Microbiologia fructelor

Microbiologia fructelor este eterogenă şi variază cantitativ, în funcţie de soi, dimensiuni, structura anatomică, grad de coacere şi condiţii de recoltare, transport şi conservare.

Fructele se consumă în stare proaspătă , de aceea ele pot fi vehiculante a unor microorganisme facultativ patogene, astfel încât din punct de vedere microbiologic este important ca înainte de consum să se facă spălarea lor cu apă potabilă. În cazul epidemiilor se recomandă dezinfectarea fructelor pentru distrugerea patogenilor şi apoi clătirea cu apă fiartă şi răcită.

În microbiota fructelor apar accidental microorganisme patogene şi facultativ patogene: Escherichia, Salmonella, Shigella, Yersinia enterocolitica , bacterii care produc îmbolnăviri/toxiinfecţii alimentare. Prin intermediul fructelor se poate transmite Helicobacter pyloris bacterie mobilă adaptată la aciditatea sucului gastric, care colonizează omul şi animalele, fiind agent al gastritelor şi enteritelor.

Se pot dezvolta pe fructe mucegaiuri organotrofe comune sau care produc micotoxine (g. Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Trichothecium ).

Rezistenţa fructelor la păstrare depinde de numeroşi factori: structura anatomică a fructelor, substanţe de protecţie cu efect antimicrobian (acizii organici), substanţele fitoncide (prezente în fructe) acţionează cu efect letal asupra unor microorganisme – uleiuri eterice.

Cea mai răspândită formă de alterare a fructelor este putrezirea provocată de dezvoltarea şi activitatea mucegaiurilor. Fructele şi în special sucurile lor prezintă un mediu favorabil pentru acţiunea microorganismelor.

Dintre microorganismele care produc alterări ale fructelor fac parte:

1) bacteriile – au un rol minor în alterarea fructelor deoarece nu pot acţiona asupra fructului intact sau nu au condiţii de dezvoltare la pH acid. Atunci când fructele sunt zdrobite se pot dezvolta ocazional bacterii acidotolerante (lactice) şi bacterii acetice, care se dezvoltă în asociaţie cu drojdii, de la care se folosesc factorii de creştere sau produsele lor de catabolism, 

2) drojdiile – sunt foarte răspândite în microbiota epifită a fructelor şi produc alterări când vin în contact cu sucul dulce. Activitatea lor se manifestă prin fermentaţia alcoolică a glucidelor şi prin înmuiere datorată enzimelor pectolitice. Se dezvoltă uneori după putrezirea dată de mucegaiuri sau în zone lezate ale fructelor.

Drojdiile din genul Rhodotorula şi Sporobolomyces se caracterizează prin formarea unor pigmenţi roşii; specii ale genurilor Candida, Hansenula, Kloeckera şi Torulopsis în asociaţie cu specii de Saccharomyces şi Schizosaccharomyces folosesc ca sursă de carbon, acidul malic, care le permite dezvoltarea de fructe acide; 

3) mucegaiurile – pot produce alterări atât în perioada de creştere şi maturizare a fructelor cât şi în timpul păstrării lor în stare proaspătă. Dintre genurile des întâlnite fac parte :

• g. Alternaria – produce alterarea fructelor dulci şi putrezirea brună;
• g. Aspergillus – se dezvoltă pe fructe foarte dulci sau cu umiditate scăzută;
• specia Botrytis cinerea – dă putrezirea umedă cenuşie a fructelor dulci (struguri, căpşuni, cireşe) ca urmare a activităţii pectolitice le transformă într-o masă mucilaginoasă terciuită;
• g. Cladosporium – produce mucegăirea pepenilor formând pete de culoare brun-negru şi putrezirea uscată a altor fructe dulci;
• g. Mucor şi g. Rhizopus dau putrezirea acidă şi umedă, se dezvoltă pe fructe cu umiditatea mare chiar şi la temperaturi de refrigerare (detectarea lui Mucor în alimente este un indiciu de nerespectare a igienii sau că materia primă este de calitate inferioară);
• g. Penicillium – speciile acestui gen dau putrezirea verde (umedă) sunt foarte răspândite şi se dezvoltă pe cireşe, caise, vişine, mere, pere, fructe citrice;
• g. Trichoderma – formează colonii de culoare verzuie şi dă putrezirea umedă şi înmuierea fructelor ca urmare a elaborării active de celulaze.

