Il pericolo dell’infezione tramite alimenti pericolosi

La malattia può insorgere a causa dell’assorbimento di microrganismi nocivi che liberano enterotossine nel canale dell’apparato digerente, o danneggiano i tessuti mediante aderenza o infiltrazione.

Il pericolo dell’infezione tramite alimenti pericolosi: microrganismi negli alimenti

Le aziende della catena alimentare fronteggiano il compito critico di salvaguardare gli ambienti di produzione e i luoghi correlati dall’invasione di microrganismi che possono mettere a rischio la sicurezza e la qualità dei prodotti alimentari. Questi microrganismi hanno il potenziale di contaminare e aggredire il cibo, causando seri pericoli per i consumatori; tra i più diffusi ci sono le muffe e i batteri. I funghi, sebbene meno diffusi dei batteri, includono muffe (multicellulari) e lieviti (generalmente monocellulari). I batteri, al contrario, sono esseri unicellulari. È importante sottolineare che persino i virus, benché solitamente trasmessi da individuo a individuo, possono essere portati dagli alimenti contagiati come risultato di un’igiene impropria del personale.

Il pericolo dell’infezione tramite alimenti pericolosi: Descrizione delle Muffe

Le muffe sono organismi pluricellulari (cellule eucariote) con una forma micellare (filamentosa). Le cellule delle muffe, nominate ife, sono tubulari e hanno un diametro che varia tra 30 e 100 pm, e formano un agglomerato macroscopico chiamato micelio. Le muffe si differenziano per un’ampia varietà di colori e vengono usualmente identificate per la loro consistenza soffice e lanuginosa, simile al feltro.

Possono generare un’abbondanza di spore che, essendo facilmente portate dal flusso dell’aria, si disperdono in tutti i contesti. Se raggiungono un sito che fornisce le condizioni adeguate per la germinazione, le spore sviluppano nuove ife. Generalmente, le muffe tollerano una gamma di pH più larga rispetto ai batteri e ai lieviti e spesso sopportano una più ampia gamma di temperature.

Le muffe hanno predilezione per ambienti poco acidi o neutri: infatti, la loro crescita è ideale a valori di pH di circa 7,0, ma sopportano un range molto esteso (da 2,0 a 8,0). Si espandono meglio a temperature ambiente piuttosto che a temperature alte.

Caratteristiche dei Lieviti

I lieviti, solitamente unicellulari, si distinguono dai batteri in termini di dimensioni maggiori e nella forma delle loro cellule, che si moltiplicano attraverso un metodo di divisione peculiare chiamato gemmazione. Per realizzare la gemmazione, i lieviti necessitano di tempo, superiore a quello richiesto dai batteri – circa 2 o 3 ore – di conseguenza, potrebbero passare da 40 fino a 60 ore dal punto di origine di una contaminazione, prima che un alimento risulti deteriorato.

Come le muffe, i lieviti si spargono agevolmente via aria o per altri mezzi, depositandosi così sulla superficie degli alimenti. Le colonie di lieviti presentano generalmente un colore panna e una consistenza umida o vischiosa. Questi funghi microscopici prediligono valori di aw intorno a 0.90-0.94, ma sono capaci di prosperare anche a valori inferiori: le specie osmo-tolleranti possono moltiplicarsi con aw = 0.60. In funzione del pH, si moltiplicano meglio in condizioni di acidità intermedia (4.0-4.5) e sono più propensi a incrementare sulla superficie di alimenti a basso pH e quelli imballati sottovuoto. Gli alimenti contaminati in maniera estrema da lieviti presentano spesso un aroma lievemente fruttato.

Processi di aggregazione delle cellule batteriche

I batteri sono microrganismi unicellulari (cellule procariote) e hanno mediamente un diametro di

circa 1 µm; molti di loro possiedono flagelli, grazie ai quali sono capaci di muoversi. La loro forma può variare considerevolmente: possono sembrare bastoncini corti o allungati (bacilli), o avere forme ovoidali o arrotondate; i cocchi sono batteri dalla forma sferica. Essi possono variare a seconda del genere.

Nel regno dei batteri, esistono diversi modi per le cellule di unirsi e ancora più forme e strutture che possono assumere. Ad esempio, alcune specie di batteri simili a sfere, come Staphylococcus, formano raggruppamenti simili a grappoli d’uva. Così come altri, come Pneumococcus, danno vita a coppie chiamate diplococchi. Mentre entità come Sarcina spp. conducono alla formazione di quartetti di cellule, noti come tetradi. Al contrario di questi, alcuni batteri preferiscono rimanere singoli.

Varietà di colori dei pigmenti batterici e le loro interazioni con gli alimenti

Diverse varietà di batteri producono una gamma di pigmenti colorati che spaziano dal giallo al marrone o nero. Alcuni si distinguono per la loro pigmentazione unica che può presentarsi in vari toni intermedi come rosso, rosa, arancione, blu, verde o viola. Questi possono influenzare la colorazione del cibo, specialmente cibo con pigmenti meno stabili come la carne. Questo cambiamento di colore a volte può essere dovuto anche alla formazione di un rivestimento mucillaginoso.

Resistenza e patogenicità delle specie batteriche sporigeni

Esistono certi batteri, noti come sporigeni, che sono noti per generare spore. Queste spore mostrano notevole resistenza a diverse condizioni ambientali avverse, inclusi calore e agenti chimici. Tra questi batteri sporigeni, alcuni sono termofili ed emettono tossine che possono causare infezioni trasmissibili attraverso gli alimenti.

Natura e struttura dei virus

I virus, agenti infettivi con dimensioni che oscillano tra i 20 e i 30 nm (equivalenti a circa 1/10 – 1/100 delle dimensioni di un batterio), sono visibili solo attraverso un microscopio elettronico. Ogni particella virale è costituita da un singolo filamento di DNA o RNA, racchiuso in una capsula proteica. I virus sono organismi obbligatoriamente parassitari e dipendono da altri organismi viventi, che vanno dai batteri ai funghi, dalle alghe ai protozoi, fino a piante e animali, per la loro riproduzione.

Invasione virale delle cellule ospiti

L’invasione di una cellula ospite da parte di una particella virale può verificarsi soltanto dopo l’assorbimento del virus sulla superficie della cellula. Il processo di penetrazione varia a

seconda della specifica tipologia di virus.

La cellula che ospita il virus ne risulta avvolta e inghiottita; il virus inietta l’acido nucleico all’interno, un fenomeno studiato in particolare nei batteriofagi che agiscono contro i batteri. La malattia insorge quando le cellule ospiti perdono la capacità di svolgere le funzioni per cui sono preposte. Quando queste funzioni ritornano attive, la guarigione prende il sopravvento. Nel mondo animale, alcune delle cellule infiltrate muoiono, mentre altre resistono all’attacco virale e riescono a riprendere le loro funzioni usuali. Tuttavia, perché il soggetto ospite, ed in modo specifico l’uomo, si ammali non è obbligatorio che le cellule infette siano decedute.

Propagazione e Rischi Inerenti

La persona che ha contratto l’infezione può espellere il virus attraverso le secrezioni respiratorie o le feci; il virus può così essere trasmesso mediante tosse, starnuti, mani che toccano naso o bocca, o mani non igienizzate dopo aver utilizzato i servizi igienici. Di conseguenza, se contagiosi, gli operai dell’industria alimentare potrebbero accidentalmente contaminare i generi alimentari con cui vengono in contatto.

Difficoltà di Isolamento del Virus

L’incapacità del virus di moltiplicarsi fuori dall’ospite, accoppiata alle sue dimensioni esigue, rende arduo l’isolamento dai cibi sospettati di provocare malattie nell’uomo. Non vi è alcuna evidenza che il virus HIV, l’agente patogeno dell’AIDS (sindrome da immunodeficienza acquisita), possa essere trasmesso attraverso il cibo. I virus vengono neutralizzati da disinfettanti quali gli iodofori; nondimeno, questi potrebbero non essere disattivati se il pH supera 3,0. I virus possono essere inattivati da etanolo al 70% e da soluzioni che contengono 10 mg/L di cloro attivo.

Le infezioni virali alimentari si manifestano principalmente come gastroenteriti o epatiti, ma i virus possono causare anche raffreddori e influenze. Negli ultimi dieci anni, vi è stato un marcato incremento di epidemie di epatite A subsequenti alla consumazione di pasti in ristoranti. L’epatite A può essere trasmessa attraverso il cibo manipolato in modo non igienico.

Il ciclo dell’incubazione e sintomi da attenzionare

Un lasso di tempo compreso tra una e sette settimane è necessario per un processo di incubazione, per un tempo medio stimato di 30 giorni. La prognosi delle manifestazioni cliniche, che possono aver luogo da sette giorni fino a estendersi su più mesi, abbraccia la nausea, crampi addominali, vomito, diarrea e, in alcuni casi, giallore della pelle e degli occhi. In particolare, i frutti di mare crudi o semicrudi, che provengono da ambienti acquatici contaminati, si evidenziano come una delle principali cause di epatite. Alimenti come panini, dessert e insalate, che richiedono una manipolazione intensiva ma nessuna cottura successiva, sono considerati tra i più probabili portatori di malattie virali. Queste malattie hanno un alto contagio, quindi è assolutamente essenziale che i lavoratori nel settore alimentare mantengano una rigida igiene personale, in particolar modo lavando adeguatamente le mani dopo aver utilizzato i servizi igienici e sicuramente prima di maneggiare qualsiasi alimento o stoviglie.

Comprendere la crescita dei microorganismi

A eccezione di alcune rare circostanze, il processo di moltiplicazione dei microrganismi attraverso il metodo della scissione binaria segue un determinato andamento fase per fase, che può essere simbolizzato attraverso una curva di crescita tipica.

Fase di latenza

Subito dopo l’eventuale inquinamento, i microrganismi dovrebbero subire un periodo di adattamento all’habitat, durante il quale è possibile sperimentare una lieve diminuzione del numero di microrganismi a causa dello stress, successivamente, si osserva un aumento modesto del numero di organismi. Questo periodo di crescita controllata – definito fase di latenza o fase lag – può essere esteso attraverso l’utilizzo di basse temperature o altre metodologie di conservazione, che prolungano l’intervallo necessario per una cellula microbica a duplicarsi. Un modo efficace per prevenire la diffusione microbica si basa sulla riduzione del numero di microrganismi che causano il deterioramento alimentare, sugli utensili o negli spazi lavorativi. Una volta migliorate le condizioni di igiene e i protocolli di sanificazione, con conseguente diminuzione di microrganismi presenti inizialmente negli spazi lavorativi e sugli attrezzi, la contaminazione iniziale del cibo diminuirà: di conseguenza la fase di latenza sarà più lunga, ritardando la transizione alla successiva fase di espansione.

Periodo di moltiplicazione esponenziale

Nell’ambiente naturale così come in quello controllato, i batteri crescono attraverso un processo

noto come replicazione per scissione binaria, dove i componenti cellullari si duplicano e successivamente si separano, risultando in due nuove cellule. A questa espansione, spesso chiamata l’espansione logaritmica, segue un incremento molto rapido nel totale dei microrganismi, fin tanto che qualche elemento del contesto non la limita. L’intervallo di tempo di questa accelerazione può variare da due ore a un tempo molto più lungo. Il livello iniziale di microrganismi e fattori del contesto come la presenza di risorse nutritive e la graduazione termica modulano il ritmo di questa espansione. Un intervento di disinfezione efficace, attuato per diminuire il livello di microrganismi, può limitare il volume dei microrganismi all’avvio di questo stadio, limitando così di conseguenza il livello della loro espansione.

Periodo di stasi

Quando le condizioni dell’ambiente, quali la presenza di nutrimento, il clima e l’interazione tra diverse specie di microrganismi diventano restrittive, il valore della crescita rallenta fino al raggiungimento di uno stato di equilibrio. Questo momento di stabilizzazione costituisce il periodo di stasi. In questa fase, frequentemente, il totale dei microrganismi aumenta così significativamente che l’accumulo dei loro residui metabolici e la competizione per l’approvvigionamento alimentare riducono l’espansione, determinando un forte rallentamento o un blocco totale del loro sviluppo o addirittura una minima contrazione del loro numero. La durata di questo stadio oscilla da 1 a oltre 30 giorni, in funzione sia della presenza di risorse energetiche per il mantenimento della vitalità cellulare, sia dell’acquisizione di prodotti tossici.

Fase di decesso

La scarsità di risorse nutritive, l’accumulo di scarti metabolici e l’inquinamento da parte di altri gruppi

di microrganismi collaborano all’uccisione delle cellule. Il periodo di decremento dei microrganismi avviene in un ritmo simile ma inverso alla bellissima crescita. L’arco temporale di questa fase di diminuzione può variare da un singolo giorno fino a un intero mese, alterandosi in base a diversi fattori tra cui la temperatura, gli elementi nutritivi disponibili, il tipo specifico di microrganismo e la sua età, le sanificazioni attuate e le competizioni con altre differenze di microrganismi.

Fase di instaurazione di un nuovo equilibrio

Questa fase rappresenta quasi una versione contraria della fase di latenza. È un fenomeno che avviene dopo un prolungato lasso di decremento dei microrganismi, che ha condotto ad una riduzione tale della loro popolazione da stabilire un nuovo equilibrio.

Esistono vari elementi che possono influire sulla velocità di aumento dei microrganismi, divisi in esterni ed interni.

Gli agenti esterni sono caratterizzati da fattori ambientali come la temperatura, l’aria disponibile e l’umidità relativa.

Impatto della temperatura

Un range termico specifico, che varia da una soglia minima ad un massimo, è essenziale per la crescita di ciascun tipo di microrganismo, all’interno del quale è visibile una temperatura ideale. La temperatura ambientale influenza la velocità di sviluppo e specie di microrganismi attivi. Ad esempio, una minima variazione termica può stimolare la crescita di microrganismi completamente differenti e causare differenti forme di decomposizione e di malattie trasmissibili attraverso il cibo. Queste proprietà giustificano l’impiego della temperatura come meccanismo di controllo dell’attività microbica.

