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Presupposti scientifici

Conservazione

PRESUPPOSTI SCIENTIFICI
delle tecniche conservative

Le tecniche conservative si basano sulla conoscenza delle diverse variabili chimico-fisiche che agiscono sull’attività enzimatica, sulla crescita e sullo sviluppo dei microrganismi.


Tali variabili sono:

  • temperatura

  • umidità

  • tensione di ossigeno

  • potenziale redox

  • pH

  • composizione in nutrienti



TEMPERATURA: effetti sui microrganismi

Si definisce INTERVALLO DI ACCRESCIMENTO  l’intervallo di temperature, all’interno del quale si sviluppano i microrganismi. I due estremi di tale intervallo sono la: temperatura minima di accrescimento e la temperatura massima di accrescimento, mentre la temperatura ottimale di accrescimento caratterizza la situazione di massimo sviluppo.


In base  alle temperature di sviluppo, la microflora si classifica in 3 gruppi
1) microflora psicrofila: t° ottimale 20°C (intervallo tra -10 e 30°C)
2) microflora mesofila:  t° ottimale 30°C (intervallo tra 10 e 45°C)
3) microflora termofila: t° ottimale 55°C (intervallo tra 40 e 80°C)

Più ci si avvicina agli estremi dell’intervallo, più si attenua la vitalità del microrganismi.

Al di sotto della t° minima di accrescimento e al di sopra della t° massima si registrano via via

  • l’arresto dell’accrescimento

  • il blocco delle attività metaboliche

  • la morte del batterio


Si definisce TDT (tempo di morte termica) il tempo necessario alla distruzione completa del microrganismo contaminante. L’effetto di sterilizzazione si ha con trattamento termico a calore umido: 120° per 30 minuti.
Tempo e temperatura sono inversamente proporzionali.

TEMPERATURA: effetti sugli enzimi

Gli enzimi sono proteine di struttura terziaria, che svolgono attività catalitica. Le stesse cellule, nei loro lisosomi, hanno un corredo di enzimi capaci di compiere reazioni sul materiale organico degli alimenti. Dato che ormai la cellula dell’alimento è priva di qualsiasi “progetto vitale”, entrano in gioco gli enzimi lisosomiali (ma anche gli enzimi dei microrganismi) i quali permettono reazioni cataboliche, cioè di degradazione, fondamentali in questa fase.

L’attività enzimatica è influenzata dalla t° in relazione a:

  • processi di attivazione

  • processi di denaturazione


Osserviamo il diagramma che mette in relazione la velocità di catalisi con la temperatura.



L’effetto della t° sui processi di attivazione mostra un andamento logaritmico, mentre l’effetto sulla denaturazione si manifesta con una fase di stabilità funzionale prolungata, seguita da una brusca caduta di attività. Ricordando che l’enzima è una proteina globulare (struttura terziaria) si comprende meglio l’andamento della curva di denaturazione.  
La velocità massima di catalisi è l’ordinata del punto d’intersezione tra le due curve e si verifica in corrispondenza della temperatura ottimale di catalisi, oltrepassata la quale l’enzima perde la sua configurazione e quindi la sua funzionalità.

Sempre osservando il diagramma, si capisce che a basse t° gli enzimi agiscono lentamente, pur mantenendo la configurazione spaziale che ne permette il funzionamento (presupposto della conservazione tramite refrigerazione)
Alle alte t° si verifica invece la denaturazione e quindi il completo arresto dell’attività enzimatica (presupposto della conservazione tramite pastorizzazione e sterilizzazione).

UMIDITÀ

Per umidità qui si intende il contenuto totale di acqua di un alimento.
E’ preferibile, però, non ragionare in termini di acqua totale; infatti l’acqua nei tessuti può presentarsi in forma libera e in forma legata.
Quella legata non è disponibile in quanto fa parte delle strutture della cellula, essendo legata a macromolecole. Solo l’acqua libera è a disposizione dei contaminanti.

Si indica con aw la quota di acqua libera. Essa è data da:
aw  =   P / Po
dove P è la tensione di vapore dell’acqua dell’alimento e Po è la tensione di vapore dell’acqua pura.

I valori di aw sono compresi tra 0 (assenza di acqua libera) e 1 (acqua pura).

Man mano che l’aw su riduce l’effetto sui microrganismi è via via:

  • rallentamento della crescita

  • arresto della crescita

  • arresto del metabolismo

  • morte


La riduzione della aw  si può ottenere:
1 - aumentando la concentrazione salina (o zuccherina)
2 - usando gelificati e addensanti
3 - con la cristallizzazione dell’acqua libera, cioè congelando.

Il valore effettivo di sicurezza è aw= 0,7 che però consente ancora lo sviluppo di muffe e lieviti
Il valore teorico di sicurezza è   aw= 0,6 efficace per eliminare tutti i contaminanti.
Solo due esempi di aw      
carne, pollame, pesce aw =  0,99 (quindi situazione di sviluppo di tutti i contaminanti)
frutta secca                 aw =  0,55 (quindi situazione di sicurezza microbiologica)


TENSIONE DI OSSIGENO

I microrganismi sono diversamente influenzati dalla tensione di ossigeno, che ne ostacola o favorisce lo sviluppo.
Da questo punto di vista si hanno:

  • aerobi obbligati (strettamente dipendenti da una significativa tensione di ossigeno)

  • anaerobi obbligati (esigono un ambiente privo di ossigeno – es. Clostridium botulinum)

  • aerobi facoltativi (hanno la capacità di adattare il proprio metabolismo, a seconda della presenza o meno dell’ossigeno nel substrato che li ospita)



POTENZIALE REDOX

(E’ misurato in millivolt con un sistema di elettrodi platino/calomelano)
Lo sviluppo dei microrganismi dipende anche dalle capacità ossidanti o riducenti del substrato in rapporto ai potenziali redox dei cataboliti prodotti.
Esiste una relazione tra potenziale redox e tensione di ossigeno:
un alto potenziale redox favorisce gli aerobi obbligati,
un basso potenziale redox favorisce gli anaerobi obbligati.

pH

In genere i microrganismi preferiscono valori di pH vicini alla neutralità.
Alcuni fanno eccezione:

  • muffe: pH tra 2 e 8,5, cioè hanno una notevole capacità di adattarsi anche a situazioni estreme di pH

  • lieviti: pH tra 4 e 4,5

  • protozoi e batteri gram + (violetto) non tollerano pH basici

  • batteri gram - (rosa) non tollerano pH acidi


Utilizzando quindi gli acidi organici, che hanno azioni batteriostatiche e battericide, è possibile  conservare gli alimenti.

SUBSTRATO

È chiaro che lo sviluppo di un tipo di microrganismi piuttosto che di un altro, dipenderà dalla composizione chimica del substrato, cioè dell’alimento in questione.
In generale i microrganismi utilizzano i glucidi semplici (mono e disaccaridi), mentre sono pochi i microrganismi lipolitici; le proteine sono utilizzate dai microrganismi proteolitici, soprattutto muffe, invece le specie batteriche incapaci di rompere il legame peptidico sfruttano i cataboliti azotati ottenuti dalle attività dei proteolitici.  

Una concentrazione elevata di un nutriente può inibire la crescita fino alla plasmolisi. Attenzione, invece, alle addizioni di zucchero in piccole quantità, perché forniscono ulteriore “nutrimento” ai microrganismi.
Sali e vitamine sono indispensabili, tanto da diventare fattori limitanti, anche in presenza di concentrazioni ottimali del macronutriente elettivo.


 
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