Factori care influenteaza prezenta si multiplicarea microorganismelor din carne si produselor derivate

Factori care influenteaza prezenta si multiplicarea microorganismelor din carne si produselor derivate

Microorganismele sunt ubicvitare, fiind prezente in mediul natural (sol, apa, aer, plante), mediul animal intern (organismul animal) si extern (nutreturi, dejectii, productii), mediul uman. Carnea provenita de la animale sanatoase este aproape sterila, putand fi contaminata in timpul sacrificarii, jupuirii, eviscerarii si restul proceselor tehnologice. Evolutia calitativa si cantitativa a microflorei carnii este greu de anticipat deoarece dezvoltarea bacteriilor este influentata de diferiti factori, pornind de la animalul viu, conditii de abatorizare, de procesare, de transport, de depozitare si de comercializare. (91)

D. Barzoi (1985, 12) arata ca microorganismele din alimente sunt influentate de o serie de factori precum:

factori intrinseci asociati cu caracteristicele fizico-chimice si structura carnii      (compozitia chimica si structura alimentelor, pH-ul, capacitatea de tamponare, activitatea apei, antimicrobieni naturali, potentialul oxido-reducator);

factori extrinseci determinati de conditiile fizico-chimice particulare ale mediului (temperatura de depozitare, presiunea vaporilor de apa si a gazelor in spatiile de depozitare);

factori de prelucrare (tratarea termica, iradiere, substante de conservare, modificarile compozitiei chimice a alimentelor, contaminarea alimentelor in timpul prelucrarii);

actiunea combinata a factorilor de mediu (aparitia tulpinilor sau mutantelor de microorganisme, rezistente la factorii de mediu);

actiunea asociatiilor microbiene primare din alimente (rata specifica de inmultire, simbioza, antagonismul, succesiunile microbiene).

Carnea constituie un mediu in care se pot dezvolta microorganismele, iar evolutia calitativa si cantitativa a microbiotei carnii si produselor derivate are caracter dinamic. Calitatea microbiologica si termenul de mentinere a parametrilor de calitate in limitele normale dictate de normele microbiologice depind de modul in care procesatorii si comerciantii vor reusi sa tina sub control acei factori care pot influenta transmiterea, multiplicarea si activitatea microorganismelor (indigene sau zimogene) care colonizeaza substratul.(16)

Factorii care influenteaza starea igienica a carnii din punct de vedere microbiologic se impart in doua categorii: dependenti de animal si dependenti de unitatea de taiere.

Factori dependenti de animal. Animalul viu este sursa primara de contaminare a carnii. Contaminarea bacteriana a animalelor se realizeaza din mediul extern prin doua cai:

suprafata tegumentului, (totalitatea tesuturilor si formatiunilor care acopera corpul animalelor, in special pielea sunt contaminate adesea cu micrococi, stafilococi, pseudomonade, drojdii si mucegaiuri care provin din aer, sol, apa);

tractusul gastro- intestinal, cavitatea nasofaringiana si caile uro-genitale contin microorganisme care contamineaza carnea.(13)

Nivelul contaminarii depinde de igiena si confortul animalelor in timpul transportului, starea de sanatate si odihna a animalelor inainte de abatorizare, igiena corporala si a instrumentarului folosit la sacrificare si transare.

Factori dependenti de igiena abatorului si de fluxul tehnologic. Tot ceea ce vine in contact cu animalul si carnea pe fluxul tehnologic influenteaza incarcatura microbiana.(84)

Tabel nr. 2 :

Dinamica poluarii microbiene a mainilor si instrumentarului folosit la

prelucrarea carnii, (33)

Contaminarea carnii se realizeaza si in timpul stocarii, transportului si comercializarii carnii. Sporirea numarului microorganismelor influenteaza negativ calitatea, conservabilitatea si salubritatea carnii. Carnea infectata cu bacterii patogene poate produce toxiinfectii alimentare la om.

Factorii intrinseci

Alterarea carnii si a produselor derivate prin activitatea microorganismelor saprofite este un proces natural, necontrolat, prin care microorganismele zimogene ajunse in aliment determina modificarea proprietatilor organoleptice si nutritive. Aceste modificari sunt percepute de catre consumator ca schimbari ale caracteristicilor senzoriale: culoare (inverzire, aparitia mucusului, colonii vizibile, pete), miros (putrid, sulfuros), gust (acru, nespecific).(19, 64)

Gradul initial de contaminare. Unii microbiologi considera sterila carnea animalelor sanatoase, altii afirma ca in mod normal carnea este colonizata cu o serie de bacterii intrinseci (indigene) responsabile de alterarea profunda. Un numar redus de microorganisme pot coloniza accidental tesutul muscular in timpul vietii animalului, provenind din microflora intestinala sau din sistemul limfatic. Gradul initial de contaminare a carcaselor va influenta puternic evolutia procesului de alterare (viteza, transformari biochimice si microbiologice, etc) si va determina stabilitatea carnii materie prima si a produselor derivate.(77)

Substratul. Exista largi variatii ale disponibilitatii nutritionale a substratului determinate de specie, varsta, tratamentele aplicate animalului inainte de sacrificare, tipul de tesut si transformarile pe care acesta le sufera post-rigor-mortis sau prin evolutia activitatii microbiotei zimogene.