Per la maggior parte dei microrganismi, la temperatura ideale di crescita si aggira tra i 14 °C e 40 °C, anche se diverse categorie possono svilupparsi al di sotto dello 0°C e ad una temperatura uguale o superiore ai 100°C.

Importanza dell’Ossigeno nella Vita dei Microrganismi

Così come la temperatura, anche la presenza di ossigeno ha un ruolo fondamentale. Alcune specie lo necessitano strettamente; per altre invece è indispensabile l’assenza totale di ossigeno. In

alcuni casi, la crescita può avvenire sia in presenza che in assenza di ossigeno.

• Microrganismi tipicamente aerobi come il genere Pseudomonas impiegano ossigeno per la loro vita.
• Le varie specie del genere Clostridium, ad esempio, sono essenze anaerobe e quindi prosperano dove l’ossigeno è totalmente assente.
• Organismi come il genere Lactobacillus sono sì aerobi, ma possono anche agire come anaerobi – si chiamano aerobi o anaerobi facoltativi.

Umidità e il Coltivazione dei Microrganismi

L’umidità relativa, un fattore esterno che correla con la temperatura ambientale, fortemente influenza la crescita microbica. Ogni microrganismo necessita di una determinata quantità di acqua per sostenere la propria attività e svilupparsi. Alta umidità potrebbe risultare in condensazione su alimenti, attrezzature, pareti e soffitti, producendo così ambienti umidi favorevoli all’incremento microbico, provocando a sua volta il degrado.

Influenza dell’Umidità Relativa sullo Sviluppo Microbico

L’espansione microbica è ostacolata da percentuali di umidità relativa generalmente basse. Batteri richiedono un’umidità relativa notevolmente superiore, con il 92% o più come ideale. I lieviti tendono a prosperare con un’umidità relativa di almeno il 90%, mentre le muffe si sviluppano in ambiente con umidità relativa tra l’85% e il 90%.

I fattori interni che incitano la diffusione dei microrganismi si riferiscono principalmente ai tratti dei substrati che possono favorire o ostacolare il loro accrescimento.

Attività dell’Acqua

La proliferazione microbica si attenua con la limitazione dell’accesso all’acqua. La crescita microbica risulta più soggetta all’acqua disponibile (o acqua libera) per l’attività metabolica che all’umidità totale. L’acqua accessibile per l’espansione dei microrganismi è comunemente indicata

come attività dell’acqua (aw), concepita come il quoziente tra la pressione del vapore del substrato (ad esempio, il cibo) e quella dell’acqua pura: aw = p/po (dove p è la pressione del vapore del substrato e p0 quella dell’acqua pura).
Lo aw ideale per la crescita di molti microrganismi è 0,99; la maggioranza dei batteri necessita di un aw superiore a 0,91 per crescere. Aw può essere quantificata anche percentualmente come umidità relativa (UR) in equilibrio: UR = awx100. Da ciò, un aw di 0,95 corrisponde a circa una UR del 95% nell’atmosfera immediatamente sopra la soluzione o il substrato.

La massima parte dei cibi naturali possiede un aw di circa 0,99. In generale, rispetto all’acqua accessibile, i batteri sono i microrganismi più esigenti e le muffe quelli meno esigenti, con i lieviti in una posizione intermedia.
La stragrande maggioranza dei batteri che causano il deterioramento non prospera a valori di aw inferiori a 0,91. Al contrario, muffe e lieviti hanno la capacità di crescere a valori di aw pari o minori a 0,80 e possono svilupparsi su superfici con disidratazione parziale (anche quelle di molti cibi).

Considerazioni sulla Crescita batterica

Vi sono certe circostanze che impediscono la proliferazione microbica. La crescita di batteri e funghi viene influenzata da vari parametri, tra questi il pH, ossia il logaritmo inverso della presenza molare di ioni di idrogeno. Tale valore si esprime attraverso la formula pH=-log10[H+]. La maggior parte dei microrganismi cresce attorno al pH neutro (7.0).

Influenza del pH

I lieviti trovano favorevole una condizione acida, prosperando in un contesto di pH semi-acido (tra 4,0 e 4,5). Invece, le forme di muffa tollerano un raggio di pH più esteso (da 2,0 a 8,0), con un’accelerazione della crescita in presenza di acidità. Pertanto, possono colonizzare territori che, a causa della loro acidità eccessiva, non sono adatti ai lieviti e ai batteri. In circostanze di pH neutro, la moltiplicazione di batteri è solitamente favorita, ma i batteri acidofili possono comunque prosperare in cibo o resti organici con un pH fino a 5,2. Sotto tale livello di acidità, la loro proliferazione diminuisce notevolmente.

Potenziale Redox

Il potenziale redox, o potenziale di ossidoriduzione, è un indicatore della proprietà ossidativa o riduttiva

di un substrato. La necessità di condizioni riduttive o ossidative per una crescita ottimale varia tra i microrganismi. I microrganismi saprofitici, in grado di trasferire ioni di idrogeno ed elettroni all’ossigeno, sono noti come aerobi. Questi crescono più velocemente in un ambiente con un alto potenziale redox. Al contrario, un potenziale redox basso indirizza lo sviluppo di microrganismi anaerobici. Tuttavia, i microrganismi aerobi e anaerobici facoltativi possono adattarsi a entrambe le condizioni. Alcuni microrganismi hanno la capacità di alterare il potenziale redox del cibo tanto da limitare l’attività di altre specie microbiche, come gli anaerobici che possono abbassare il potenziale redox al punto da inibire la crescita di aerobici.

Nutrizione dei Microrganismi

Oltre ad acqua e ossigeno, escludendo gli anaerobi, i microrganismi richiedono ulteriori Requisiti Nutrizionali dei Microrganismi.
Per prosperare e svilupparsi, un ampio spettro di specie microbiche necessita di fonti di nutrimento esterne, tra cui azoto, minerali, vitamine e singoli tipi di energia come lipidi, proteine e carboidrati. In genere, gli amminoacidi e i composti contenenti azoto non-proteico soddisfano il bisogno di azoto. Ci sono microrganismi che incorporano anche proteine e peptidi nel loro processo di alimentazione.

Funghi e molte forme di batteri sono specialmente adatti all’assorbimento di proteine, lipidi e carboidrati complessi. Questi microrganismi possiedono enzimi che possono scomporre queste molecole in pezzi più gestibili. Da parte loro, la maggioranza dei lieviti si adatta meglio a forme più elementari di questi composti. Infatti, la necessità di vitamine varia, con funghi e certi tipi di batteri in grado di produrre autonomamente vitamine del gruppo B in volume adeguato per le loro necessità metaboliche. Al contrario, altri microrganismi dipendono dall’apporto esterno di vitamine.

Gli Effetti delle Sostanze Inibitorie

La crescita microbica può subire l’influenza positiva o negativa delle cosiddette sostanze inibitorie.

Queste sostanze, o agenti, sono conosciuti come batteriostatici se frenano l’attività microbica e come battericidi se annullano i microrganismi. Le sostanze batteriostatiche, come i nitriti, vengono usualmente utilizzate durante il processo alimentare. Specificamente, molti dei battericidi possono essere impiegati per liberare i prodotti alimentari da contaminazioni o come disinfettanti per le strutture, gli utensili e le zone che sono state precedentemente pulite.

Correlazioni tra Fattori di Crescita

Variabili come aw, ossigeno e temperatura possono avere effetti intrecciati sull’attività microbica. In generale, i microrganismi mostrano una sensibilità maggiore ai cambiamenti di pH, aw e ossigeno quando le temperature si avvicinano ai valori estremi di crescita. Per esempio, in assenza di ossigeno, i batteri potrebbero aver bisogno di livelli più alti di pH, aw e temperatura per svilupparsi.

Controllo della Degradazione Microbica

In condizioni aerobe, i microrganismi che si sviluppano a bassa temperatura solitamente richiedono un elevato indice di attività dell’acqua (aw). Aggiungendo sale o togliendo ossigeno dagli alimenti, come la carne conservata in frigorifero, il tasso di degradazione microbica diminuisce significativamente. Generalmente, la proliferazione di determinati microrganismi può proseguire fintanto che solo uno dei fattori influenzando il ritmo di crescita raggiunge un limite. Se più fattori diventano limitanti, la crescita può rallentare drasticamente o addirittura fermarsi del tutto.

Funzione dei Biofilm

I biofilm sono aggregati di batteri strettamente attaccati a una superficie inerte attraverso una matrice composta di materiale polisaccaridico complesso. In questa matrice possono rimanere intrappolati residui organici, nutrienti e altri microrganismi. Il biofilm offre un ambiente speciale creato dai microrganismi stessi, permettendo così la formazione di una “testa di ponte” resistente anche alla sanificazione.

Quando un microrganismo si posa su una superficie, si lega a essa tramite filamenti producendo materiale polisaccaridico. Questa sostanza vischiosa, entro poche ore, fissa i batteri alla superficie funzionando come un adesivo a cui si attaccheranno nutrienti, altri batteri e qualche volta virus.

Con l’assistenza di molteplici appendici, i batteri si ancorano alla superficie. Dentro il biofilm, alcuni batteri possono essere fino a mille volte più resistenti ad alcuni sanificanti rispetto a quando sono liberamente dispersi in una soluzione.

Il biofilm si espande sopra se stesso, accumulando diversi strati di materiale polisaccaridico popolato da microrganismi come la Salmonella, la Listeria, la Pseudomonas e altri normalmente presenti in quella

specifica ambientazione.

Implicazioni dell’aumento della formazione di Biofilm

La formazione di micro-colonie incrementa a causa dell’effetto delle i-cie, che porta anche a un rafforzamento dell’adesione e una complicazione relativa alla rimozione. Ci traduciamo nel fatto che il biofilm si trasforma finalmente in uno strato plastico denso, che potrebbe essere eliminato solo con un intervento meccanico potente. Anche se sembra che le superfici pulite possano essere disinfettate, un biofilm saldamente ancorato riesce a preservarsi dall’azione dei disinfettanti.

Potenziali Rischi del Biofilm su Attrezzature e Superfici

La presenza del biofilm su superfici utilizzate nel lavoro o su strumenti può comportare un rischio di contaminazione degli alimenti, sia solidi che liquidi, che possono venire in contatto con tali superfici. Ciò avviene perché gli strati superiori del biofilm resistono meno alla rimozione, risultando in un trasferimento di polisaccaridi e microrganismi al prodotto, provocando così una contaminazione. Dal tardo XX secolo, si è sottolineato l’interesse per i biofilm con la constatazione che Listeria monocytogenes si aggrappa all’acciaio inossidabile formando un biofilm.

Fasi del Processo di Formazione del Biofilm

La formazione del biofilm si completa in due fasi. All’inizio, esiste un’attrazione elettrostatica tra la superficie e il microrganismo, in questa fase il processo può ancora essere invertito. Nella fase successiva, il microrganismo produce un polisaccaride esterno che agevola l’adesione salda

della cellula alla superficie. Con la continua crescita delle cellule, si formano micro-colonie e infine il biofilm. E’ estremamente difficile liberarsi di tali film durante i processi di pulizia. Di particolare difficoltà nella rimozione per via della protezione del biofilm sono i microrganismi che includono Pseudomonas e L. monocytogenes. L’applicazione del calore sembra essere più utile rispetto ai disinfettanti chimici e la rimozione del biofilm appare più facile dal Teflon piuttosto che dall’acciaio inossidabile.

Ruolo Protettivo del Biofilm

I biofilm esercitano un effetto di difesa contro l’infiltrazione di sostanze chimiche solubili in acqua come agenti caustici, ossidanti, iodofori, fenoli e disinfettanti a base di ammonio quaternario.
Quindi, i microorganismi albergati potrebbero sfuggire alla distruzione. Secondo una ricerca condotta da Kramer nel 1992, l’assenza di protocolli o regolamenti specializzati per l’eliminazione e la disinfezione dei biofilm è evidente. Per raggiungere l’inattivazione, potrebbe essere richiesta una quantità di biocida tra 10 e 100 volte superiore alla media. Durante gli studi con i disinfettanti – includendo acqua riscaldata a 82 °C, cloro a livelli di 20, 50 e 200 ppm e iodio a 25 ppm – sulle piastre di acciaio inossidabile di controllo, è stato osservato che i batteri sopravvivono anche dopo 5 minuti di immersione nel disinfettante. Tra i germicidi esaminati, l’unico che ha dimostrato una vera efficacia contro il biofilm era una soluzione a base di perossido di idrogeno al 3% e al 6%.

Contaminazione, temperatura e tempo di crescita

Man mano che la temperatura diminuisce, il tempo di generazione (il periodo necessario affinché una cellula batterica si moltiplichi in due cellule figlie) si allunga. Questo vale soprattutto qualora la temperatura cali sotto i 4 °C. L’influenza della temperatura sulla crescita dei microrganismi è descritta nella figura 2.2. Ad esempio, la carne fresca macinata ospita circa un milione di batteri/g; quando il conteggio di microrganismi si avvicina ai 300 milioni/g, il deterioramento può comparire con un aroma insolito e la formazione di un film viscoso. Non tutti i gruppi e le specie di batteri provocano gli stessi cambiamenti. Tuttavia, da questi dati risulta che la contaminazione iniziale e la temperatura di conservazione influenzano significativamente la durata di conservazione dei cibi. Il tempo di conservazione massimo per la carne macinata che contiene un milione di batteri/g è di circa 28 ore a 15,5 °C; se conservata a una temperatura normale di refrigerazione (tra -1 e +3 °C), la durata può superare le 96 ore.

La contaminazione microbica e il deterioramento degli alimenti

Un alimento è considerato degradato quando non è più adatto al consumo umano. Il deterioramento è generalmente associato alla decomposizione.
Identificata come la modificazione negativa del sapore, profumo, consistenza o colorazione del cibo risultante dall’espansione di microrganismi e seguenti reazioni enzimatiche, l’alterazione costituisce un fattore di deterioramento significativo.

Generalmente, le variazioni fisiche dovute ai microrganismi sono più evidenti rispetto a quelle chimiche. Il marciume da microrganismi genera usualmente variazioni marcate di aspetti fisici, tra cui colore, texture, consistenza, odore e profumo. La distorsione del cibo può essere aerobica o anaerobica, a seconda della situazione in cui si verifica e del genere di microrganismo come batteri, funghi o lieviti, che principalmente lo ha causato.

