MICROBIOLOGIA DEI PRODOTTI ALIMENTARI

Indice

PREFAZIONE

Capitolo 1 STORIA DELLA MICROBIOLOGIA DEI PRODOTTI ALIMENT ALIMENTARI ARI Giovanni Antonio Farris, Marco Gobbetti,  Erasmo Neviani e Massimo Massimo Vincenzini Vincenzini Conservazione degli alimenti Alterazione degli alimenti Intossicazioni alimentari Fermentazione degli alimenti

V

1

Classificazione Nomenclatura Identificazione

2.3 Generi microbici di interesse nella microbiologia degli alimenti Batteri Lieviti Lieviti asporigeni Lieviti sporigeni Muffe

2.4 Fonti di contaminazione microbica degli alimenti Terreno e acqua Aria e polvere Vegetali Animali Uomo

Attività virtuose Attività deterioranti Attività patogene

2.6 Interazioni tra microrganismi 2 3 3 4

Biofilm e quorum sensing  Associazioni microbiche

2.7 Microrganismi indicatori di qualità Microrganismi indicatori correlati alla qualità del prodotto Metaboliti indicatori di qualità

23 26 30 30 30 32 33 34 35

Capitolo 3 ECOFISIOLOGIA DEI MICRORGANISMI 37 NEGLI ALIMENTI  Eugenio Parente Parente e Francesco Villani Villani 7

3.1 Introduzione

37

7

3.2 Crescita, sopravvivenza e morte dei microrganismi

38

3.3 Classificazione dei fattori ecofisiologici

44

 Bruno Biavati e Patrizia Romano Romano

2.1 Introduzione 2.2 Tass Tassonomia onomia dei principali microrganismi degli alimenti

23 23

2.5 Ruolo dei microrganismi negli alimenti 23

Parte I PRINCIPI GENERALI Capitolo 2 I MICRORGANISMI NEGLI ALIMENTI

Macchinari e utensili Altre fonti di contaminazione

8 9 9 9 10 11 16 16 17 19 21 21 22 22 22 22

3.4 Fattori intrinseci pH e acidità Attività dell’acqua (a w) Nutrienti e inibitori naturali Potenziale redox

3.5 Fattori estrinseci Temperatura Umidità relativa Atmosfere di conservazione Conservanti

3.6 Fattori impliciti

44 44 49 52 54 56 56 61 61 63 65

Interazioni negative: competizione, amensalismo, predazione, parassitismo 65 Interazioni positive: commensalismo, protocooperazione e mutualismo 66 Le colture bioprotettive 67

VIII

MICROBIOLOGIA DEI PRODOTTI ALIMENTARI

Capitolo 4 LA DETERMINAZIONE DEI MICRORGANISMI NEGLI ALIMENTI

69

 Luca Cocolin e Danilo Ercolini

4.1 Introduzione 4.2 Cenni sul campionamento 4.3 Numerazione di microrganismi negli alimenti Metodi diretti Metodi indiretti

4.4 Isolamento in coltura pura e classificazione preliminare 4.5 Identificazione microbica: alcune definizioni Identificazione su base fenotipica Identificazione su base molecolare

4.6 Cenni su tecniche di tipizzazione Tipizzazione su base molecolare Tipizzazione con metodi immunologici

69 69 71 71 72 79 80 81 81 84 84 86

4.7 Cenni su tecniche coltura-indipendenti 86

Capitolo 5 IL CONTROLLO DEI MICRORGANISMI NEGLI ALIMENTI

89

 Elisabetta Guerzoni e Lucia Vannini

5.1 Introduzione Teoria degli ostacoli ( Hurdle technology )

5.2 Fattori di processo Trattamenti termici Alte pressioni Microfiltrazione e bactofugazione Campi elettrici pulsati Irraggiamento Gas plasma Riscaldamento ohmico Impiego di sostanze chimiche Impiego di enzimi Alimenti a umidità intermedia

5.3 Elementi di microbiologia predittiva Tipi di modelli

89 90 90 90 95 98 99 100 102 103 104 106 107 108 109

5.4 Modellazione dello sviluppo microbico e ottimizzazione di prodotto 110

Capitolo 6 I MICRORGANISMI CAUSA DI MALATTIE DI ORIGINE ALIMENTARE 113  Daniela Bassi, Fabrizio Cappa e Piersandro Cocconcelli

6.1 Introduzione 6.2 L’analisi del rischio microbiologico negli alimenti

ISBN 978-88-08-18246-3

Analisi quantitativa delle infezioni, delle intossicazioni alimentari e delle zoonosi 114 Fasi della valutazione del rischio microbiologico 115 Gestione del rischio: criteri microbiologici e altri regolamenti sull’igiene degli alimenti 116