Prin compozitia ei, carnea este un suport foarte bun pentru metabolismul bacterian. Glucoza este substratul preferat pentru majoritatea microorganismelor aerobe si anaerobe din microflora carnii.(7)

Tabel nr. 3:

Principalele substraturi pentru bacteriile de alterare a carnii si produselor derivate(7)

Concentratia de glucoza prezenta in tesutul muscular este limitata, situandu-se la valori de 0,1 -0,5 mg/g in carnea de vita. Aceasta este preferential metabolizata de coloniile de la suprafata carnii, microorganisme care se multiplica exponential epuizand sursa de carbon. In acest moment incepe transformarea aminoacizilor, numarul microorganismelor creste la valori de 10⁸-10⁹ufc/cm², se formeaza mucusul caracteristic si apar modificari senzoriale specifice.(33)

In cazul produselor din carne, substratul devine complex, prin adaos de aditivi de sarare si maturare, care manifesta efect inhibitor asupra activitatii metabolice a microorganismelor (tabel nr. 4). Controlul proceselor biochimice catalizate de microflora de alterare poate fi mai usor de realizat prin reglarea compozitiei substratului, a factorilor fizico-chimici si stimularea relatiilor antagonice dintre microorganisme.(34)

Tabel nr. 4:

Limitele maxime de toleranta pentru aditivi in activitatea microorganismelor de alterare a carnii si produselor derivate (dupa Gill, 2004,34)

Valoarea pH-ului. Dupa sacrificare, carnea are un pH 6,5 - 7,0 favorabil multiplicarii bacteriilor de putrefactie. Prin initierea transformarilor rigor-mortis se formeaza acid lactic, prin procesul de glicoliza catalizat de enzimele proprii. Astfel, pH-ul scade la valori de 5,5-5,8 inducand un efect inhibitor asupra bacteriilor de putrefactie. In aceste conditii pot actiona unele bacterii aerobe, temperatura fiind singurul factor de control prin care se poate evita amplificarea contaminarii. In faza de maturare biochimica ce urmeaza rigiditatii musculare, pH-ul creste la valori de 6,0- 6,5 favorabile activitatii bacteriilor de putrefactie. (83)

Carnea si produsele din carne ambalate sub vacuum sau in atmosfera modificata sunt putin susceptibile proceselor de putrefactie ca urmare a valorilor de pH cuprinse intre 5,5 si 5,8 induse de acizii formati in anaerobioza de bacteriile lactice. In aceste conditii de pH, corelat cu temperatura scazuta se pot dezvolta bacterii psihrotrofe din familia Enterobacteriaceae si speciile Shewanella putrefaciens si Brochothrix thermosphacta. (37)

pH-ul nu este un factor strict restrictiv pentru multiplicarea si activitatea microrganismelor de alterare. In general, efectul pH-ului este sinergic si interdependent cu actiunea celorlalti factori fizico-chimici si biologici.

Tabel nr. 5:

Conditii de pH si de activitate a apei tolerate de microorganismele de alterare (dupa Gill, 2004, 34)

Marea majoritate a bacteriilor sunt incapabile sa se dezvolte la valori de pH mai mici de 4,5, astfel produsele acide sunt mai putin periculoase.(34)

Indicele de activitate al apei (a_w). Reprezinta continutul de apa libera al alimentelor pe care o pot utiliza microorganismele. Majoritatea germenilor se dezvolta la valori a_w cuprinse intre 0,75 si 0.85, astfel prin scaderea valorii apei libere se inhiba multiplicarea bacteriilor de alterare.(25)

Potentialul oxido-reducator (rH-ul). Acest factor depinde de natura substantelor continute in mediu (oxidante sau reducatoare), dar in egala masura de aerare (conditii de anaerobioza sau aerobioza) si de textura produsului care favorizeaza sau nu transferul de gaze. Produsele cu rH scazut (0-12) favorizeaza dezvoltarea microorganismelor anaerobe, iar cele cu rH ridicat (18-28) favorizeaza cresterea microorganismelor aerobe. Oxigenul influenteaza rH-ul din mediu si metabolismul microbian.(25)

Factorii extrinseci

Temperatura. Temperatura are o influenta deosebita asupra cresterii si dezvoltarii microorganismelor. Astfel, dezvoltarea celulelor poate fi favorizata, oprita sau se poate produce distrugerea microorganismelor. De obicei, temperaturile scazute sau ridicate sunt defavorabile, iar cele subletale provoaca o stare de stres sau denatureaza constituentii celulari.