L’alterazione aerobica prodotta dai funghi è tipicamente limitata alla superficie degli alimenti esposta all’ossigeno. Gli strati ammuffiti di alimenti come i prodotti a base di carne e formaggi possono essere eliminati, dato che il resto solitamente è accettabile per l’assunzione. Questo è particolarmente vero per carni e formaggi maturati. Al momento in cui queste muffe superficiali vengono rimosse, solitamente le superfici sottostanti mostrano una crescita microbica ristretta. Se un considerevole sviluppo batterico avviene sulla superficie, quest’ultimo è di norma seguito da un’infiltrazione all’interno dell’alimento con la potenziale formazione di tossine.

Manipolazioni anaerobiche

L’alterazione anaerobica avviene nel cuore dei prodotti alimentari o in contenitori sigillati, dove

l’ossigeno è assente o limitato; in questo caso l’alterazione è causata da batteri anaerobi obbligati e opzionali e si manifesta con l’acidificazione, la decomposizione e la putrefazione. La crescita di acidità è causata dall’accumulo di acidi organici durante la decomposizione enzimatica di molecole complesse. Inoltre, la proteolisi senza putrefazione può contribuire all’acidificazione, che può venir accompagnata dalla produzione di diversi gas.

Nel mittente latteo, carne attorno alle ossa e prosciutto, si verificano variazioni. Questi cambiamenti, come il marciume o l’acidità della carne, sono causati da batteri anaerobici. Questi microrganismi provengono originariamente dai linfonodi o dalle articolazioni, ma possono anche infiltrarsi lungo le ossa durante il processo di produzione e conservazione.

Cambiamenti chimici negli alimenti

La funzione degli enzimi idrolitici interni, che sono naturalmente presenti negli alimenti insieme

all’azione degli enzimi creati dai microrganismi, porta alla decomposizione di proteine, grassi, zuccheri e altre molecole complesse in elementi più semplici. Inizialmente, la scomposizione delle molecole complesse è effettuata dagli enzimi interni. Tuttavia, come l’attività microbica e la sua prevalenza aumentano, la degradazione continua.

I composti risultanti dalla degradazione enzimatica vengono poi utilizzati come fonti di nutrienti per sostenere la crescita microbica e la sua attività. La presenza di ossigeno permette la scissione delle proteine in peptidi più semplici e amminoacidi. In ambienti anaerobici, le proteine possono essere scomposte in diversi composti ricchi di zolfo, che esalano un odore potente e spesso spiacevole.

Generalmente, uno dei risultati finali della decomposizione di composti azotati non proteici è l’ammoniaca.

L’azione di lipasi microbiche

Altri cambiamenti chimici sono provocati dalle lipasi microbiche che scompongono i trigliceridi e i fosfolipidi in glicerolo e acidi grassi. I fosfolipidi sono idrolizzati in basi azotiche e fosforo. Inoltre, una forte lipolisi accelera l’ossidazione dei lipidi.

La maggior parte dei microrganismi preferisce utilizzare i carboidrati come principale fonte di energia perché sono più facilmente metabolicamente disponibili. Il consumo di carboidrati da parte dei microrganismi genera vari prodotti finali, ad esempio alcol e acidi organici.

In numerosi alimenti, come insaccati, la fermentazione microbica degli zuccheri aggiunti produce acidi organici, come l’acido lattico, il cui ruolo è fondamentale nell’equilibrio del prodotto finale.

Cause principali di patologie legate al consumo di cibo

L’insorgenza di problemi gastrointestinali conseguenti all’ingestione di cibo può essere scaturita da una serie di motivazioni diverse. Sebbene i professionisti del settore sanitario siano maggiormente sul qui vive riguardo alle malattie di provenienza microbica, bisogna tener presente anche altri possibili fattori di rischio, come sostanze chimiche che possono contaminare, tossine naturali in piante, parassiti animali, reazioni allergiche e ipernutrizione. Nei seguenti paragrafi verranno esplorate le patologie più rilevanti veicolate dagli alimenti, mettendo in evidenza quelle microbiche.

Disordini alimentari

Si definisce di origine alimentare qualunque malattia che risulta associata all’ingestione di cibo o il cui

agente causa si propaga attraverso l’assunzione di alimenti. Si menziona come epidemia alimentare quando la stessa malattia, in genere di tipo gastrointestinale, colpisce due o più individui, dopo aver consumato lo stesso cibo identificabile come causa del disturbo. Ogni anno si registrano un bel numero di queste epidemie, di cui, molto spesso, non se ne conosce l’origine esatta. Quasi due terzi dei casi di malattie trasmesse da alimenti sembrano essere causati da batteri patogeni.

Disturbi alimentari e i loro agenti infettivi principali

Le maggiori cause di disturbi alimentari possono essere attribuite a vari microorganismi come

Salmonella, Campylobacter, Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Listeria monocytogenes, Escherichia coli O157:H7, Shigella, Vibrio e Yersinia Enterocolitica. Queste patologie possono essere trasmesse attraverso una moltitudine di prodotti alimentari, sia casalinghi sia preacquistati o mangiati al ristorante. Gli alimenti che spesso risultano coinvolti sono quelli che provengono da animali, come ad esempio uova, pollame, carni rosse, latticini e alimenti di origine marina.

Tipi di malattie alimentari

L’avvelenamento da cibo è un tipo di disturbo alimentare che è causato dall’assunzione di cibo contaminato con tossine derivanti da microorganismi o sostanze chimiche nocive. Si ritrova con maggiore frequenza l’avvelenamento da organismi microbici rispetto a quello derivato da contaminazione chimica.

Nelle situazioni in cui il disturbo non è scaturito da prodotti secondari del metabolismo dei batteri come le tossine, ma piuttosto dal consumo di agenti patogeni come batteri, rickettsie, virus o parassiti, si tratta di un’infezione alimentare.

Vi sono poi i tossinfezioni alimentari, che sono una via di mezzo tra infezioni e avvelenamenti, originandosi dal consumo di cibo che contiene sia tossine che microorganismi patogeni vivi che le hanno generate. In questo caso, gli agenti patogeni vengono ingeriti insieme al cibo e, una volta arrivati nell’intestino, continuano a moltiplicarsi, producendo ulteriori tossine che causano i sintomi del disturbo.

Prevenzione delle malattie trasmesse dagli alimenti

Per prevenire con successo le malattie trasmesse tramite gli alimenti, occorre avere una grasp concreta delle tecniche di produzione, raccolta e conservazione del cibo, in grado di fornire una valutazione affondo della qualità e della sicurezza dei prodotti alimentari. Serve anche acquisire una conoscenza avanzata della progettazione, del montaggio e del funzionamento degli impianti alimentari, che risulta essenziale per il controllo.

È essenziale comprendere come la vulnerabilità degli alimenti alla contaminazione sostenga il processo di tutela del consumatore da disordini dello stomaco derivanti da cibo. Questo risulta fondamentale nel maneggio, immagazzinamento, preparazione e imballaggio dei prodotti alimentari.

Aeromonas hydrophila: Un rischio negli alimenti

Il processo di rimozione degli organi interni dei polli e l’abbassamento della temperatura delle carcasse a 3 °C possono accelerare la proliferazione di Aeromonas hydrophila. L’acqua refrigerante e l’atto di eviscerazione stessa sono potenziali fonti di contaminazione durante il trattamento della carne di pollo, che possono contribuire alla presenza frequente di questo microrganismo all’atto della vendita.

A. hydrophila è stato rilevato nel latte non pastorizzato, formaggi, gelati, carni, vegetali freschi, pesci, ostriche e altri frutti di mare. È un batterio anaerobico opzionale e di forma bastoncellare, mobile grazie alla presenza di una struttura flagellare e Gram-negativo. Questo microrganismo si sviluppa all’interno di una gamma di temperature tra 4 e 43 °C (con un picco ottimale di 28 °C), in ambiente con un pH da 4,5 a 9,0 e a livelli di salinità non oltre il 4,0%. Può causare gastroenterite nell’essere umano e anche infezioni gravi a livello sistemico in pazienti con sistema immunitario depresso dovuto a terapie per il cancro.

Attacco tossico di Bacillus cereus

Bacillus cereus è un batterio obbligatoriamente aerobico, a forma di bastoncello, Gram-positivo e produttore di spore. Anche se solo alcuni ceppi sono psicrotrofici e possono proliferare tra 4 e 6°C, la

maggior parte si sviluppa tra 15 e 55 °C, con una crescita ideale a 30 °C. Gli ambienti comuni in cui si trova B. cereus includono polvere, acqua e terreno; inoltre, questo batterio è presente in molti alimenti e ingredienti.

Essendo capace di formare spore, B. cereus resiste al calore; la maggior parte delle spore mostra una resistenza moderata al calore, ma in alcuni casi, questa resistenza può essere alta. L’intervallo di pH adatto alla riproduzione di questo microrganismo è compreso tra 5,0 e 8,8, mentre il valore minimo di aw è 0,93. B. cereus può indurre due tipi di gastroenteriti negli esseri umani.

Tipologie di Intossicazione da B. cereus

Si distingue l’intossicazione causata da B. cereus nel tipo emetico e nel tipo diarroico. Quest’ultimo si manifesta attraverso disturbi piuttosto blandi, comprendenti mal di pancia e diarrea, che possono emergere da 8 a 16 ore dall’assunzione del cibo e persistere per un periodo tra le 6 e le 24 ore. L’intossicazione emetica è invece dominata dal sintomo del vomito, manifestandosi tra 1 e 6 ore dall’infezione e potendo durare fino a 24 ore. A volte, in questa variante, è possibile riscontrare diarrea. La tossina emetica di B. cereus, resistente al calore, si genera nei cibi, simile alla tossina generata da Enterococcus faecalis. L’intossicazione diarroica è dovuta alla generazione di un’enterotossina nell’intestino. Cibi più spesso coinvolte nelle epidemie da B. cereus includono piatti a base di verdure, carne macinata, polpettine, derivati del latte, cereali, zuppe e budini. La malattia può essere causata da una quantità di cellule tra IO5 e IO8 ufc per grammo di cibo. Le misure preventive più efficaci comprendono l’igienizzazione adeguata nei ristoranti e la conservazione di cibi cotti ricchi di amido a temperature superiori a 50 °C o inferiori a 4°C, in questo ultimo caso è necessario un rapido raffreddamento e refrigerazione entro due ore dalla cottura per bloccare la generazione di tossine.

Botulismo: Una Preoccupante Intossicazione Alimentare

Il botulismo è una pericolosa intossicazione alimentare dovuta all’assunzione di una tossina formata da C. botulinum durante la sua riproduzione all’interno dei cibi. Questo microrganismo rappresenta un batterio anaerobico, Gram-positivo, sporigeno, bastoncellare che si ritrova principalmente nel terreno. Il suo sviluppo avviene a temperature varie tra i 10 e i 50 °C (con un punto ottimale tra i 30 e i 40 °C), se si esclude il tipo E, che si sviluppa tra 3,3 e 45 °C. Attualmente sono riconosciute e catalogate sierologicamente otto tossine botuliniche distinte. La tossina estremamente potent prodotta da questo microrganismo colpisce il sistema nervoso periferico del soggetto affetto. I bambini possono essere colpiti dalla malattia seguente l’ingestione.

Ingerendo un numero di spore compreso tra 10 e 100, queste possono germinare e produrre tossine all’interno del nostro sistema intestinale. Nella maggioranza dei casi (circa il 60%), l’esito è fatale, generalmente a causa di insufficienza di tipo cardiovascolare. Gli aspetti salienti del botulismo, così come di altre comuni intossicazioni alimentari (volti a prevenzione, sintomi, periodo di incubazione, alimenti a rischio), includono pratiche igieniche rigorose nella manipolazione e conservazione degli alimenti, il riconoscimento tempestivo dei sintomi caratteristici come nausea, vomito, debolezza muscolare e problemi neurologici, il rispetto dei tempi di incubazione variabili da poche ore a diversi giorni, e l’attenzione agli alimenti a rischio come conserve fatte in casa, prodotti crudi o mal conservati, e cibi trattati in modo inadeguato.

Consapevolezza sul Botulismo: Informazioni chiave e Prevenzione

La presenza di C. botulinum nel suolo significa che può essere rinvenuto anche nell’acqua. Pertanto, i

frutti di mare rappresentano una fonte di botulismo maggiormente significativa rispetto ad altri tipi di carni. Tuttavia, un hotspot potenziale per il botulismo può essere costituito da conserve di frutta e ortaggi di acidità mediamente bassa realizzate in casa. Il batterio si sviluppa in ambienti anaerobici, quindi anche le conserve sottovuoto possono essere un veicolo di botulismo. Se i vasetti mostrano segni di gonfiore, è consigliabile gettare i prodotti, poiché la formazione di gas può suggerire la presenza di C. botulinum. Durante la preparazione, il pesce affumicato deve essere sottoposto a calore per 30 minuti ad una temperatura non inferiore a 83 °C per garantire una sicurezza aggiuntiva.

Strategie Prevenzione Botulismo

Per evitare il botulismo, è fondamentale apparecchiare in modo igienico, conservare correttamente in frigorifero e cucinare adeguatamente.

Pur essendo la tossina sensibile al calore, le spore batteriche dimostrano notevole resistenza e necessitano di un rigido controllo termico per la loro eliminazione. L’impiego di un calore di 85 °C per un quarto d’ora riesce a inattivare le tossine. Tuttavia, per l’eliminazione integrale delle spore, è fondamentale l’adozione di precise tempistiche ed elevazioni di temperatura.

Il problema di Campylobacter

Campylobacter rappresenta uno dei microrganismi contaminanti di maggiore rilevanza: attualmente, si tratta del primo responsabile di patologie trasmesse attraverso gli alimenti negli USA e nel continente europeo; la campilobatteriosi, a titolo di esempio, si manifesta con una frequenza doppia rispetto alla salmonellosi. Questo batterio è principalmente veicolato da cibi insufficientemente cotti e attraverso la contaminazione incrociata. Si tratta di un aerobio facoltativo (o, più tecnicamente, microaerofilo: necessita di una composizione di O2 al 5% e CO2 al 10%), Gram-negativo, non sporigeno, con una struttura a bastoncello curvato e mobilitato per mezzo di flagelli.