6.3 I batteri patogeni Salmonella enterica Campylobacter  Escherichia coli VTEC Listeria monocytogenes Clostridium botulinum e Clostridium perfringens Gruppo Bacillus cereus Staphylococcus aureus Altri batteri patogeni

116 117 121 122 124 129 132 133 135

6.4 I virus alimentari

136

6.5 Amine biogene

137

6.6 I funghi tossigeni

138

6.7 Tossine algali

139

Parte II BEVANDE E ALIMENTI NON FERMENTATI Capitolo 7 ACQUA E BEVANDE NON ALCOLICHE

143

Giancarlo Moschetti e Luca Settanni

7.1 Introduzione

143

7.2 Acqua in bottiglia

144 144 145

Potabilità delle acque Controllo microbiologico

7.3 Succhi vegetali Qualità microbiologica delle materie prime Rischi di deterioramento

7.4 Altre bevande Problematiche microbiologiche

148 148 149 151 151

7.5 Normativa vigente

152

Capitolo 8 ALIMENTI DI ORIGINE ANIMALE E PRODOTTI ITTICI

153

Giuseppe Comi e Lucilla Iacumin 113 113

8.1 Introduzione Microbiologia delle carni fresche e congelate

153 154

ISBN 978-88-08-18246-3

8.2 Prodotti a base di carni cotte Mortadella Wurstel Prosciutto cotto

8.3 Prodotti a base di carni crude non insaccati Lardo Speck dell’Alto Adige IGP e speck del Trentino Prosciutto crudo

8.4 Prodotti a base di carni crude e insaccati Bresaola IGP e altre Coppa Pancetta tesa o arrotolata Cotechino e zampone

8.5 Il latte alimentare e le creme non fermentate Il latte alimentare Latte condensato Latte in polvere Le creme non fermentate

8.6 Prodotti ittici Metodi di conservazione dei prodotti ittici

8.7 Normativa vigente

Capitolo 9 ALIMENTI DI ORIGINE VEGETALE

161 161 164 165 169 169 170 171 175 175 177 178 179 182 182 187 188 188 190 193 195

Fonti di contaminazione Penetrazione e sviluppo dei microrganismi Alterazioni microbiche Sicurezza

9.3 Microbiologia dei prodotti di IV e V gamma Tecnologia di produzione Problemi microbiologici

9.4 Interventi per ridurre le alterazioni e il rischio di malattie Metodi di controllo tradizionali Metodi di controllo innovativi

9.5 Normativa vigente

Capitolo 10 CONSERVE DI ORIGINE ANIMALE E VEGETALE

197 197 198 198 200 202 203 205 206 209 212 212 214 215

Conserve Semiconserve

10.3 Tecnologia di produzione delle conserve 10.4 Tipologie di conserve Conserve di origine animale: il tonno sott’olio Conserve di origine vegetale: i pomodori pelati

10.5 Aspetti microbiologici delle conserve Microrganismi contaminanti delle materie prime Effetti del trattamento termico Effetti del pH Tipologie di deterioramenti di origine microbica Cause dei deterioramenti di tipo microbiologico Principali microrganismi agenti di deterioramento delle conserve alimentari Rischi microbiologici collegati alle conserve

Capitolo 11 PASTE ALIMENTARI E DOLCI 11.1 Introduzione 11.2 Paste alimentari secche Composizione Microrganismi associati alle materie prime Schema di produzione ed effetti del processo Alterazioni microbiche e incidenza di patogeni nel prodotto finito

11.3 Paste alimentari fresche Composizione Microrganismi associati alle materie prime Schema di produzione ed effetti del processo Alterazioni microbiche e incidenza di patogeni nel prodotto finito

11.4 Paste alimentari precotte Definizione e gestione del processo Cinetiche di sviluppo batterico in pasta cotta

11.5 Pasticceria secca 217

Viviana Corich e Alessio Giacomini

10.1 Introduzione

10.2 Definizione di conserve alimentari

219 219 219 219 220 220 222 222 223 223 225 227 229

231 235

237

 Roberto Foschino e Claudia Picozzi

 Maria Rosaria Corbo e Milena Sinigaglia

9.1 Introduzione 9.2 Microbiologia di frutta e vegetali

IX

INDICE

217

Definizione e composizione Microrganismi associati alle materie prime Schemi di produzione ed effetti dei processi