Prin racirea carnii imediat dupa sacrificare si pastrarea in conditii de 0-4C este incetinita atat multiplicarea microorganismelor cat si elaborarea de toxine. In mod curent, carnea in carcasa este racita pana la 7C, iar in sala de transare temperatura trebuie sa fie mai mica de 10C. Prin racirea carnii si pastrarea la temperaturi de refrigerare, ca urmare a modificarii parametrilor fizico-chimici (t, pH si a_w) au loc schimbari in compozitia microbiotei. Astfel, la inceput, tulpinile de Pseudomonas spp reprezinta 84% din totalul microbiotei, iar in stadiul de alterare ajung la o pondere mai mare de 90%. Daca suprafata carnii este uscata, speciile dominante sunt bacteriile lactice, micrococii si in cazuri izolate, mucegaiuri. Mucegaiurile se pot dezvolta si pe carnea congelata, pastrata timp indelungat ca urmare a abilitatii lor de a se multiplica si la temperaturi de -10.-12C. In carnea congelata pot supravietui enterobacterii, pseudomonade si bacterii lactice. (27, 33)

In conditii de anaerobioza, bacteriile lactice, in particular cele din genul Leuconostoc sp., au viteza specifica de multiplicare mare comparativ cu enterobacteriile si B. thermosphacta. La temperaturi de 20C raportul intre genuri se inverseaza, iar la 30C predominante sunt enterobacteriile. (35)

Cresterea temperaturii peste limita maxima de dezvoltare produce denaturarea celulei microbiene si moartea celulei datorita coagularii proteinelor, inactivarii enzimelor si desfacerea legaturilor glicozidice din ADN.(35) Asfel, pentru a mari perioada de valabilitate a produselor derivate din carne se practica pasteurizarea, adica aplicarea unei temperaturi sub 100C distrugandu-se formele vegetative ale bacteriilor, drojdiile si mucegaiurile (la semiconserve din carne) si sterilizarea, adica aplicarea unei temperaturi peste 100C pentru a distruge si formele sporulate (la conserve din carne). Deasemenea, metodele de preparare culinara a carnii produc modificari ale microflorei in sensul distrugerii ei.

Umiditatea. Microorganismele se dezvolta in conditiile existentei apei libere. Necesarul de umiditate se raporteaza la indicele de activitate al apei a_w:

a_w=p/p₀

unde: p este presiunea de vapori a apei din produs; p₀ este presiunea de vapori a apei pure.

Un nivel redus al apei libere, corelat cu efectul temperaturii scazute, controleaza multiplicarea si activitatea fiziologica a microorganismelor de alterare. In mod normal, indicele de activitate al apei al carnii are valori de 0,993, oferind conditii ideale de dezvoltare pentru bacterii, daca si ceilalti parametri fizico-chimici sunt in domeniul optim de crestere. S-a demonstrat ca la temperatura de 4C si a_w=0.96 bacteriile de alterare sunt incapabile sa se dezvolte.

Umiditatea substratului este corelata si cu umiditatea relativa a atmosferei in care este mentinut produsul. La echilibru, umiditatea relativa a atmosferei cu care un produs alimentar vine in contact direct trebuie sa fie de 100 de ori mai mare decat indicele de activitate al apei libere. In general, umiditatea aerului in depozite se mentine la valori de 85-95%, dar depinde de viteza aerului, tipul de carne, durata si temperatura de depozitare si de natura microorganismelor susceptibile pentru alterare.(32)

Compozitia chimica a atmosferei. Oxigenul joaca rol de substrat limitativ si acceptor de electroni in procesele de respiratie aeroba specifice microorganismelor aerobe. Modificarea compozitiei chimice a gazelor din atmosfera reprezinta o modalitate cunoscuta de control si reglare cantitativa si calitativa a microbiotei carnii si produselor derivate. In anaerobioza, bacteriile lactice sunt competitive cu microorganismele aerobe si facultativ anaerobe. Predominante sunt specii ale genurilor Lactobacillus, Carnobacterium, Leuconostoc. Bacteriile lactice tolereaza CO₂ si cresc la temperaturi scazute in conditii de limitare a oxigenului. In timp ce prezenta bacteriilor lactice este benefica, deoarece limiteaza dezvoltarea altor contaminanti prin efectul antimicrobian generat de acizii organici si alte produse de metabolism, multiplicarea acestora peste 10⁸ ufc/cm² determina aparitia gustului acru.(45)

In ambalajele inchise sub vacuum concentratia de oxigen de 1% permite dezvoltarea bacteriilor din genul Pseudomonas. Prin activitatea acestora, oxigenul se consuma rapid ajungandu-se la concentratii de CO₂ care vor inhiba pseudomonadele.