Odată ci scăderea calităţilor senzoriale, în cazul alterărilor fungice fructele îşi pierd şi valoarea alimentară datorită riscului potenţial al unor mucegaiuri de a produce micotoxine extracelulare, încât îndepărtarea numai a părţii alterate vizibil, nu este suficientă de a elimina riscul de intoxicaţie. În cazul fructelor citrice mucegăite cu specii toxicogene de Aspergillus au fost identificate în suc, aflatoxinele B ₁ şi G ₁ (la portocale) şi sterigmatocistine (la grefe).

Microbiologia sucurilor şi a băuturilor răcoritoare

De pe suprafaţa fructelor în procesul tehnologic de extracţie, microorganismele trec în suc. Sucurile de fructe şi băuturile răcoritoare au pH redus şi conţin cantităţi apreciabile de glucide, încât devin medii selective favorabile pentru creşterea drojdiilor. Stabilitatea biologică a sucurilor de fructe este influenţată de:

• intensitatea contaminării iniţiale a sucurilor care se reflectă în cantitatea şi natura microorganismelor prezente în suc după ambalare;
• compoziţia chimică a sucului, respectiv de conţinutul de glucide, combinaţii asimilabile de azot, substanţe minerale, vitamine, valoare pH, rH;
• diferiţi factori de producţie pot cauza distrugerea sau îndepărtarea microorganismelor, ca de exemplu: pasteurizarea, sterilizarea, blanşarea, turnarea la cald, filtrarea sterilizantă, adăugarea de conservanţi;
• temperatura de păstrare; în domeniul temperaturilor de refrigerare se reduce viteza de creştere şi înmulţire a microorganismelor, prelungindu-se perioada de păstrare;
• rezistenţa microorganismelor prezente în suc la aciditatea naturală, sensibilitatea la alţi factori restrictivi.

Alterări microbiene ale sucurilor de fructe

Drojdii

Sunt produse alterări în proporţie de 90% de către drojdii care se dezvoltă până la valori de pH = 2,5 cu o creştere încetinită de la valori de pH<3.

În sucuri concentrate de portocale se întâlnesc frecvent specii ale genului Torulopsis.

Mucegaiuri

Mucegăirea este posibilă dacă există gol de aer şi este produsă de specii ale genurilor Penicillium, Aspergillus, Phyalophora etc. Mucegaiurile pot forma o peliculă la suprafaţa sucurilor şi pot elibera substanţe colorate sau să degradeze pigmenţii naturali ai sucului.

Bacterii

Ocazional se întâlnesc şi alterări datorate bacteriilor lactice din genul Lactobacillus şi Leuconostoc. În sucuri de citrice bacteriilor lactice încep să fie inhibate la pH = 4.

Alterarea microbiană a băuturilor răcoritoare

Sucurile de fructe se folosesc şi la obţinerea băuturilor răcoritoare (nealcoolice), care se conservă ca urmare a unui pH scăzut şi a concentraţiei de dioxid de carbon. Alterările sunt date de drojdii şi bacterii care pot proveni din zahăr sau din microbiota sucurilor.

Pentru obţinerea unor băuturi de calitate este necesară respectarea procesului tehnologic şi asigurarea condiţiilor de igienă cu efectuarea unui control microbiologic sistematic.

Băuturile răcoritoare pot fi un mediu nutritiv pentru microorganisme deoarece conţin 0,5-15% zahăr, acizi organici, cantităţi infime de azot organic, săruri minerale.

Microorganismele agenţi de alterare a acestor băuturi pot fi arbitrar împărţite astfel :

• microorganisme care produc modificarea însuşirilor senzoriale în care intră: drojdii din genurile Saccharomyces, Torulopsis, Hansenula, Pichia, Candida; bacteriile lactic e – produc transformarea acidului malic în acid lactic şi dioxid de carbon ceea ce duce la reducerea acidităţii şi stabilităţii;
• microorganismele care produc modificări ale aspectului şi a gustului, în băuturi necarbonatate din care fac parte mucegaiuri din genul Aspergillus , genul Penicillium , iar dintre bacterii, bacterii acetice din genurile Acetobacter şi Acetomonas . Aceste bacterii se pot dezvolta în băuturi cu potenţial de oxidoreducere ridicat şi sunt inhibate de prezenţa dioxidului de carbon, dar pot fi rezistente la unii conservanţi, ca de exemplu la acidul sorbic şi acidul benzoic. Înmulţirea bacteriilor acetice denotă o spălare insuficientă, o umplere incompletă a sticlelor şi capsule cu defecte de etanşeitate;
• microorganisme care nu produc modificări senzoriale dar prezintă risc pentru sănătatea consumatorilor, în care sunt incluse bacterii agenţi ai toxiinfecţiilor şi intoxicaţiilor alimentare.