Può proliferare a temperature tra i 30 e i 45 °C, con un ideale situabile tra i 37 e i 42 °C; uno 0,2% di cloruro di sodio è in grado di inibirla (il limite massimo tollerato è del 3,5%).

Questo microrganismo è riconosciuto come causa di malattie in polli e pecore, ed è piuttosto frequente nel pollame crudo. Grazie agli avanzamenti tecnologici, la sua individuazione e isolamento ha permesso di confermare il suo ruolo nelle epidemie e la maggior parte dei casi di campilobatteriosi a trasmissione alimentare, posizionandola come una delle cause più comuni di diarrea sporadica.

La sanitizzazione dei Microrganismi

La quantità infettiva di Campylobacter varia tra 400 e 500 cellule, in base alla resistenza del soggetto infetto.
C. jejuni ha la capacità di generare una tossina termosensibile suscettibile di causare sintomi diarroici. L’identificazione di tali infezioni è complessa, considerando la loro mancanza di sintomi distintivi, simili a quelli associati a altre malattie enteriche. Il basso numero di cellule presenti rende altresì difficile l’isolamento del patogeno.

Manifestazione epidemica e fasce di età colpite

L’infezione da C. jejuni è comune tra i bambini al di sopra dei 10 anni e i giovani adulti; tuttavia, è presente in tutte le fasce di età. Generalmente, l’infezione causa reazioni diarroiche sia nell’intestino tenue che nel crasso. I sintomi possono manifestarsi in un periodo di 1-7 giorni successivi all’ingestione dell’alimentazione contaminata, con un’incubazione media di 3-5 giorni.

• Sintomi della malattia

I sintomi variano significativamente da un individuo all’altro. In alcuni casi, la malattia può essere asintomatica, tuttavia, il microrganismo viene eliminato attraverso le feci. In forme gravi, i

sintomi includono dolori muscolari, capogiri, cefalea, vomito, crampi, dolori addominali, febbre, prostrazione e delirio. A volte, la diarrea può essere uno dei primi sintomi della malattia, o può manifestarsi dopo l’insorgenza della febbre. Dopo 1-3 giorni di diarrea, è possibile rilevare la presenza di sangue nelle feci.

• Complicazioni e Conclusione della Malattia

La malattia dura in genere da 2 a 7 giorni, e sebbene rari, può causare la morte. Le complicanze possibili includono ricadute, batteriemia, meningite, appendicite acuta, infezioni urinarie, endocardite, peritonite, sindrome di Reiter e sindrome di Guillain-Barré.

Controllo dell’infezione da Campylobacter

L’approccio più efficiente per controllare la diffusione di Campylobacter si basa sull’applicazione di misure igieniche durante l’elaborazione e la corretta cottura di cibi di origine animale.

• Presenza di Campylobacter in Animali

Campylobacter è un commensale comunemente trovato nel tratto gastrointestinale di animali sia selvaggi che domestici, come bovini, maiali, polli, anatre e tacchini. È stata riscontrata la presenza di C. jejuni anche nel latte.

Considerazioni riguardo alla contaminazione da Campylobacter

Il pericolo rappresentato da Campylobacter jejuni può derivare sia da acque inquinate da rifiuti, che da uova. Questo batterio, in particolare, potrebbe contaminare la carne durante il processo di macellazione, se non vengono rispettate le necessarie norme igieniche, a causa dell’espulsione tramite le feci. Gli studi condotti hanno evidenziato un tasso minore di contaminazione da questo microrganismo nei pezzi di carne rossa rispetto a quelli di pollame presenti nelle strutture di vendita al dettaglio.

Inoltre, è stato riscontrato che la presenza di ossigeno nell’atmosfera limita la proliferazione del batterio, che varia in base al ceppo, alla quantità di contaminazione iniziale e alle condizioni ambientali, specialmente legate alla conservazione a temperature specifiche.

Riscaldare gli alimenti fino a 60 °C al centro del prodotto, mantenendoli a questa temperatura per una durata variabile (diversi minuti per la carne rossa e circa 10 minuti per il pollame), contribuisce a distruggere il batterio. Si può mitigare il rischio di contaminazione igienizzando le mani con sapone e acqua (preferibilmente calda) per decine di secondi prima di preparare gli alimenti, evitando il contatto tra alimenti cotti e crudi.

Purtroppo, l’eliminazione completa di Campylobacter è una sfida complessa, vista la varietà dei mezzi di diffusione. Pertanto, una totale eradicazione del batterio non è, ad oggi, possibile negli animali domestici.

Informazioni sull’intossicazione da Clostridium perfringens

Clostridium perfringens è un patogeno anaerobico, Gram-positivo, in grado di formare spore, che sviluppa diverse tossine e gas durante la sua crescita. Si sviluppa in un intervallo di temperatura piuttosto ampio (da 15 a 50°C), anche se la temperatura ideale si attesta intorno a 43°. Il suo pH ideale varia da 6,0 a 7,0, tuttavia, può proliferare tra valori compresi tra 5,0 e 9,0. Quanto all’acqua, il limite minimo per la sua crescita varia da 0,95 a 0,97. Concentrazioni del 5,0% di cloruro di sodio ostacolano la sua crescita (il livello massimo tollerato è compreso tra il 7 e l’8%).
Svariate fonti di cibo, principalmente le proteine animali come il pesce, il pollame e le carni rosse, possono essere infettate da un’ampia gamma di batteri. La concentrazione di microrganismi patogeni tende ad essere superiore negli alimenti a base di carne che sono stati cotti e poi raffreddati lentamente, restando a temperature non sicure per un’estesa durata prima dell’ingestione.

La tossinfezione causata da C. perfringens, simile alla salmonella, si manifesta soltanto se viene ingerita una grande quantità di batteri. Le spore prodotte dalle varianti di questo batteriostatico differiscono nella loro tolleranza al calore. Al raggiungimento dei 100°C alcune vengono

annientate in pochi istanti, mentre altre necessitano da un’ora a quattro ore.

La prevenzione più efficace contro C. perfringens si raggiunge velocizzando il processo di raffreddamento dei cibi dopo la cottura o qualsiasi altro metodo di trattamento termico. Potremmo annientare più del 99,9% di questo microrganismo mantenendo la temperatura a -15 °C per 35 giorni. Una sufficiente sanificazione, rispettando le temperature di conservazione inferiori a 4°C e raggiungendo le temperature di mantenimento superiori a 60 °C per il cibo cotto che non verrà mangiato immediatamente, può generalmente prevenire tossinfezioni causate da C. perfringens.

Infezione da Escherichia coli O157:H7: un agente patogeno in evoluzione

I tipi di colite emorragica e la sindrome emolitico-uremica (SEU) indotte da E. coli O157:H7, hanno sollevato molta preoccupazione. Ancora non è ben definito come questo batterio anaerobio facoltativo, Gram-negativo a forma di bastoncello, sia mutato, ma alcuni ricercatori ritengono che abbia acquisito geni da Shigella, un altro microrganismo che induce sintomi simili.

Dal 1982, l’E. coli O157:H7, distinto dagli antigeni somatici (O) e flagellari (H), è stato identificato come un patogeno per l’umanità, a causa di due episodi di colite emorragica. Sono state riconosciute sei categorie di E. coli che portano a malattie enteriche: enteremorragiche, enterotossigeniche, enteroinvasive, enteroaggreganti, enteropatogene e diffusamente aderenti.

Produzione di Tossine EHEC e Origine

I ceppi enteroemorragici emettono sostanze velenose analoghe a quelle espulse dalla Shigella dysenteriae, note come verotossina 1 e 2, o alternativamente, tossine Shiga-like 1 e 2. L’abilità di generare verotossine potrebbe essere stata sviluppata tramite un batteriofago, direttamente o indirettamente derivante da Shigella, come sostenuto da Buchanan e Doyle nel

1997. La resistenza dell’organismo microbico agli acidi detiene un’incidenza sulla bassa dose infettiva associata alle epidemie di E. coli O157:H7, quantificabile in 2000 cellule o meno.

Sintomatologia e Complicazioni Della Colite Emorragica

Generalmente, i segni iniziali di colite emorragica emergono entro 12-60 ore dall’ingestione del cibo contaminato, nonostante siano state riscontrate incubazioni che durano fino a 5 giorni. Questo microrganismo si attacca alle pareti intestinali e genera un veleno che causa lesioni. Il primo accenno dell’infezione è una diarrea leggera, non emorragica, che può essere affiancata da dolori addominali e brevi fasi febbrili. Nei successivi 24-48 ore la diarrea si accentua. Arriva quindi una fase di 4-10 giorni caratterizzata da una diarrea altamente emorragica, intensi dolori addominali e modesta disidratazione.

Un’eventuale serio risvolto della colite emorragica, più comune tra i bambini con meno di 10 anni, è la sindrome emolitico-uremica che può comparire una settimana dopo i sintomi gastrointestinali. Tra gli indicatori tipici di questa situazione troviamo insufficienza renale acuta; oltre la metà di questi pazienti necessita di dialisi, ed il tasso di mortalità si aggira tra il 3-5%. Altre complicazioni associate alla colite emorragica includono: stato comatoso, infarto, insufficienza renale cronica. In un numero consistente di casi sono state osservate recidive.

Sindromi correlate a E. coli O157.H7

La porpora trombotica trombocitopenica rappresenta un altro disturbo legato a E. coli O157.H7 ed è similare alla sindrome emolitico-uremica, eccetto il fatto che solitamente causa danni ai reni, comporta un rilevante coinvolgimento neurologico per esempio crisi epilettiche, infarto e deterioramento del sistema nervoso centrale.

Il collegamento tra E. coli e gli Alimenti

In America, è stato dimostrato che la carne tritata è il cibo più frequentemente associato ai focolai di E. coli O157:H7. Il salame è stata un’altra fonte, indicante che bassi numeri di questo agente patogeno possono persistere nelle carni fermentate e originare malattie. Sono stati implicati

anche il succo di mela non pastorizzato e il sidro. L’epidemia più estesa di E. coli mai registrata, che ha provocato migliaia di casi, si è verificato in Giappone nel 1996, collegabile all’assunzione di germogli di ravanello bianco. Anche i germogli di alfalfa (Medicago sativa) hanno portato a un focolaio negli USA. Il consumo di acqua potabile e le attività acquatiche sono stati identificati come cause di innumerevoli infezioni da E. coli O157:H7.

L’ E. coli nei Mammiferi

Uno studio effettuato sulla popolazione bovina, ha riscontrato che il 3,2% dei vitelli e il 1,6% degli animali adulti da macello sono risultati positivi a E. coli O157:H7. Anche i cervi possono essere una sorgente di tale agente patogeno, e può verificarsi un trasferimento tra cervi e bovini. Si è notato che la disseminazione del batterio attraverso le feci è temporanea e stagionale: la presenza di E. coli O157:H7 arriva al suo apice nelle feci in estate e sulla pelle dalla primavera all’autunno.

Parametri Ambientali per la Crescita di E. Coli

Ospitalmente, E. coli O157:H7 può proliferare a temperature che variano da 8 a 44,5 °C, con una gamma ideale compresa tra 30 e 42 °C. All’interno di un intervallo di pH tra 5,5 e 7,5, la velocità di crescita rimane relativamente stabile, ma diminuisce rapidamente in un ambiente più acido; nonostante ciò, sopravvive bene in condizioni di basso pH: il pH più basso è di 4-4,5. La resistenza del batterio in contesti acidi è rilevante, poiché spiega le frequenti epidemie collegate a cibi con pH basso, come salumi freschi, maionese, succhi di frutta non pastorizzati. Infatti, si è dimostrato in ambiente di laboratorio che questo patogeno può persistere in diversi cibi acidi per molte settimane, un periodo che si prolunga ulteriormente sotto certe condizioni.

Controllo della Contaminazione da E. coli O157:H7

Si comunica che E. coli O157:H7 si propaga via fecali animali e può tacciare le carni durante le azioni di smembramento e ulteriori step produttivi, pertanto è richiesta l’istituzione e l’implementazione di protocolli igienici rigidi lungo il ciclo produttivo al fine di contenere la proliferazione di tale agente patogeno. E’ fondamentale procedere alla cottura della carne a temperature di almeno 70 °C, e per la carne tritata, 72 °C, per garantire un trattamento termico adeguato ad eliminarne la presenza. E’ possibile anche ricorrere a terapie come la fermentazione o la pastorizzazione, atti ad annientare E. coli O157:H7 nel corso della fase produttiva del cibo.
Un rigido calendario di sanificazione è fondamentale per minimizzare la minaccia di focolai. Buchanan e Doyle affermano che il metodo HACCP è il mezzo più efficace per creare piani di sicurezza alimentare in grado di controllare le infezioni da tale patogeno. Tuttavia, il basso tasso di infezione rende l’analisi microbiologica meno utile per verificare l’operatività del sistema HACCP.

• Listeriosi

L’organismo patogeno di questo malanno è noto per la sua adattabilità, specialmente per la sua capacità di restare in vita in ambienti a basse temperature. Nel passato, la listeriosi era vista come una malattia infrequente negli esseri umani; Tuttavia, dal 1980, la preoccupazione è cresciuta a causa di epidemie provocate dal consumo di alimenti inquinati da tale batterio. Negli Stati Uniti, la listeriosi provoca circa 2.500 casi gravi all’anno e le persone a rischio elevato sono le più suscettibili.

• Salmonellosi

Questa afflizione alimentare si origina dall’assunzione di cellule vive di differenti tipi di Salmonella. Questi batteri si sviluppano a temperature tra i 5 e i 47 gradi con un picco ottimale a 37 gradi, generando un’endotossina responsabile della malattia. I sintomi più comuni della salmonellosi includono nausea, vomito e diarrea, presumibilmente causati da un’irritazione delle pareti intestinali da parte delle endotossine.