Prin ambalarea in atmosfera modificata (15-50%CO₂) se inhiba cresterea pseudomonadelor. Efectul selectiv al concentratiei atmosferei poate fi combinat cu temperatura. Astfel, prin pastrare la 2C, in atmosfera modificata, microbiota dominanta este reprezentata de bacteriile lactice. . La temperatura de 5C, tulpinile de B. thermosphacta si enterobacteriile sunt mult mai prezente decat la temperatura de 1C. (72)

Factorii de prelucrare

Energia radianta. Radiatiile ionizante (α, β, γ, au λ<12 nm) produc ruperea legaturilor de hidrogen, modificari in structura celulelor, denaturarea ADN-ului, moartea celulelor. Eficienta depinde de forma si starea celulei (forma vegetativa sau sporulata). Radiatiile ultraviolete (au λ intre 10 si 400 nm) au efect letal asupra microorganismelor si efect mutagen. Radiatiile infrarosii produc modificari la nivelul proteinelor si duc la moartea celulei. Ultrasunetele au o influenta diferita si complexa asupra microorganismelor, efectul depinzand de frecventa, intensitate, durata, numar de celule. Ultrasunetele cu frecventa mare (>1000 kHz) de obicei au efect distructiv asupra microorganismelor, pe cand cele de frecventa joasa pot stimula cresterea bacteriana. (75)

Conditiile de abatorizare. In timpul sacrificarii, indepartarii parului si a pielii, eviscerarii, principalele surse de contaminare sunt parul si pielea animalului, ustensilele si suprafetele de lucru, precum si muncitorii care realizeaza aceste operatii. Minimizarea riscului contaminarii este posibila in aceasta etapa prin controlul calitatii si circulatiei aerului, igiena spatiilor de productie, a echipamentelor si a personalului. Cutitele sunt surse majore de contaminare, de aceea ele se decontamineaza cu apa fierbinte (>80C). In timpul eviscerarii exista riscul contaminarii cu enterobacterii, bacterii coliforme si Salmonella sp., prin contactul direct si accidental cu materii fecale sau prin intermediul ustensilelor si al personalului manipulator.(65)

Ulterior se pot produce noi contaminari prin intermediul aerului, apei sau contactelor cu suprafetele sau echipamentelor manipulatorilor. Deasemenea, in etapa de transare a carnii se poate realiza o contaminare a acesteia, conditionata de conditiile igienico-sanitare a spatiilor de productie, a ustensilelor si a personalului. Se considera ca mare parte din microflora colectata in aceasta etapa este esentiala pentru calitatea microbiologica a carnii si produselor derivate.

Afumarea. Acest procedeu asigura imbunatatirea stabilitatii microbiologice si biochimice a produselor, urmand de obicei dupa procesele de sarare si condimentare. In general, suprafata produselor afumate este colonizata de micrococi, drojdii si mucegaiuri, microbiota diferita de cea din interiorul produselor. Unele tulpini de Lactobacillus plantarum si Pediococcus damnosus nu sunt afectate, acestea fiind responsabile de aparitia gustului de acru. (37)

Tratamentul termic. In functie de tratamentul aplicat, reducerea numarului de germeni se poate realiza prin:

Oparire sau frigere (temperaturi de 65C), cand sunt inactivate mare parte din microorganismele nesporulate. Rezista la acest tratament specii din genul Enterococcus si bacteriile sporulate;

Gatire (temperaturi de 85C), cand se elimina majoritatea formelor vegetative si sporii de drojdii si mucegaiuri;

Pasteurizarea este procesul care prin efectul combinat temperatura- timp trebuie sa asigure distrugerea tuturor formelor vegetative ale microorganismelor si sporii de drojdii si mucegaiuri;

Sterilizarea trebuie sa asigure asepsia produsului finit.

Microbiota rezistenta la tratamentul termic este in general alcatuita din bacterii sporulate aerobe (genul Bacillus) si anaerobe (genul Clostridium), dar si de bacterii nesporulate termorezistente din genurile Micrococcus, Enterococcus si chiar Pseudomonas.(33)