Microbiologia legumelor

Microbiologia legumelor proaspete

Legumele au o microbiotă foarte bogată deoarece, în funcţie de natura lor, vin în contact cu solul şi pot avea între 10 ² -10 ⁷ ufc/g. Un grad ridicat de contaminare este întâlnit la legume verzi (salate, spanac, ceapă, varză) contaminate prin microorganisme provenite din praf, ape de irigaţie, apă de ploaie, în care frecvent se întâlnesc bacterii: Alcaligenes, Flavobacterium, lactobacillus, Micrococcus şi spori de mucegaiuri. Pe foi de varză, în zona centrală, se pot găsi bacterii lactice în concentraţii de aproximativ 10 ³ /cm ² .

În cazul irigării solului cu ape poluate, prin legume consumate în stare proaspătă se pot transmite microorganisme patogene şi facultativ patogene: Escherichia, Salmonella (în 25-75% din probe de salată), Shigella, Klebsiela .

Dintre bacteriile agenţi ai toxiinfecţiilor alimentare, pe legume se pot întâlni Bacillus cereus şi Bacillus thurigiensis ce poate fi folosit în calitate de insecticid biologic, care rezistă pe suprafaţa plantelor, pot supravieţui la prelucrările tehnologice şi prin înmulţire la concentraţii de 10 ⁹ /g, pot produce toxiinfecţii alimentare.

Microorganismele patogene pot să provină şi din contaminarea secundară în timpul prelucrării manuale sau prin intermediul aparaturii (la tăiere, tocare, răzuire etc.) dacă nu se respectă condiţiile igienice. Contaminarea este mai rapidă când ţesutul protector este degradat la recoltare, transport sau prin intermediul insectelor.

Legumele prezintă o compoziţie valoroasă şi sisteme de protecţie faţă de atacul microbian. Astfel prezintă o cuticulă de protecţie de natură celulozică, unele legume conţin substanţe fitoncide: ridichea – sulforaphen, ceapa – alicină, hreanul – substanţe volatile care inhibă creşterea lui Bacillus subtilis şi Escherichia coli . Unele legume, rădăcinoase pot elabora fitoalexine, substanţe cu activitate antibiotică sintetizate ca o reacţie la prezenţa agenţilor de infecţie. În timpul păstrării, legumele comparativ cu fructele, sunt mai puţin protejate, deoarece au un pH apropiat de neutru, convenabil dezvoltării majorităţii microorganismelor.

Alterări microbiene ale legumelor

Putrezirea legumelor poate fi cauzată de bacterii şi mucegaiuri, în timp ce bacteriile au un rol minor.

Bacterii din sol şi apă

Cartofii pot fi alteraţi de bacterii din genul Pseudomonas , care se pot dezvolta pătrunzând prin leziuni ale cojii. Bacteriile filamentoase din genul Actinomycetes hidrolizează celuloza şi amidonul. Alterarea bacteriană se produce atunci când bacteriile au acces direct la substanţele nutritive şi legumele au umiditate mare; în alte condiţii alterarea microbiană este de natură fungică.

Mucegaiuri

Sunt agenţii cei mai periculoşi la păstrarea legumelor, având condiţii bune de dezvoltare. Ei sunt agenţi ai putrezirii albe, negre şi cenuşii în funcţie de modificarea specifică a culorii.

Dintre mucegaiurile întâlnite frecvent fac parte:

• Alternaria produce putrezirea neagră şi umedă;
• Fusarium produce putrezirea umedă la mazăre, fasole, castraveţi, tomate, cartofi; se dezvoltă formând un miceliu pâslos şi are loc înmuierea legumelor;
• Peronospora dă putrezirea uscată la diferite legume; peronospora brassicae dă pete la varză;
• Rhizopus şi Mucor dau mucegăirea tomatelor coapte şi putrezirea umedă;
• Rhizoctonia dă putrezirea brună caraczerizată prin apariţia unor pete de culoare brun-negru la morcovi, sparanghel, varză, ţelină. La început apare un miceliu violet, apoi degradarea are loc în profunzimea ţesutului.

Procese microbiologice la murarea legumelor

Numeroase legume (peste 20) sunt conservate prin murare, dar importanţă comercială o au varza, castraveţii şi măslinele . Fermentaţia lactică prezintă câteva avantaje majore, deoarece nu necesită consum de energie aducând un aport nutriţional valoros datorat bacteriilor lactice şi prelungeşte perioada de conservare a legumelor.