Per contrarre la salmonellosi, è necessario ingerire approssimativamente 1 milione di specifici germi. L’atto di maturazione di questa malattia, purtroppo, può superare di gran lunga il tempo di quella da stafilococco. Nonostante la mortalità della salmonellosi sia tendenzialmente miniata, i soggetti più minacciati sono i neo-nati, gli anziani e coloro con un sistema immunitario già compromesso da altre patologie. Gli individui colpiti dall’AIDS, in particolare, possono sperimentare le conseguenze più gravi della salmonellosi, essendo estremamente vulnerabili a questa malattia trasmessa con l’alimentazione.

Caratteristiche delle Salmonelle e Primaria Fonte d’Origine

Le salmonelle si distinguono come batteri anaerobi facoltativi, Gram-negativi, senza spore, a forma ovoidale, che originano principalmente dal sistema intestinale. Questi microrganismi prosperano a un intervallo di pH che varia tra 3,6 e 9,5, con un livello più favorevole attorno a 6,5 e 7,5. Un valore di aw ideale è 0,86. L’accrescimento di questo microbio rallenta con una concentrazione di sale superiore al 2%, tuttavia, resiste efficacemente al congelamento e alla disseccazione.

La Presenza delle Salmonelle negli Alimenti e Infezioni

Le salmonelle possono vivere nell’intestino e in altri tessuti sia del pollame sia degli animali destinati all’alimentazione, senza che si manifestino chiari sintomi d’infezione. Essi rappresentano un problema persistente per le carni di pollo e, in numerose situazioni, sono stati rinvenuti nel 70% circa delle carcasse. L’epidemia del 1988 nel nord-est degli Stati Uniti è stata attribuita parzialmente alla presenza di Salmonella enterica nel pollame e sulle uova, con un aumento quintuplicato dal termine degli anni ’70.

Inoltre, questo patogeno può infiltrarsi nelle uova attraverso sottili crepe, feccia sul guscio e infezioni ovariche della gallina. Un esempio lampante si è verificato in Virginia, dove otto operatori nel settore alimentare sono risultati positivi a S. enterica, riconducendo l’infezione all’uso di uova soggette a crepe durante la preparazione culinaria.

Il ruolo della manipolazione alimentare nella diffusione dei batteri

Le malattie alimentari possono essere prontamente causate dai manipolatori di alimenti attraverso l’inquinamento o attraverso la contaminazione crociata. Le salmonelle, che possono passare attraverso le mani, hanno una notevole capacità di sopravvivenza per numerose ore, permettendogli di continuare a inquinare il cibo. Gli interventi termici efficaci nella soppressione di S. aureus sono capaci di eliminare anche una significativa quantità di varietà di Salmonella. Conoscendo l’origine di questi microorganismi e la loro vulnerabilità al freddo, la salmonellosi è in genere attribuibile a carente pulizia e temperature non adeguate.

Shigellosi: il suo impatto sugli alimenti e la salute umana

Attraversato un periodo di incubazione variabile da 1 a 7 giorni, la shigellosi, un tipo di gastroenterite causata da Shigella, dura per 5 o 6 giorni. Nei quadri clinici più severi, l’ammalato soffre di diarrea sanguinolenta, escreti di muco, disidratazione e brividi. Nei soggetti con un sistema immunitario debole, questa infezione può essere letale, sebbene la mortalità di norma risulta minima.

Gli alimenti che più frequentemente incorrono nella contaminazione sono quelli molto manipolati o l’acqua contamina da Shigella. Cibi come patate, pollo, insalate di tonno o gamberetti e prodotti del mare rischiano maggiormente di essere infetti da questo microrganismo. Molti focolai epidemici si sono presentati in luoghi di ristorazione, come bar e ristoranti, e spesso la causa principale risulta essere un’inadeguata igiene del personale (in particolar modo, una carente pulizia delle mani dopo aver usato i bagni).

Shigella è un bacillo, Gram-negativo, non sporigeno, opzionalmente anaerobio, leggermente mobile e lattosio-negativo con una bassa resistenza al calore e agli stress ambientali. Cresce da 6 a 48 °C (con un optimum di 37 °C) e in un intervallo di pH di 4,9 a 9. Richiede una attività acquosa (aw) minima di 0,94, con un contenuto salino massimo del 4-5%. Essendo la Shigella sostanzialmente di origine umana, può arrivare negli alimenti attraverso vettori e acqua contaminata.

Pericolo di Shigella

Shigella, conosciuta per essere un organismo altamente contagioso, è in grado di infettare con meno di 100 unità batteriche ingerite. L’organismo reagisce all’azione con una risposta infiammatoria dovuta alla produzione di una tossina con funzione enterotossica e neurotossica da parte del ceppo Shigella spp.

Pericoli dell’ingestione di Staphylococcus Aureus

Il Gram-positivo, Staphylococcus Aureus, è un aerobio opzionale e non produce spore. Questo microrganismo libera un’enterotossina che provoca gastroenterite. L’avvelenamento da Staphylococcus raramente conduce alla morte, ma può attaccare il sistema nervoso centrale. In alcuni casi, il deterioramento dei pazienti già malati può portare alla morte.
Tali batteri sono comuni e possono essere presenti negli esseri umani in buona salute. La proliferazione di S. aureus avviene in un intervallo di pH 4.0 a 9.8; con un ambiente ottimale compreso tra 6.0 e 7.0. Esso resiste anche con un’umidità dell’aria fino al 20% e un valore di aw di 0,86.
Numerose cause di contaminazione possono essere rintracciate alla maneggiatura di cibo non adeguatamente refrigerato da parte di individui infetti. Tra gli alimenti maggiormente contaminati da Staphylococcus includiamo insalate di patate, pasticcini alla crema, latticini, pollame, prosciutto cotto, e lingua.
La massima proliferazione di questo batterio, dipendente dalla temperatura e dalla carica batterica iniziale, può avvenire senza modificare il colore, il sapore o l’odore del cibo.
Inoltre, S. aureus viene eliminato da un trattamento termico a 66°C per 12 minuti ma la distruzione della tossina necessita 30 minuti a 131°C. Di conseguenza, i tempi e le temperature tipiche di cottura della maggior parte dei cibi non sono sufficienti per distruggere l’enterotossina.

La Trichinosi

Il microrganismo responsabile di questa condizione è Trichinella spiralis, che può contaminare carne di maiale, equina, e selvatica. Nella maggior parte dei casi, questa malattia non presenta sintomi; mentre, talvolta, si manifesta con sintomi gastroenterici.

Sintomi e Prevenzione della Trichinosi

L’infezione nota come trichinosi può manifestarsi con sintomi come febbre elevata, nausea persistente, episodi di vomito e diarrea. L’intervallo di tempo tra l’esposizione alla malattia e l’apparizione dei sintomi è comunemente di circa 72 ore. L’affezione può durare fino a due settimane. Manifestazioni successive includono edema, disagio muscolare e dolore quando le larve iniziano a spostarsi e a formare cisti nei muscoli. Si possono verificare complicazioni gravi, quali problemi respiratori e neurologici, se l’infezione non viene tempestivamente trattata.

Per mantenere distante la malattia, è fondamentale prevenire la contaminazione e garantire la cottura completa degli alimenti, sia con tecniche tradizionali come gas ed elettricità, che con il microonde. Gli alimenti dovrebbero raggiungere una temperatura interna di 40°C con metodi tradizionali o 71°C se cotti in uno spessore di più di 15 cm. Sono efficaci anche altre procedure di sterilizzazione come l’irradiazione e la congelazione prolungata a temperature inferiori a -15°C per diversi giorni.

Comportamento dei Microrganismi e Sterilizzazione Calorica

I microrganismi vengono ritenuti morti quando mostrano un’incapacità di moltiplicarsi, nonostante si trovino in condizioni ambientali e substrati propizi per la crescita. Questo stato differisce dalla quiescenza, dove i microrganismi, specie le spore batteriche, non hanno ancora perso la loro capacità riproduttiva. La ripresa della moltiplicazione può avvenire seguendo una lunga incubazione, o il trasferimento in substrati di crescita differenti, o a seguito di qualche tipo di stimolazione.

La morte dei microrganismi segue una tendenza logaritmica, indipendentemente dalla causa del decesso. Questo tipo di comportamento suggerisce che le cellule microbiche stanno morendo ad un ritmo quasi costante. Fluttuazioni in questo ritmo possono essere causate dal fattore letale, dalla coesistenza di popolazioni di microrganismi sia sensibili che resistenti ovvero dalla formazione di aggregazioni di microrganismi in strutture a catena o a grappolo, aumentando la loro resistenza allo stress ambientale.

L’applicazione del Calore

L’applicazione del calore negli alimenti è fondamentale per garantire la sicurezza alimentare e prolungare la shelf life dei prodotti. La termizzazione, ovvero il riscaldamento a determinate temperature per un certo periodo, può ridurre significativamente la carica batterica presente negli alimenti, eliminando così batteri patogeni come Salmonella, Escherichia coli e Listeria.

Numerosi studi hanno evidenziato che diverse modalità di applicazione del calore, come la pastorizzazione, la sterilizzazione e la cottura, hanno efficacia variabile a seconda del tipo di alimento e del microrganismo target. Ad esempio, la pastorizzazione si basa su temperature inferiori rispetto alla sterilizzazione, mirata a garantire la sicurezza alimentare senza alterare eccessivamente le caratteristiche organolettiche degli alimenti.

La temperatura e il tempo di esposizione sono critici: la regola generale è che un aumento della temperatura riduce il tempo necessario per eliminare i patogeni. Inoltre, l’umidità può influenzare l’efficacia del trattamento termico, rendendo l’ambiente più favorevole alla trasmissione del calore.

Negli ultimi anni, si è anche studiato l’uso di tecniche innovative, come il trattamento a ultrasuoni e la microonde, che promettono di migliorare ulteriormente l’efficacia della disinfezione termica.

In sintesi, l’uso del calore è una tecnica efficace e ben studiata per garantire la sicurezza alimentare, ma richiede un attento controllo delle condizioni operative per massimizzare i benefici e minimizzare i rischi.

Il processo ottimale di trattamento termico per l’eliminazione dei microrganismi

Il tempo necessario per sterilizzare un campione di batteri o spore mediante il calore è definito come il Thermal Death Time (TDT). Questo indice dipende da variabili come il tipo di microorganismo, il numero di cellule presenti e le caratteristiche del mezzo di coltura.

Il Tempo di Riduzione Decimale (D)

Una misura complementare dell’eliminazione dei microrganismi è il Tempo di Riduzione Decimale (D). Questo indica il tempo, espresso in minuti, necessario per eliminare il 90% delle cellule a una temperatura specificata. Questo dato è influenzato dalla tipologia di microrganismo, le proprietà del mezzo di coltura e il metodo utilizzato per calcolare D. Questo indice viene calcolato durante la fase letale esponenziale attraverso un grafico sperimentale di sopravvivenza.

Prevenzione di patogeni di origine fecale

Dati i crescenti timori nei confronti di patogeni provenienti da escrementi, come E. coli O157:H7, studi negli USA hanno sviluppato un procedimento di lavaggio a jet d’acqua calda per le carcasse bovine, effettuato immediatamente dopo la macellazione, per quanto riguarda la pulizia e decontaminazione. Secondo uno studio di Smith, l’idonea sequenza e combinazione di passaggi per minimizzare la presenza microbica consiste nel lavaggio iniziale con acqua a 74 °C a una pressione di 20 kg/cm2, seguito da uno spruzzo di perossido di idrogeno o da un secondo lavaggio con acqua ozonizzata, in particolar modo se la temperatura dell’acqua del primo lavaggio non raggiungesse i 74°C.

Riduzione del carico microbico nelle carcasse bovine

Esistono studi in corso che stanno analizzando l’efficacia della steam pasteurization/steam-vacuum (la pasteurizzazione a vapore abbinata all’utilizzo del vuoto) come tecnica di diminuzione della carica microbica nelle carcasse bovine.

• Uso di Agenti chimici

Con l’aumentare dei costi dell’energia necessaria per il trattamento termico, si è cercato di ricorrere più frequentemente agli agenti chimici. Nonostante ciò, molte sostanze chimiche in grado di eliminare i microrganismi non si rivelano adeguati per l’eliminazione dei batteri.

• Processi per la Cleanup Microbica:

I pregiudizievoli elementi microscopici posati su utensili e installazioni potrebbero dare origine alla contaminazione degli alimenti. Ma, tramite l’uso di agenti sterilizzanti come l’acido, il cloro e i fosfati, siamo in grado di ridurre significativamente la presenza di tali microrganismi, sia sugli strumenti da cucina che sulla carne di manzo e pollame.

• Uso di Disinfettanti Chimici:

Gli specifici disinfettanti chimici, adatti al controllo dei microrganismi, sono discussi più avanti, nel nono capitolo.

• Le Radiazioni e Gli Alimenti:

L’applicazione di raggi gamma, elettroni ad alta velocità o raggi X sui microrganismi intrappolati nei cibi, comporta una diminuzione logaritmica della vita microbica in funzione all’accrescimento della dose di radiazione.
Si considera la sensibilità di una varietà di microrganismo al trattamento a seconda della pendenza della curva della sopravvivenza. Valutiamo la durata delle radiazioni, il cosiddetto valore D o D10, paragonando con il valore di D termico.

Il valore D10 è calcolato sulla misura di radiazioni, in rad (erg di energia per 100g di sostanza) richieste per raggiungere una riduzione di 1 log della popolazione microbica, che significa una diminuzione del 90%.
Nonostante tutto, il meccanismo distruttivo delle radiazioni non è ancora pienamente compreso. Sembra che la causa della morte sia dovuta alla disattivazione delle cellule a causa dell’energia assorbita all’interno della stessa. Infatti, una cellula colpita dai raggi non ha la capacità di suddividersi e causare una crescita osservabile.

• Pasteurizzazione Elettronica:

La pasteurizzazione standard utilizza il calore per sminuire la quantità di microrganismi in un cibo, senza alterare la sua composizione o le sue caratteristiche.
Esiste la possibilità di utilizzare un beam di elettroni accelerati per la cosiddetta “pasteurizzazione elettronica”, che colpisce i cibi direttamente con gli elettroni. Questo processo avanza ottimizzando la conversione dell’energia degli elettroni in raggi X per eseguire il trattamento.