237 237 237 238 239 240 241 241 242 242 243 245 245 247 248 248 248 250

X

MICROBIOLOGIA DEI PRODOTTI ALIMENTARI

Alterazioni microbiche e incidenza dei patogeni nel prodotto finito

11.6 Pasticceria fresca Definizione e composizione Microrganismi associati alle materie prime Schemi di produzione ed effetti dei processi Alterazioni microbiche e incidenza dei patogeni nel prodotto finito Metodi di conservazione

Capitolo 12 ALIMENTI E INGREDIENTI DI ORIGINE MICROBICA

250 251 251

251 252 253

255 255

12.2 Bioreattori e aspetti biotecnologici

256

12.4 Metaboliti microbici Etanolo Acidi organici Aminoacidi Enzimi Vitamine

13.5 Le malattie dei vini Malattie dovute ai lieviti Malattie dovute ai batteri

Capitolo 14 ACETO

297 299 301 302 303

257 258 260 265 266 266 268 271 272 276

305

 Paolo Giudici e Maria Gullo

14.1 Introduzione

305

14.2 Definizioni

307

14.3 La materia prima

308 308

Idrolisi dell’amido

12.1 Introduzione

Biomasse proteiche Funghi a carpoforo Prodotti di estrazione da biomasse

La FML spontanea La FML indotta

251

 Matilde Manzoni e Manuela Rollini

12.3 Biomasse microbiche

ISBN 978-88-08-18246-3

14.4 I microrganismi dell’aceto I batteri acetici I lieviti Le muffe Altri organismi

14.5 Tecnologia di fermentazione Resa della fermentazione acetica

309 309 312 313 314 316 318

14.6 Aceto di vino e di frutta

319

14.7 L’aceto balsamico tradizionale

321

14.8 Difetti dell’aceto di natura microbiologica

323

Capitolo 15 BIRRA

325

Gianluigi Cardinali e Fabrizio Fatichenti

15.1 Generalità

Parte III BEVANDE E ALIMENTI FERMENTATI Capitolo 13 VINO

Storia della birra Diffusione e importanza della birra

15.2 Tecnologie di produzione

279

Giovanni Antonio Farris e Massimo Vincenzini

13.1 Introduzione Storia della microbiologia enologica

13.2 Fermentazione alcolica spontanea Successione dei lieviti Problematiche

279 279 280 281 283

13.3 Fermentazione alcolica guidata

283 Caratteri di selezione dei lieviti starter 284 Metabolismo dei lieviti 287 Problematiche legate all’uso dei lieviti starter 290 Prospettive 290

13.4 La fermentazione malolattica (FML) 291 Gli agenti della FML Gli effetti della FML in vino

293 294

Le materie prime: orzi e succedanei La maltificazione La preparazione del mosto La fermentazione primaria La fermentazione secondaria Condizionamento e imbottigliamento

15.3 Le fermentazioni birrarie e i loro agenti Le fermentazioni: alta, bassa e spontanea I lieviti della birra Gli starter birrari Il miglioramento genetico dei lieviti birrari

15.4 Le alterazioni microbiologiche della birra Batteri Lieviti Muffe

325 325 326 326 326 327 328 328 328 329 329 329 331 333 334 335 335 336 336

ISBN 978-88-08-18246-3

Capitolo 16 PANE E ALTRI PRODOTTI LIEVITATI DA FORNO

337

 Aldo Corsetti e Marco Gobbetti

16.1 Introduzione 16.2 Definizione e classificazione del pane e dei prodotti lievitati da forno 16.3 Le materie prime e il processo produttivo Le materie prime Il processo produttivo

16.4 Agenti lievitanti: il lievito di birra e il lievito naturale Il lievito di birra Il lievito naturale

337

338 339 339 341 342 342 343

16.5 Descrizione dei lieviti e dei batteri lattici coinvolti nel processo di 346 fermentazione 16.6 Fisiologia e biochimica dei lieviti e dei batteri lattici I lieviti I batteri lattici Interazioni tra lieviti e batteri lattici

16.7 Numerazione e identificazione dei microrganismi del lievito naturale Determinazione dei lieviti Determinazione dei batteri lattici I metodi coltura-indipendenti per il controllo microbiologico del lievito naturale

16.8 Contaminazione microbica e confezionamento dei prodotti lievitati da forno Il deterioramento microbico dei prodotti lievitati da forno Il confezionamento dei prodotti lievitati da forno