Murarea verzii

Murarea verzii are loc în mai multe etape diferenţiate din punct de vedere microbiologic. În primele zile sunt active numeroase microorganisme aerobe ce consumă oxigenul dizolvat. Dintre acestea, specii de Pseudomonas şi Flavobacterium rhenanum produc colorarea în gălbui a zemii.

Sub acţiunea microbiotei eterogene alcătuită din microorganisme aerobe (drojdii, mucegaiuri, bacterii: Pseudomonas, Enterobacter se formează gaze (CO ₂ , H ₂ şi chiar urme de CH ₄ ) şi acizi: mici cantităţi de acid lactic, acid fumaric, acetic, succinic, care se combină cu alcoolii produşi de drojdii, rezultând compuşi care contribuie la formarea gustului şi aromei.

În a doua fază este inhibată microbiota aerobă şi se dezvoltă bacterii din genul Leuconostoc , bacterii facultativ anaerobe, care produc fermentarea zahărului cu formare de acid lactic, în cantităţi mici acid acetic, alcool etilic şi dioxid de carbon, manitol, esteri, compuşi de aromă ca alcool izoamilic, n-hexanol, esterul etil-lactic etc.; la acumularea de 1% acid lactic dezvoltarea lui Leuconostoc este inhibată.

Primele două stadii se termină în aproximativ 3-6 zile. Bacteriile din g. Pseudomonas şi Escherichia dispar în 1-2 zile şi sunt înlocuite de Lactobacillus plantarum , Lactobacillus brevis şi Pediococcus rhamnosus . Faza a treia are rolul cel mai important deoarece se formează intens acidul lactic prin fermentaţia homolactică produsă de Lactobacillus plan tarum rezistent la concentraţii mari de sare, cu temperatura optimă de fermentare la 18-20ºC.

Uneori pot fi prezente şi drojdii osmotolerante din g. Zygosaccharomyces , Schizosaccharomyces , Debaryomyces care produc alcool etilic, acid acetic, CO ₂ . Ca rezultat al activităţii microbiene zeama dobândeşte valoare terapeutică fiind o sursă de vitamine produsă de bacteriile lactice/drojdii.

Faza poate dura 3 săptămâni şi se acumulează acid lactic în concentraţii de 1,5-2% care inhibă activitatea fermentativă a lui Lactobacillus plantarum. În stadiul IV, glucidele reziduale pot fi fermentate cu formare de acid lactic, acid acetic, alcool, manitol şi CO ₂ de către bacterii heterolactice din genul Lactobacillus brevis , care fermentează pentoze ducând la acumularea de produşi de gust şi aromă.

În condiţii naturale la murare, nu se pot acumula cantităţi mai mari de 2,5 g% acid lactic deoarece este inhibată activitatea fermentativă a bacteriilor lactice. Conservarea are loc datorită acidului lactic şi epuizării substanţelor nutritive. În medie, în varza murată raportul între acid lactic şi acidul acetic este de 1:4 la un pH de 3,4-3,8 cu formarea de până la 0,25% a compuşilor secundari de fermentaţie.

Defecte şi alterări ale verzei murate

Gustul amar se produce atunci când murarea se realizează la temperaturi mai scăzute datorat activităţii bacteriilor psihrofile.

Înmuierea verzii după murare este datorată activităţii enzimelor microbiene sau a enzimelor tisulare ale verzii, mai ales în prezenţa aerului, în saramuri cu concentraţia sub 0,8% sare care a fost supusă la variaţii mari de temperatură.

Zeama filantă, este datorată formării de dextran prin dezvoltarea în exces a lui Leuconostoc mesenteroides , dar şi ca rezultat al dezvoltării drojdiilor Hansenula anomala, Candida mycoderma şi a mucegaiului Geotrycum candidum , consumatoare de acid lactic. În acest caz aciditatea scade treptat, este favorizată dezvoltarea bacteriilor de putrefacţie şi se produce alterarea zemii.

Murarea castraveţilor

Castraveţii pentru murare trebuie prelucraţi imediat după recoltare sau cel mult după 6-8 ore, deoarece alterarea lor se poate realiza rapid. Concentraţia saramurii trebuie să fie de 1-15% deoarece castraveţii au un conţinut de aproximativ 90% apă, care prin difuzie va produce în timp diluarea saramurii iniţiale. Concentraţia de sare iniţială poate să inhibe dezvoltarea bacteriilor lactice şi de aceea poate fi mărită după 5-6 săptămâni.