Procedura di trattamento del prodotto

Poggiandosi su normative globali, l’impiego di elettroni nel trattamento ammette un top range di 10 milioni di elettronvolt (MeV) di forza cinetica. Tuttavia, l’interazione degli elettroni con il prodotto è meno penetrante rispetto ai raggi X, limitandone l’applicazione diretta a imballaggi con uno spessore non superiore a 10 cm.

Impiego della luce pulsata

L’adozione di pulsazioni luminose intense costituisce una possibile tecnica per abbattere la quantità di microorganismi, sia sugli imballaggi sia sulle estensioni degli alimenti. La luce pulsata si presenta come energia dispensata sotto forma di brevi pulsazioni di luce “bianca” ad alta densità e ad amplio raggio, capace di sterilizzare i materiali di imballaggio e diminuire le comunità di microrganismi sulle estensioni degli alimenti. I microrganismi colpiti dalla luce pulsata vengono eliminati. Risultati di riduzioni eccedenti a og possono essere raggiunti per le cellule vegetative, mentre le spore hanno riduzioni di 6 log sui materiali di imballaggio e nelle evan e a 3 log su estensioni intricate o asimmetriche come la carne.

I colpi di luce pulsata vengono generati attraverso l’utilizzo di scariche elettriche che infiammano una lampada a gas inerte (ad esempio xeno), la quale emette un lampo di luce brevissimo, di soli poche centinaia di microsecondi. Poiché questa lampada può essere utilizzata alcune volte al secondo, bastano pochi istanti per terminare il ciclo di elaborazione della distruzione microbica. Così, un trattamento è stato implementato per la sanificazione da macello delle carcasse di bovini.

I vari studi condotti finora non hanno evidenziato modificazioni nutrizionali o sensoriali attribuibili ai trattamenti con luce pulsata.

Gestione della moltiplicazione microbica

La maggior parte delle tecniche impiegate per eliminare i microrganismi possono essere impiegate in maniera più mite per ostacolare la loro moltiplicazione. Calore subletale, irradiazioni o trattamento con composti chimici tossici danneggiano i microrganismi spesso rallentando la loro moltiplicazione senza sterminarli.

La durata prolungata di una fase latente, una diminuita resilienza a condizioni del contesto esterno e un’alta reattività a vari inibitori, sono tutte rivelazioni delle ripercussioni ai microrganismi. La sinergia derivante dalla combinazione di diverse sostanze inibitrici, come il calore unito a composti chimici o alle radiazioni, ha il potere di intensificare la vulnerabilità dei microrganismi a situazioni inibitorie. Per riparare le cellule danneggiate ed avviare la riproduzione, è necessario produrre componenti cellulari vitali, come acido ribonucleico o enzimi; di conseguenza il mantenimento di un ambiente pulito, limitando i detriti organici sfruttabili dai batteri per ricominciare la riproduzione, inibisce la crescita dei microrganismi.

Effetto del freddo sullo sviluppo microbico

La temperatura ha una forte influenza sullo sviluppo dei microrganismi, come abbiamo precedentemente analizzato. Il congelamento seguito dallo scongelamento può distruggere una porzione di questi organismi; coloro che riescono a sopravvivere a queste condizioni estreme non crescono durante la conservazione in freezer. Nonostante ciò, questa tecnica non può essere impiegata come metodo per abbassare la quantità di microrganismi. Inoltre, i microrganismi che sopportano il congelamento prolifereranno sui cibi scongelati alla stessa velocità degli organismi che non sono stati congelati. L’immagazzinamento in frigorifero può essere associato ad altri metodi inibitori, come conservanti, calore e radiazioni ionizzanti.

Impiego delle sostanze chimiche

Le sostanze chimiche che aumentano la pressione osmotica e che conseguentemente diminuiscono la quantità di acqua necessaria per la crescita di una grande percentuale di batteri, possono essere utilizzate come batteriostatici. Ne sono un esempio il sale e lo zucchero.

1. L’uso della disidratazione
   Alcune procedure, come la disidratazione, sono finalizzate all’abbassamento della quantità di acqua necessaria per lo sviluppo microbico. Questi processi limitano il numero di microrganismi che possono dividere e moltiplicarsi e tale limitazione è massimizzata se unita ad altri meccanismi inibitori di crescita microbica, come l’imposizione salina o l’impiego di zucchero.
2. Metodi di Conservazione Alimentare
   Un’alternativa per rallentare l’alterazione degli alimenti è la refrigerazione. Le tecniche di essiccazione sono un’altra strategia mirata al medesimo intento del contenimento dell’invecchiamento alimentare. Strumenti efficaci per la gestione della conservazione degli alimenti includono anche la fermentazione.
3. L’Impatto della Fermentazione
   Non solo la fermentazione infonde gradevoli gusti negli alimenti, ma può anche contribuire nel contenimento della presenza microbica. Questo accade grazie al processo di metabolizzazione anaerobica degli zuccheri da parte di particolari batteri, che culmina nella formazione di acidi che contrastano l’intervento di batteri indesiderati.
4. Microbiologia e Consapevolezza Igienico-Sanitaria
   Gli acidi formati durante la fermentazione aiutano a diminuire il pH e a contrastare l’attività dei microrganismi. Gli alimenti aventi un basso pH possono essere processati termicamente e confezionati in imballaggi completamente chiusi per prevenire alterazioni dovute alla proliferazione di muffe e lieviti.

Misura della Contaminazione Microbica

Nel contesto alimentare, vari approcci sono utili per quantificare la crescita e l’opera dei microrganismi. La scelta è funzione della natura dell’informazione ricercata, del cibo esaminato e delle specificità dei microrganismi. La raccolta di campioni rappresentativi è essenziale per ottenere dati accurati e precisi. Le alterazioni e la variabilità dei microrganismi presenti rendono le analisi microbiologiche meno sicure, precise e quindi più soggette a interpretazioni rispetto alle analisi chimiche. Nonostante ciò, le conclusioni andranno sempre considerate.

1. Decifrare i Risultati delle Analisi:
   L’AOAC (Association of Official Analytical Chemists) rappresenta un’ottima fonte informativa per quanto riguarda i kit di test veloci, avendo certificato un considerevole numero di questi strumenti. Le competenze e l’esperienza acquisita in microbiologia alimentare sono cruciali, sia per la scelta del metodo di prova più adatto, sia per l’interpretazione degli esiti.
2. Identificazione Microbica Storica:
   Nel passato, l’identificazione di specie microbiche si basava ampiamente sulla coltivazione; i microrganismi venivano fatti crescere su piastrine contenenti substrati agarizzati e poi identificati attraverso metodi biochimici.

Miglioramenti nello screening dei pericoli microbiologici nell’industria alimentare

Prima d’ora, i metodi utilizzati per il rilevamento dei pericoli microbiologici si rivelavano essere lenti, impegnativi e noiosi da portare a termine. Al giorno d’oggi, il settore alimentare si avvale di vari kit veloci per gli esami microbiologici, così come di sistemi automatizzati che facilitano l’individuazione e l’identificazione dei potenziali rischi microbiologici nei prodotti, permettendo l’intervento preventivo prima che questi abbandonino i luoghi di produzione.

Queste tecnologie innovative si basano prevalentemente sul DNA e includono metodi immunologici come ELISA, l’identificazione biochimica automatizzata, sistemi ottici come i biosensori e diverse tecniche molecolari, quali PCR e microarray. Sono state inoltre ideate strategie di immunocattura, nelle quali si incollano anticorpi specifici su microsfere di plastica per facilitare l’isolamento dei patogeni da un campione alimentare. Fra questi metodi, quelli più efficaci saranno esplorati più in dettaglio successivamente.

L’importanza dell’analisi microbiologica

Nonostante l’analisi microbiologica possa a volte fornire risultati imprecisi, è comunque utile per valutare il livello di pulizia degli strumenti, dell’attrezzatura, dell’ambiente e dei prodotti alimentari. Essa non solo riflette le condizioni igienico-sanitarie, ma può anche evidenziare la contaminazione del prodotto e potenziali problemi di alterazione, indicando anche preventivamente la shelf life.

Considerando la varietà di metodi nuovi e migliorati disponibili attualmente, è arduo prevedere quale sarà il più praticabile in futuro. Pertanto, si prenderanno in considerazione qui alcuni dei metodi possibili per la valutazione della carica microbica.

La tecnica della conta in piastra

Tra le metodologie più riproducibili per determinare la popolazione di microrganismi presenti sugli impianti o nei prodotti alimentari, figura la tecnica della conta in piastra. Questo metodo è adatto per valutare la contaminazione proveniente da aria, acqua, superfici, utensili e cibo. Secondo questo metodo, le superfici degli impianti e dei cibi vengono strofinate con un tampone di cotone sterile. Questo viene poi diluito secondo necessità, a seconda dell’origine del campione.

Procedura di Valutazione della Contaminazione Microbica

Allo scopo di misurare la densità batterica totale, il metodo di valutazione implica la semina del campione su un terreno di coltura ospitato all’interno di una piastra di Petri, seguendo la previsione del livello di contaminazione. Durante un periodo di incubazione potenzialmente variabile tra 2 e 20 giorni, basato sulla temperatura di incubazione e il possibile assortimento di microrganismi, il conteggio dei microbi rilevati nel campione è speculare al numero di colonie che si sviluppano sul terreno di coltura all’interno della piastra. La struttura fisica delle colonie può portare a suggerimenti significativi, nonostante questa tecnica fornisca solo un’informazione parziale concernente le specie e le famiglie di microrganismi nel campione.

Esistono terreni specifici che facilitano la crescita selettiva di microrganismi, utile a delineare la loro occorrenza e quantità. Il metodo, pur essendo lento e impegnativo, è affidabile ed è promosso per questo motivo oltre ad essere universalmente accettato. Tuttavia, la lentezza del processo può essere un ostacolo alla produzione nel caso di prodotti finiti, in quanto può non fornire un conteggio attuale totale. Per superare il bisogno di risultati tempestivi nelle aziende con volumi elevati, si è incoraggiata la ricerca di metodi più rapidi.

Tecnica delle Piastre da Contatto

La tecnica di valutazione delle piastre da contatto risulta essere similare al metodo della conta in piastra, con la differenza che la raccolta non avviene tramite tamponi. Si procede aprendo una piastra sigillata, o una piastra Petrifilm reidratata, e pressando il terreno di coltura solidificato direttamente sulla superficie oggetto dell’esame. Il periodo di incubazione segue esattamente le stesse regole del metodo di valutazione della conta in piastra.

Questa procedura, essendo più semplice da implementare, riduce le possibilità di errore, inclusa la contaminazione. Il principale svantaggio però è che può essere utilizzata unicamente su superfici piane e con un grado di contaminazione minima, impossibilitando l’effettuazione di diluizioni. Le piastre da contatto possono essere adoperate per valutare l’efficacia di un protocollo di sanificazione.

Pannelli Petrifilm: Strumenti di Identificazione Bacterium

I pannelli Petrifilm sono costituiti da un substrato nutrizionale deidratato applicato su una pellicola. Questi dispositivi compatte e pronte per l’uso sono stati progettati come alternative agli tradizionali metodi di Conteggio Bacterium Standard (CBS) e al Conteggio dei Coliformi sulle piastra VRB (Violet red bile). Tra i metodi più utilizzati per quantificare il numero di E. coli nelle carcasse di pollo e nella carne bovina tritata, spiccano la tecnica Petrifilm (3M) e SimPlate (Neogen) che rappresentano procedure di rilevamento veloce. Questi metodi, offerti sul mercato in kit, hanno alla base la rilevazione dell’enzima prodotto da E. coli (glucuronidasi).

Sistema di Test Spirale

Questo dispositivo deposita quantità progressive di un campione sulla superficie di un disco di agar in rotazione. Il distributore, muovendosi dal centro verso l’esterno, determina una collocazione a spirale delle colonie e permette un’effetto di diluizione di 3 log. I benefici di questo sistema comprendono: riduzione delle diluizioni in serie, minor uso di materiali (pipette, piastre, e altro), minor sforzo di tempo e manodopera, e il conteggio semplificato delle piastre.

Numero Più Probabile: Calcolo delle Popolazioni Batteriche

Questa stima del popolamento batterico si ottiene piantando varie concentrazioni di un campione in una serie di provette che contengono un substrato liquido. Il volume di microrganismi viene stabilito dal numero di provette in cui si è verificato lo sviluppo (così come mostrato dalla turbidità). Per ciascuna concentrazione, si riporta il numero di provette positive ottenendo quindi un numero distintivo che, nelle apposite tabelle dei Numeri Più Probabili (MPN), fornisce la rivelazione delle quantità di batteri presenti.

Analisi della Molecola Cellulare

L’esame della molecola cellulare è spesso utilizzato per misurare le popolazioni microbiche negli studi scientifici, ma per le verifiche quotidiane non viene adoperato frequentemente, dato che potrebbe richiedere tempo e risultare meno agevole rispetto ad altre tecniche. La miscela da esaminare può essere filtrata attraverso una membrana amianto o cellulosa, dopo la centrifugazione volto a comprimere le cellule, seguito da decantazione e eliminazione del liquido sovrastante, successivamente i filtri vengono soppesati.

• Misura della Torbidità

La torbidità rappresenta un indicatore arbitrario della quantità di microrganismi in un fluido. Questo metodo però, ha una utilità limitata e viene raramente adoperato poiché la presenza di alimenti sospesi può aumentare la torbidità e rendere il risultato inaccurato.

• Esame Diretto con Microscopio

Un volume fisso viene essiccato, fissato su una lastra microscopica e tinto, dopodiché si esegue un conteggio in alcune aree (generalmente 50). A causa della difficoltà di distinguere tra batteri vivi e non vivi con la maggior parte dei metodi di colorazione, questa tecnica fornisce una stima del numero dei microrganismi. Le sofisticate macchine fotografiche digitali possono essere collegate ai microscopi per registrare le immagini per mezzo di software specifici. Le immagini ottenute possono poi essere analizzate per classificare i batteri in base alle dimensioni e alla forma dei microrganismi rilevati in ogni area, eliminando l’errore umano. Tuttavia, tale metodo non è sempre realizzabile a causa delle limitazioni relative alla grandezza del campione esaminato e i potenziali errori a causa dell’affaticamento degli operatori.