16.10 Aspetti nutrizionali 16.11 Normativa vigente

Capitolo 17 OLIVE DA MENSA E ALTRI PRODOTTI VEGETALI

348 348 349 353 354 354 355

356

357 357 358 359 361 361 362 364

365

Gino Ciafardini e Raffaella Di Cagno

17.1 Introduzione 17.2 Principali caratteristiche delle olive da mensa

Attitudine alla trasformazione e indici qualitativi applicabili alle olive da mensa Chimismo della deamarizzazione dei frutti Principali metodi di deamarizzazione Sistemi di confezionamento e conservazione del prodotto Deterioramento microbico del prodotto trasformato

17.3 Prodotti ortofrutticoli fermentati

365 366

366 367 369 374 375 376

Microbiota delle materie prime ortofrutticole 376 I principali prodotti vegetali fermentati 378 L’uso di colture microbiche starter 381

17.4 Normativa vigente

382

Capitolo 18 LATTI FERMENTATI

385

 Pietrino Deiana e Sandra Torriani

18.1 Introduzione

16.9 Esempi di prodotti lievitati da forno 359 Pani tipici Prodotti dolci lievitati Prodotti da forno senza glutine

XI

INDICE

385

18.2 Classificazione dei latti fermentati 386 Microrganismi coinvolti nei processi fermentativi Latti fermentati acidi Latti fermentati probiotici Latti fermentati acido-alcolici

18.3 Colture starter Selezione tecnologica e funzionale dei ceppi starter

386 388 394 395 398 400

18.4 Proprietà nutrizionali dei latti fermentati 18.5 Controllo qualità

400

18.6 Normativa vigente

403

Capitolo 19 FORMAGGI E BURRO

405

401

 Monica Gatti ed Erasmo Neviani

19.1 Introduzione 19.2 Il latte come materia prima trasformabile La caseificazione e la burrificazione

405 405 407

19.3 Formaggi: cenni storici, definizione 407 e classificazione Microrganismi di interesse lattiero-caseario Fermentazione dei carboidrati Proteolisi Lipolisi Produzione di polisaccaridi Produzione di batteriocine Coinvolgimento microbico nei processi di caseificazione

408 409 411 413 413 413 415

XII

MICROBIOLOGIA DEI PRODOTTI ALIMENTARI

Evoluzione della microflora lattica nel corso della caseificazione e  stagionatura del formaggio Caratteristiche microbiologiche delle diverse categorie di formaggi Formaggi freschi e molli Formaggi a pasta cotta e lunga  stagionatura Formaggi a crosta lavata Formaggi erborinati e a crosta fiorita Formaggi a pasta filata Formaggi ad apertura propionica I formaggi ottenuti per coagulazione acida del latte I latticini ottenuti per termocoagulazione di latte, panna o siero Formaggi fusi Difetti di origine microbiologica nei formaggi Difetti di gusto e aroma Difetti strutturali della pasta

19.4 Burro Aspetti microbiologici del burro: maturazione e alterazione

19.5 Normativa vigente 19.6 Principali pericoli microbiologici

Capitolo 20 I SALAMI

423 424 425 425 426 427 428 429

Caratteri microbiologici delle materie prime impiegate Il processo produttivo e l’evoluzione della popolazione microbica

La maturazione e il processo fermentativo I microrganismi virtuosi nel presidio della maturazione I limiti delle fermentazioni naturali Controllo del processo fermentativo Insaccati fermentati e nuove tendenze salutistiche Presenza di microrganismi indesiderati e potenziali alterazioni Strumenti per il miglioramento della  shelf-life

20.4 Normativa vigente

445 447 451 452 453 456 457 458

429

429 430

Capitolo 21 PROBIOTICI E ALIMENTI FUNZIONALI 461 A BASE BATTERICA  Lorenzo Morelli

430 431 431

21.1 Introduzione

432

21.2 Ecologia dell’intestino

433

L’ecosistema intestinale Il microbiota intestinale

434 434

437

 Raffaele Coppola e Patrizio Tremonte

20.1 Introduzione 20.2 Caratteristiche e classificazione dei salami 20.3 I salami

ISBN 978-88-08-18246-3

437 438 441 441 442

Definizioni Un po’ di storia

21.3 I batteri probiotici Dal microbiota ai batteri probiotici Selezione e caratterizzazione dei ceppi probiotici Ceppi probiotici e brevetti Le funzioni dei batteri probiotici L’efficacia Meccanismi d’azione Efficacia clinica

21.4 Gli alimenti probiotici Le tipologie merceologiche L’influenza della matrice alimentare Probiotici in alimentazione animale

INDICE ANALITICO

461 461 463 464 464 464 466 466 466 468 469 470 471 471 472 472 472 473

475