În cazul murării castraveţilor se pot diferenţia trei etape:

• fermentaţia iniţială produsă de Leuconostoc mesenteroides , Enterococcus faecalis, Pediococcus cerevisiae , fiind faza cea mai importantă de murare. În această perioadă se multiplică rapid bacteriile lactice şi drojdiile, în timp ce microorganismele nesemnificative se reduc sau chiar pot să dispară;
• fermentaţia intermediară care durează 3-6 săptămâni asigură condiţii optime de fermentare pentru microbiota lactică şi are loc o stabilizare a saramurii;
• în faza finală, Pediococcus cerevisiae , Lactobacillus plantarum şi Lactobacillus brevis sunt responsabile pentru formarea în final de 1-1,5% acid lactic. Prezenţa în exces a lui Lactobacillus brevis nu este dorită, ca urmare a formării de gaze prin fermentaţie.

Alterarea castraveţilor muraţi.

Înmuierea este datorată activităţii enzimelor pectolitice (pectinaze şi poligalacturonaze) elaborate de mucegaiurile care se dezvoltă în prezenţa aerului: Penicillium, Fusarium, Cladosporium etc.

Formarea de gaze şi umflarea este datorată bacteriilor heterolactice care produc prin fermentarea glucidelor cantităţi mari de CO ₂ şi H ₂ (g. Enterobacter ) sau care degradează acidul malic cu formare de acid lactic şi CO ₂ (g. Leuconostoc ). Formarea de gaze în ţesut mai poate fi datorată activităţii fermentative a drojdiilor. Din saramura de castraveti muraţi au fost izolate numeroase drojdii: Brettanomyces versatilis, Hansenula subpelliculosa, Torulopsis caroliniana . Aceste drojdii au fost izolate din saramuri cu 4-18% sare şi pH-ul variind între 3,1-4,8.

Murarea măslinelor

Măslinele verzi sunt iniţial imersate în soluţie de NaOH 1-2 % timp de 6 ore pentru eliminarea gustului amar dat de glucozidul europeină după care se efectuează o spălare timp de 8 ore cu apă potabilă, operaţie prin care se detaşează şi se elimină o mare cantitate din microbiota epifită. Măslinele sunt apoi imersate în saramură de concentraţie 4-10% timp de 6-7 luni în care glucidele, aminoacizii eliberaţi prin osmoză sunt fermentate în mod gradat.

Din punct de vedere microbiologic se disting 3 faze:

• prima etapă durează 7-14 zile perioadă în care predomină bacterii din genurile Pseudomonas, Enterobacter, Clostridium, Bacillus, Leuconostoc mesenteroides . Dacă fermentaţia are un curs normal bacteriile potenţiale de a produce alterarea sunt rapid eliminate ca urmare a dezvoltării bacteriilor lactice ce aparţin genurilor Streptococcus, Pediococcus şi Leuconostoc . În anumite condiţii microorganismele de alterare devin predominante;
• faza intermediară în care predomină bacteriile lactice are o durată de 2-3 luni. Cantitativ pe primul loc se situează Leuconostoc mesenteroides urmat de Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis ;
• faza finală care durează câteva luni se caracterizează prin predominanţa bacteriilor lactice ale genului Lactobacillus care produc acid lactic şi are loc o scădere a pH-ului sub 4.

Pentru obţinerea măslinelor negre se aplică tratarea succesivă cu NaOH 1-1, 5% în trei trepte intercalate cu perioade de păstrare în apă, cu barbotare de aer, pentru a favoriza prin procese de oxidare formarea culorii negre (dată de un polimer format din ortofenoli, hidroxitirizol şi acidul cafeic).

Defecte al măslinelor la murare:

• degradarea pectinolitică în urma dezvoltării de microorganisme producătoare de endo şi exopoligalaturonaze ( Aspergillus, Cladosporium, Fusarium, Penicillium );
• formarea de pustule cu gaz la suprafaţa măslinelor (ochi de peşte) datorate dezvoltării excesive a bacteriilor coliforme sau a bacteriilor butirice, posibilă atunci când saramura aer sub 5% sare, iar pH-ul este mai mare de 4,8, modificări de gust datorate formării de acizi: propionic, butiric, valerianic, caproic, ca urmare a dezvoltării de bacterii ale genului Propionibacterium şi Clostridium.