• Test di Riduzione degli Indicatori e dei Coloranti

Diversi microrganismi, come parte del loro processo vitale, rilasciano enzimi che riducono certe sostanze. Un’indagine delle modifiche metaboliche può indicare la presenza e l’attività di questi microrganismi.

Processo di Riduzione Microbica

Test basati sulla velocità di riduzione di vari indicatori (conduttori di colore), vengono utilizzati per misurare la carica dei microbi. La rapidità del loro cambio cromatico è direttamente legata al volume delle entità microbiche presenti. Il tempo impiegato per una completa riduzione di un indicatore standard quantifica la carica microbica. In un’altra applicazione di queste tecniche, un pezzo di filtro colorato viene applicato direttamente a un campione di cibo o una sezione di apparecchiatura per determinare la carica microbica.

L’efficacia Dell’approccio

Questo approccio è limitatamente utile a causa della formazione di biofilm, una rilevazione incompleta del microorganismo, il costo del materiale, e la mancanza di una quantificazione specifica del grado di contaminazione. Nonostante queste limitazioni, è più rapido ed efficace rispetto alla tecnica di conteggio su piastra ed è considerato un valido strumento per valutare l’efficacia di un programma di sanitizzazione.

Il Metodo Radiometrico

In questo metodo, un campione è immerso in un ambiente che contiene un substrato (ad esempio glucosio) marcato con 14C. La quantità di 14CO2 prodotta viene misurata e correlata alla carica microbica. Poiché alcuni microbi non metabolizzano il glucosio, 14C-glutammato e 14C-formiato sono anche utilizzati. Questa tecnica è applicabile quando è richiesta la raccolta di dati entro 8 ore e/o il lavoro del personale tecnico deve essere minimizzato.

Stima Dell’impedenza

Le misurazioni dell’impedenza permettono di stimare la carica microbica di un campione monitorando il metabolismo microbico piuttosto che la biomassa. L’impedenza è la resistenza totale alla corrente alternata in un dato mezzo. Le colonie di microorganismi causano cambiamenti nell’impedenza, che possono essere misurati dal flusso continuo di una corrente elettrica debole in un’ora. Questa tecnica permette di determinare rapidamente la carica microbica.

Analisi dell’Impedenza e Misurazione Bacterica

Vi è una stretta correlazione, del 96%, tra la rilevazione di variazioni di impedenza e la quantità di batteri presenti. L’impedenza è utile per l’analisi di diversi microrganismi come coliformi, E. coli, psicrotrofi e Salmonella e può servire a prevedere la durata di vita di un prodotto, nonché per effettuare test di sterilità.

Determinazione delle Endotossine

Il Lymulus amoebocyte lysate (LAL) è efficace per l’individuazione delle endotossine prodotte da batteri Gram-negativi, inclusi psicrotrofi e coliformi. Tale metodo funziona attraverso la formazione di un gel nell’emolinfa del limulo in risposta alla presenza di minime quantità di tali sostanze tossiche. Poiché le endotossine sono termicamente stabili, le cellule batteriche, viventi e non, possono essere identificate, rendendo il metodo utile per monitorare la cronologia di un prodotto alimentare. Il test si svolge utilizzando una provetta contenente il lisato, incubata a 37 °C per un’ora, e valutando la quantità di gelificazione.

Misurazione della Bioluminescenza

Attraverso la semplificazione di un metodo biochimico, si può misurare la concentrazione di adenosina trifosfato (ATP) attraverso il suo interazione con il complesso luciferina-luciferasi. Questa informazione è utile per una stima indiretta del carico microbico in un dato campione di cibo.
Il processo bio-luminescente necessita di ATP, luciferina e luciferasi, un enzima che produce luce nella coda della lucciola. Durante il processo, la luciferina viene ossidata e genera luce. Un dispositivo chiamato luminometro misura il quantitativo di luce prodotta, la quale è in rapporto alla quantità di ATP presente nel campione. Il contenuto di ATP può essere associato alla presenza di microrganismi, dato che tutti i microrganismi possiedono ATP. Un bioluminometro avanzato può rilevare la presenza di cellule batteriche in campioni liquidi in solo 3 minuti.
Con l’ausilio di un computer, un software personalizzato, una stampante e un campionatore automatico, è possibile eseguire analisi dei campioni con una sensibilità di 1 microrganismo per 200 mL.

Invece di attendere i normali 12 giorni che i test microbiologici tradizionali richiedono per preparare i prodotti alla distribuzione nei punti vendita, è possibile accelerare notevolmente questo processo. La bioluminescenza, un metodo veloce, permette di distribuire i prodotti in meno di 24 ore.

La Riduzione del Tempo per la Valutazione della Contaminazione

Con i metodi microbiologici normali, la verifica del livello di contaminazione di una superficie necessita da 2 a 3 giorni. Questo periodo può essere diminuito a soli 30 secondi attraverso la bioluminescenza. L’uso di reagenti biochimici che producono luce quando entrano in contatto con le molecole di ATP consente di effettuare uno screening microbiologico veloce e di individuare minime

quantità di microrganismi.

I Benefici Dei Test Rapidi e L’Evoluzione della Bioluminescenza

Secoli di implementazione hanno dato luogo a metodologie basate sulla bioluminescenza, considerate come prove veloci e affidabili di contaminazione microbica. Nonostante il conteggio in piastra potrebbe apparire come una soluzione più economica rispetto alla bioluminescenza, uno studio di confronto sui costi ha dimostrato che le prove rapide presentano un risparmio di circa il 40% rispetto ai metodi convenzionali. Un inconveniente di questo test è che i residui di detergenti possono ostacolare la reazione luminosa, compromettendo la precisione del risultato del test.

Diagnostica e Test Immunoenzimatici

I metodi standard per rilevare la presenza di Salmonella richiedono da 3 a 4 giorni per ottenere risultati negativi e fino una settimana per un risultato positivo. Inoltre, la conduzione di questi test richiede considerevole manualità. A causa delle richieste di tempo e attenzione, sono stati ideati diversi metodi rapidi per rilevare Salmonella, tra cui test immunoenzimatici (ELISA, Enzyme-linked immunosorbent assay), metodi di immunodiffusione, microsfere immunomagnetiche ELISA, tecniche di ibridizzazione con acidi nucleici e metodi di reazione alla catena della polimerasi.
È stato compiuto un significativo avanzamento nel campo dei test immunodiagnostici automatizzati, come sottolineato da Yeh e collaboratori nel 2002. La metodologia automatica VIDAS-SLM è stata identificata come una soluzione veloce ed efficace per l’identificazione preliminare, diventando un’opzione preferibile alla tradizionale, la quale è dispendiosa sia in termini di tempo che di sforzo. Dal canto loro, Goodridge e il suo team nel 2003 hanno perfezionato un MPN-ELISA per la rapida identificazione e numerazione di Salmonella typhimurium in acque reflue prodotte dall’elaborazione di carne di pollo.

Uso di reazioni immunologiche per identificare patogeni o tossine

La pratica comune per l’identificazione di specifici patogeni o tossine si basa sulle reazioni immunologiche (interazioni anticorpi-antigeni). Gli antigeni sono i componenti distintivi di una cellula o tossina, che provocano una reazione immunitaria e si interfacciano con un anticorpo specifico, mentre gli anticorpi sono immunoglobuline specializzate nel legarsi esclusivamente agli antigeni. Entrambi gli anticorpi monoclonali e policlonali trovano applicazione nei test immunologici.

Gli anticorpi monoclonali rappresentano singoli tipi di anticorpi con un’alta affinità per un preciso determinante antigenico, o epitope. Al contrario, un anticorpo policlonale racchiude una varietà di anticorpi che identificano numerosi determinanti su un antigene unico. Questi test vantano una serie di benefici: restituzione dei risultati in breve tempo, incrementata sensibilità e specificità, e una riduzione dei costi.

Efficienza dei test ELISA

I test ELISA sono relativamente facili da eseguire e hanno dimostrato la loro validità nel rilevare i microrganismi patogeni. Questi sistemi sono composti da anticorpi fissati su un supporto solido, come per esempio le pareti di una piastra di microtitolazione o di una striscia reattiva (dipstick). A questo supporto solido viene aggiunta una cultura di arricchimento, che consente

agli anticorpi di legare gli antigeni target presenti nel campione.

Solitamente si ricorre a una configurazione ‘sandwich’, dove un secondo anticorpo, che porta con sé enzimi, viene applicato al campione, seguito da un substrato reattivo, che determina una reazione colorimetrica.

In assenza degli antigeni target, l’anticorpo coniugato agli enzimi non si lega, prevenendo dunque qualsiasi reazione.

Identificazione di patogeni mediante Immunoblotting

L’immunoblotting si qualifica come uno strumento di indagine sensibile e performante nella traccia dei microbi patogeni. Di norma, il procedimento include l’applicazione di uno strato di coltura arricchita su una superficie solida, tipo nitrocellulosa, bloccando le parti residue di proteine sulla carta attraverso l’immersione in un liquido ricco di proteine, ad esempio la sieroalbumina bovina o latte in polvere rielaborato. Dopo, si mette in atto una soluzione di anticorpi con marcatura enzimatica specifica per il microrganismo bersaglio e, successivamente al lavaggio, si usa un substrato per l’enzima per eliminare l’anticorpo non vincolato. In caso si rilevi la presenza dell’anticorpo marcato, grazie alla connessione all’antigene interessato, una reazione cromatica indicherà un campione positivo. Questo iter può essere adattato all’uso con altre tecniche, come l’HGMF.

Detecting Pathogens using Magnetic Microspheres

Un altro metodo per la detection di microrganismi implicati è l’impiego di microsfere magnetiche decorate con un anticorpo determinai a un antigene bersaglio. In presenza di un campione selettivamente arricchito, si preleva un piccolo volume (di circa 10 mL) dalla coltura arricchita e si trasferisce in una provetta. Fatto ciò, si aggiungono le microsfere tagliate con gli anticorpi e si mescolano con dolcezza per un breve periodo. Un coadiuvante per particelle magnetiche viene successivamente applicato per separare le microsfere dal campione omogeneizzato. Dopo essere stato ricostituito in un tampone, le microsfere vengono disperse su un terreno di agar selettivo per osservare l’accrescimento del patogeno objectivo. Se presente nel campione originale, le colonie presumptive devono essere confermate. Tale metodo è stato adottato per individuare E. coli O157:H7 negli alimenti.

Uso del test di agglutinazione

Il test di agglutinazione può produrre risultati istantanei con un livello di specificità accettabile per E. coli 0157, ma non per la verifica del sierotipo H7. Un particolare esperimento fa uso di sfere di polistirene rivestite con anticorpi policlonali 0157, e la presenza dell’antigene viene riconosciuta attraverso l’agglutinazione. Esiste anche un metodo di screening per E.

Metodo di Rilevamento E. coli O157:H7

Il sistema immunocromatografico lateral flow è alla base del metodo approvato dall’AOAC per identificare E. coli O157:H7. Questa tecnica requisisce l’uso di un arricchimento di brodo seguito da un periodo di incubazione di 20 ore a 36 °C. Collocando un campione di 0,1 mL di questo brodo arricchito nella finistra di applicazione del kit usa e getta che contiene i reagenti indicatori, il processo di flusso laterale viene avviato. Quando si genera il flusso nella zona di reagente, se esistente, l’antigene obiettivo interagisce con i reagenti, risultando nella formazione di un composto antigene-anticorpo-cromogeno.

Posteriormente all’incubazione di circa 10 minuti a temperatura normale, se si verifica la formazione di una linea nella finestra di osservazione, potrebbe essere un indicativo della possibile presenza di E. coli

O157:H7. Nel caso in cui non ci siano linee, allora il risultato del test è negativo. A seguire, il flusso passa nella zona di controllo del test dove tutti i campioni (positivi o negativi) reagiscono con i reagenti. La visualizzazione di una seconda linea (di verifica) segnala l’adeguata esecuzione del test. Un esito positivo tuttavia non assicura che ci sia un ceppo di E. coli O157:H7. Per confermare la presenza del patogeno, sarà necessario sottoporre il campione sospetto a ulteriori verifiche. Questo metodo di test, comodo e immediato, combina un sistema di analisi completo in un singolo kit.

Sistema di Identificazione RaplD ONE

Questo processo di identificazione delle Enterobacteriaceae si avvale dell’uso di enzimi prefabbricati. Questo test prevede un’unica inoculazione, facile da applicare. I risultati emergono dopo quattro ore di incubazione; nonostante ciò, un microbiologo esperto è necessario per una corretta lettura dei risultati.

Sistema di Identificazione Crystal

Similmente al precedente, anche questo metodo di identificazione sfrutta l’uso di enzimi prefabbricati. Si tratta di un’unica, semplice applicazione, in cui l’inoculazione avviene sospesa in un tampone di lisi. I risultati si possono avere in 3 ore grazie all’ausilio di un software installato su un personal computer. Tuttavia, è indispensabile l’intervento di un tecnico esperto per interpretare correttamente i risultati ottenuti.

Sistema di Identificazione della Salmonella 1-2 test

Il processo consiste nell’esecuzione in un contenitore monouso di plastica che custodisce un ambiente di motilità generica e un tipo di brodo per l’arricchimento selettivo. La rilevazione positiva si manifesta attraverso l’osservazione di una linea di precipitazione, generata dall’interazione tra Salmonella mobile e anticorpi flagellari, nel suddetto ambiente mobile.

Lo strumento utilizzato per il test consiste in un apparecchio di plastica trasparente suddiviso in due

compartimenti; il più piccolo alloggia un ambiente di motilità generico realizzato a base di peptone. Il campione viene inserito nel brodo consistente di tetrathionate, verde brillante e serina, localizzato nella camera di inoculazione del dispositivo del test 1-2. All’incirca dopo 4 ore di incubazione, le salmonelle mobili migrano partendo dall’ambiente generico. Durante il percorso attraversano anticorpi flagellati che si diffondono nell’ambiente.

La reazione tra le salmonelle agili e gli anticorpi flagellati dà vita ad una fascia di precipitazione tra 8-14 ore successivamente all’iniezione del dispositivo del test 1-2.

