figura 2 – L’utilizzo degli abbattitori è sempre più frequente a livello professionale e domestico [Fonte immagine: Cose di Casa]

I fattori di processo includono invece tutte quelle procedure che, applicate nel corso della sua trasformazione, ne modificano completamente l’ecologia. Possono comprendere trattamenti termici, refrigerazione, salagione, acidificazione, aggiunta di colture starter ecc.

I fattori impliciti comprendono le relazioni che si instaurano tra i microrganismi che hanno colonizzato l’alimento nelle condizioni dettate dall’azione dei fattori intrinseci ed estrinseci.

Approcci ai sistemi di difesa da alterativi e patogeni

Manipolando in maniera appropriata questi fattori è possibile operare un’azione di controllo dei microrganismi negli alimenti. In effetti questi fattori rappresentano la base su cui si fondano la maggior parte delle procedure di conservazione degli alimenti. Oggi le industrie alimentari possono disporre di una grande varietà di tecniche di conservazione degli alimenti. La maggior parte di esse hanno come obiettivo principale quello di ritardare o inibire la crescita di microrganismi indesiderati (alterativi e/o patogeni) o di inattivarli completamente.

dpi in azienda alimentare
Figura 3 – Altamente incriminata è la contaminazione attribuita alle manipolazione da parte degli operatori [Fonte immagine: Lupaservice8108]

I moderni approcci della conservazione degli alimenti sono sempre più basati sugli effetti di più tecnologie combinate. Tale approccio, noto come Multiple Hurdle Technology, ovvero tecnologie delle barriere multiple, si fonda sul principio che combinando più tecnologie, ciascuna delle quali applicata con intensità minore rispetto a quella necessaria per avere lo stesso effetto con l’applicazione di un singolo fattore (ostacolo), è possibile avere gli stessi effetti sul controllo dei microrganismi, con conseguenze meno drastiche sulle qualità organolettiche e nutrizionali degli alimenti.

Le tecniche di conservazione degli alimenti basate su una serie di ostacoli alla crescita microbica, sono note e applicate empiricamente da secoli. Ricordiamo che gli alimenti fermentati, come, ad esempio, gli insaccati carnei e i formaggi, devono la loro stabilità ad una serie di fattori che intervengono nel corso della loro fabbricazione (abbassamento del pH da parte dei batteri lattici, abbassamento dell’attività dell’acqua come conseguenza dell’aggiunta di sale e dell’asciugatura, produzione di sostanze antimicrobiche da parte di batteri lattici, l’aggiunta di nitrati nei salami, ecc.).

Lo stesso concetto oggi è esteso anche ad alimenti non fermentati come ad esempio le insalate di IV gamma, il cui tempo di conservazione viene allungato attraverso l’applicazione sequenziale e combinata di barriere che comprendono il lavaggio, la conservazione in atmosfera modificata e a temperature di refrigerazione. La preservazione della qualità e sicurezza microbiologica di un alimento implica, dunque, la creazione di un ambiente ostile ai microrganismi indesiderati ma allo stesso tempo in grado.

Fonti

  • VILLANI F. (2016) Fondamenti di Microbiologia degli Alimenti. Volume 2. Manuale di Laboratorio di Microbiologia degli Alimenti
  • FARRIS G. A., GOBBETTI, M., NEVIANI E., VINCENZINI M. (2012) Microbiologia dei prodotti alimentari. Casa Editrice Ambrosiana, Milano
  • JAY J. M., LOESSNER M.J., GOLDEN D.A. (2008) Microbiologia degli alimenti. Springe, Milano
  • ZAMBONELLI C., TINI V., GIUDICI P., GRAZIA L. (2001) Microbiologia degli alimenti fermentati. Bologna, Calderini Edagricole
  • Immagine in evidenza: https://www.constructioncanada.net/researchers-develop-treatment-to-prevent-bacterial-spread-on-metal-surfaces/

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