Distinzione Immunomagnetica e Citometria di Flusso

Questa metodologia ha la capacità di individuare meno di 10 cellule di E. coli O157:H7 in ogni grammo di carne tritata, a seguito di un arricchimento di sei ore. Le particelle immunomagnetiche si occupano di concentrare le cellule, rendendole più rilevabili tramite la citometria di flusso. La minima rilevazione non viene alterata sensibilmente dalla presenza di altri microorganismi. In passati tempi, tale procedura è stata adoperata primariamente come strumento di ricerca piuttosto che diagnostico all’interno del settore alimentare.

Prova del CAMP

In questa verifica, un campione batterico presunto essere Listeria monocytogenes viene spalmato in direzione perpendicolare agli stessi di altri due batteri (Rhodococcus equi e Staphylococcus aureus) su un piatto di agar sanguigno. Nei punti di incrocio degli stessi, i prodotti di scarto metabolici dei batteri si diffondono provocando una reazione emolitica. L’emolisi delle cellule sanguigne è una caratteristica peculiare dei batteri patogeni come il L. monocytogenes.

Metodo Fraser/Oxford Agar Modificato

La presenza dell’agente patogeno Listeria può essere rilevata utilizzando un metodo che combina il

brodo di arricchimento Fraser e l’Oxford agar modificato. Listeria si arricchisce nel brodo Fraser, tenuto a 30 °C per un intero ciclo giornaliero, 24 ore. Successivamente, si preleva 1 mL dal brodo arricchito e ci si sposta verso il lato sinistro di un tubo a U colmo di brodo Fraser. Questo ambiente isolato favorisce la crescita esclusiva di Listeria e blocca la proliferazione di microrganismi immobili. Questi ultimi migrano attraverso l’Oxford agar modificato e finalizzano la loro crescita nel secondo braccio del tubo a U, realizzando il secondo arricchimento per l’identificazione di Listeria. La presenza di Listeria può essere indicata dalla formazione di un precipitato nero una volta che i batteri passano attraverso l’Oxford agar modificato. In caso di aumento della torbidità, è possibile prelevare un campione per testare la presenza di Listeria attraverso l’analisi del DNA. Questo passaggio di arricchimento dura tra le 12 e le 24 ore.

Prova del Metilumbelliferil Glucuronide

La glucuronidasi, un enzima prodotto dalla maggior parte dei ceppi di E. coli e altri microrganismi, come la Salmonella, divide il metilumbelliferil glucuronide (MUG). Il MUG diviso diventa fluorescente quando esposto a luce ultravioletta a una lunghezza d’onda specifica, consentendo un’identificazione rapida nell’ambiente di provetta o su piastre per il conteggio.

Rilevamento di E. coli

La maggior parte dei metodi per l’identificazione rapida di Escherichia coli richiede un periodo di 24-48 ore.
Il riconoscimento dell’enterobatterio richiede un processo che include una fase iniziale di incubazione e la conduzione di esami supplementari per confermare l’identità. Per questo scopo, sono attualmente disponibili vari kit commerciali per l’individuazione del microrganismo. Tra

questi, alcuni prevedono l’utilizzo di un metodo basato sulla filtrazione attraverso strutture a membrana, mentre altri fanno uso di una combinazione di campione e reagente che viene incubato per un periodo da 24 a 48 ore per identificare la presenza o meno del batterio.

IME.Test-EC KOUNT Assayer: Un Nuovo Test per E. coli

Al fine di offrire un servizio di rilevamento di E. coli efficace ed economico a partire da ricampioni acquosi, è stata sviluppata una nuova procedura di rilevamento nota come IME.Test-EC KOUNT Assayer. Questo test si basa su un metodo semplice che permette di calcolare la concentrazione di cellule viventi di E. coli in un lasso di tempo compreso fra le 2 e le 10 ore.
Il test si avvale di un miscuglio di reagenti che contengono MUG, un composto chimico che fornisce una misura colorimetrica (blu intenso) della concentrazione di E. coli quando viene scisso da una specifica enzima della E. coli, la beta galattosidasi.

Procedura del Test

La metodologia prevede di riempire un contenitore con il campione e inserire all’interno un flacone riservato per il test la cui punta è sigillata. Una volta introdotto, la campione acquoso viene automaticamente riempito all’interno del flacone. Successivamente il flacone, contenente il campione, viene incubato a 35 °C e monitorato per la produzione di un colore blu fluorescente risultante dal taglio enzimatico del MUG. Il tempo necessario per la visualizzazione di un colore blu intenso, visibile sotto luce ultravioletta a bassa frequenza o tramite strumentazione appropriata, è direttamente proporzionale alla quantità di E. coli nel campione.

La prosecuzione dell’incubazione dei campioni con esito negativo dopo 12 ore fornisce il riscontro di presenza/assenza di E. coli dopo 24 ore. Questo approccio consente il campionamento in luoghi anche molto lontani dal laboratorio di analisi. Tuttavia, si deve evidenziare come alcune varianti di E. coli potrebbero non rispondere alla presenza di MUG, rappresentando così una possibile limitazione del test.

Tecniche di Identificazione: Micro ID e Minitek

Il Micro ID rappresenta un approccio d’identificazione all-inclusive che sfrutta dei dischi di carta satura

di reagente al fine di effettuare prove biochimiche per distinguere le Enterobacteriaceae in un lasso di tempo di 4 ore. Questo metodo ha fornito risultati concreti e affidabili. Da un lato, abbiamo il sistema Minitek che si presenta come un diverso set miniatura per stabilire le Enterobacteriaceae. Allo stesso modo, questo apparecchio sfrutta i dischetti di carta saturati di reagente, ma necessita di un periodo di incubazione di 24 ore. Questo viene ritenuto affidabile, preciso ed estremamente versatile.

L’Emergere dei Biosensori

I biosensori emergono come strumenti veloci, affidabili ed efficienti per l’identificazione e quantificazione di microrganismi patogeni, particolarmente per scopi di biosicurezza. Questi dispositivi, molto simili ai kit di test di gravidanza, sono stati creati e valutati a livello di efficacia. Questi microsistemi bioanalitici, sviluppati con tecnologie all’avanguardia, vantano la presenza di biosensori microfluidici. Ulteriormente, i test di flusso laterale impiegati per il riconoscimento dei patogeni sono fondati su anticorpi capaci di individuare i patogeni in appena 10-20 minuti.

È stato inoltre progettato un biosensore di flusso universale che può essere adattato per qualsiasi patogeno velocemente e senza l’uso di strumentazioni specialistiche. Questo biosensore identifica i microrganismi patogeni attraverso l’analisi delle loro sequenze di acidi nucleici. Nonostante il test di flusso laterale sembri pronto per un lancio sul mercato, esiste ancora la necessità di ulteriori sviluppi per il microsistema bioanalitico.

 Polimerizzazione a Catena: La PCR

La tecnica di PCR si dimostra efficace nel rilevare livelli minimi di patogeni nei prodotti alimentari. La PCR consiste nel moltiplicare il DNA attraverso una sequenza di reazioni di ibridazione e cicli termici. I prodotti della PCR sono identificati tramite vari processi, tra cui elettroforesi su gel, colorimetria e chemioluminescenza. La PCR in tempo reale è largamente utilizzata in diverse aree per la valutazione quantitativa dei microrganismi patogeni.

La rivoluzione dell’analisi microbica: i DNA microarray

I recenti sviluppi dei test DNA microarray permettono di esaminare le sequenze del DNA.

Il DNA di vari microrganismi, inclusi diversi ceppi di una stessa specie, è stato decifrato attraverso una meticolosa identificazione. Una vera svolta è avvenuta negli studi microbiologici con l’introduzione dei microarray di DNA che consentono l’identificazione di un vasto insieme di microrganismi tramite un singolo o pochi esami. Attraverso un protocollo standard PCR, esso amplifica il DNA per scoprire un microrganismo specifico, il ricercatore può utilizzare un singolo chip di DNA per identificare un numero compreso tra 40 e 100 specie o ceppi di microrganismi in un singolo test. La tecnologia dei chip di DNA ha trasformato l’approccio nei confronti delle specie di microrganismi non noti che possono essere rinvenuti nella filiera alimentare. Di solito, i test tradizionali rilevavano un solo patogeno per ogni esame condotto. Sapere quali microrganismi possono essere presenti nell’alimento è indispensabile per scegliere l’esame adeguato. I DNA microarray hanno reso possibile l’identificazione dello specifico microrganismo contenuto nel cibo.

Detecting Salmonella: il kit IDEXXBind

Questo kit mostra come funziona la rilevazione della Salmonella, basandosi sull’uso di batteriofagi geneticamente alterati. I batteriofagi modificati hanno la caratteristica di ancorarsi ai recettori di Salmonella ed inviarvi del DNA nelle cellule batteriche. Durante l’incubazione, il DNA modificato provoca la Salmonella a produrre InaA proteins (INP). A una certa temperatura, queste proteine stimolano la creazione di cristalli di ghiaccio, che causano il congelamento dei campioni infetti e cambiano colore in arancione, mentre i campioni negativi rimangono liquidi.

Efficient Diagnosis with Random amplified polymorphic DNA (RAPD)

La tecnica Random amplified polymorphic DNA (RAPD) ha registrato risultati convincenti,

particolarmente nell’identificare infezioni da Listeria monocytogenes nell’essere umano. Tra i benefici più rilevanti si segnala il modesto costo dei primer necessari per l’amplificazione arbitraria dei frammenti di DNA. La separazione elettroforetica dei frammenti di DNA amplificati identifica i ceppi specifici. Tuttavia, dato che questo test richiede molto tempo, risulta essere più utile come strumento di studio piuttosto che come test di routine nell’industria.

Il Processo di Ibridazione del DNA per l’Identificazione di Patogeni

Questa metodologia incorpora l’uso di tecniche non radioattive di marcatura e rilevazione a colori nel processo di ibridazione del DNA. È una tecnica adattabile che può essere impiegata su una vasta serie di specie microbiche con l’utilizzo di specifici set di sonde di DNA e processi di arricchimento e preparazione del campione, individualizzati secondo la specie microbica in esame. Questo processo può essere portato a termine in approssimativamente 2,5-3 ore, successivamente ai due giorni necessari per l’arricchimento del campione nel brodo di coltura.

Un impiego tipico di questa metodologia è il test a colori che fa uso di DNA oligonucleotidico sintetico come sonde contro il RNA ribosomico (rRNA) del microrganismo oggetto dell’analisi. Questa modalità promette un alto grado di sensibilità, dato l’elevato numero di copie di rRNA (1000-10000) esistenti per ogni cellula, in quanto componente fondamentale del ribosoma batterico. Il volume dei ribosomi per cellula varia in base al tasso di accrescimento della coltura batterica.

Guida alla Selezione di Metodi Rapidi nel Laboratorio

Per rispondere con efficacia alle proprie necessità, un laboratorio deve fare una valutazione tenendo in

considerazione l’expertise teorica, l’equipaggiamento disponibile e le tipologie di analisi da eseguire. La routine di analisi su una grande quantità di campioni può giustificare un investimento in attrezzature automatiche grazie alla velocità e all’efficienza in termini di risorse e tempo.

Grandi sforzi e ingenti investimenti sono stati destinati alla creazione di tecniche per il rilevamento quasi istantaneo o in tempo reale di patogeni. Grazie a queste, è possibile monitorare in tempo reale l’efficacia del processo di disinfezione di un impianto e mantenere standard elevati di sicurezza. Tuttavia, fino a quando non sarà disponibile una tecnologia più avanzata, non si può prevedere un completo esito privo di patogeni. Nonostante le tecniche tecnologiche avanzate non possano garantire una completa assenza di patogeni, l’integrazione di strategie complementari sarà di vitale sostegno per il miglioramento dell’igiene.

Utilizzo di Metodi di Rilevamento di Patogeni Rapidissimi

Per implementare un efficace processo di disinfezione, è necessario avere una chiara comprensione del ruolo dell’ambiente.
I microorganismi sono direttamente implicati nell’alterazione dei cibi e nelle patologie trasmesse attraverso l’alimentazione. Rivestono un ruolo chiave nel mutamento di aspetto e gusto degli alimenti, favorendo il loro deperimento. Inoltre, rappresentano un notevole ostacolo per la salute pubblica in quanto responsabili delle infezioni alimentari dovute all’assunzione di cibo contaminato da microrganismi o tossine. La microbiologia si dedica allo studio di queste forme di vita di dimensioni microscopiche.

Controllo e prevenzione della contaminazione microbica

La lotta contro la contaminazione microbica di attrezzature, impianti e alimenti rappresenta un elemento centrale del piano di sanificazione. La popolazione microbica segue un andamento di crescita ricalcante una sinusoide e tende a espandersi e perire con un ritmo logaritmico. I principali fattori esterni che incidono sulla dinamica di prosperità microbica riguardano la temperatura, la presenza di ossigeno e l’umidità relativa. In opposizione, i fattori interni più significativi per la velocità di sviluppo sono la concentrazione di acqua, il livello di pH, il potenziale ossidoriduttivo, la disponibilità di nutrienti e l’esistenza di composti inibitori.

Modificazioni chimiche indotte dalla contaminazione microbica

Le trasformazioni chimiche ascrivibili alla contaminazione microbica avvengono per l’effetto degli enzimi prodotti dalle forme microbiche, i quali decompongono proteine, grassi,

zuccheri e altre molecole complesse in elementi più semplici.

Numerosi microrganismi, tra cui Staphylococcus aureus, Salmonella spp., Campylobacter spp., Clostridium perfringens, C. botulinum, Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, e differenti micotossine possono causare malattie veicolate dagli alimenti.

Soluzioni per l’arresto dell’espansione microbica

Il calore, l’utilizzo di agenti chimici e l’irradiazione sono i metodi maggiormente adoperati per l’eliminazione dei microrganismi, mentre la refrigerazione, l’essiccamento e la fermentazione rappresentano i metodi più efficaci per bloccarne la crescita. La tipologia e il numero di microrganismi esistenti rivelano utili indici per calibrare l’efficacia dei piani di sanificazione