ESTUDO DA CINÉTICA DE CRESCIMENTO DE BACTÉRIAS DETERIORANTES EM FILÉ DE CARNE BOVINA EMBALADAEM ATMOSFERA MODIFICADA

Este capítulo faz parte da coletânea de trabalhos apresentados na VII Semana de Alimentos (Semal), publicado no livro: Avanços e Pesquisas em Ciência dos Alimentos: Novas Tendências e Aplicações. – Acesse ele aqui.

DOI: 10.53934/agronfy-2025-03-01

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João Vyktor Bueno Gonçalves Silva ; Samara Rodrigues da Silva ; Sofiah Laura de Campos Siqueira ; Ellen Godinho Pinto ; Dayana Silva Batista Soares ; Ana Paula Stort Fernandes ; Wiaslan Figueiredo Martins

*Autor correspondente (Corresponding author) – Email: wiaslan.martins@ifgoiano.edu.br

Resumo

O estudo analisou a cinética de crescimento de bactérias deteriorantes em filés de carne bovina embalados em atmosfera modificada (MAP) e armazenados em diferentes temperaturas (0 °C, 5 °C, 10 °C e 15 °C). O objetivo foi avaliar o comportamento microbiano para melhorar a gestão da vida útil do produto. Utilizando dados do banco ComBase e modelos matemáticos (primários e secundários), como o modelo de Baranyi e Roberts, o crescimento bacteriano foi ajustado para obter os parâmetros como velocidade máxima específica de crescimento (μmáx) e duração da fase de latência (λ). Os resultados mostraram que o aumento da temperatura acelera o crescimento bacteriano, reduzindo o tempo de adaptação (fase lag) e favorecendo condições ideais para bactérias psicrotróficas, como Pseudomonas spp. O modelo de Baranyi apresentou alto desempenho estatístico (R2 entre 0,871 e 0,992) para todas as temperaturas), indicando bom ajuste aos dados experimentais. Conclui-se que a temperatura influencia diretamente na deterioração da carne, e o uso de MAP associado à microbiologia preditiva pode otimizar a conservação e a segurança dos produtos cárneos, sendo uma ferramenta essencial para a indústria alimentícia.

Palavras–chave: atmosfera modificada; carne bovina; microbiologia preditiva;modelos matemáticos; temperatura.

INTRODUÇÃO

Nos últimos anos, o consumo de carne bovina tem experimentado um aumento constante. Nos quais os bifes preparados, em particular, conquistaram um lugar especial no coração dos consumidores, devido às suas qualidades de macieis, suculência e claro, por ser deliciosas. Além disto, por se considerar uma grande fonte de proteínas e nutrientes, a carne bovina se torna altamente atrativa pelo seu sabor e pelas suas características na culinária.

Entretanto devido ser uma grande fonte nutricional, durante o seu armazenamento, esse alimento torna propenso para o crescimento bacteriano e os processos metabólicos, podendo influenciar na mudança da aparecia do alimento, causando a redução de sua qualidade e a perda do seu valor econômico. Contudo a presença da atividade enzimática e a oxidação lipídica, são amplamente reconhecidos pelo crescimento e os metabólicos de bactérias psicrófilas, sendo a principais culpadas pela deterioração da carne (1).

Essa deterioração microbiana, é um processo complexo, influenciado pela competição entre os diferentes tipos de micro-organismos e suas interações tanto biológicas quanto ambientais (2). Embora esse processo depende, principalmente, do tipo de carne, das práticas de higiene durante o abate e do processamento, além das condições de armazenamento. Sendo assim, as combinações desses fatores podem acelerar ou retardas a manipulação da carne, podendo afetar a sua segurança e qualidade (3).

No entanto, estudos realizados demonstraram que diferentes condições de armazenamento, como o uso de atmosfera modificadas, a temperatura e a aplicação de compostos antibacterianos desempenham um papel fundamental no crescimento e a sucessão microbiana da carne (4,5). Assim devido ao fato de as bactérias serem responsáveis por ocasionar perdas significativas para indústria de carne, muitas vezes se torna difícil estabelecer uma relação direta entre um tipo específico de limitações e a bactéria envolvida, ou mesmo entender como a interação entre um conjunto de várias espécies possa contribuir ao processo de deterioração do alimento (6).

A temperatura é o principal fator ambiental que influencia diretamente a essas mudanças. O abuso da temperatura em alimentos refrigerados é um problema frequente que afeta a qualidade e a segurança dos produtos alimentícios, pois favorece o crescimento de micro-organismos deteriorantes e patógenos transmitidos por alimentos (7).

Contudo, devido aos fatores gerados por esses micro-organismo, faz com que a vida útil da carne bovina se torna bastante reduzida. Dessa forma, para a preservação do alimento, o uso da embalagem vem se tornando métodos eficazes, podendo garantir que os produtos de carne bovina mantenham a sua aparência e qualidade originais a um período mais prolongado, ofertando tempos de processamento mais flexíveis ao especial de carne bovina e garantido a segurança dos produtos (8).

A alta concentração de oxigênio sobre os produtos de carne bovina, também pode contribuir para o desempenho das bactérias aeróbias, além de aumentar a oxidação das gorduras, o que resulta em sabores rançosos e prejudica a sua qualidade. Devido esse grande problema o uso de embalagem em atmosfera modificada (MAP) se tornou amplamente empregadas pelas empresas de carne. O MAP é uma tecnologia que modifica a mistura de gases dentro de uma embalagem para aumentar a durabilidade e aprimorar a qualidade dos produtos cárneos. Esse processo é realizado ao controlar o desenvolvimento de micro-organismos e reduzir os processos metabólicos que contribuem para a deterioração da carne (9).

Desta forma, o processo dessa a embalagem, tem como objetivo de aumentar a durabilidade e a qualidade da carne, inibindo o crescimento e as atividades metabólicas dos micro-organismos. Atualmente, existem diferentes tipos de embalagens de atmosfera modificada, usadas na conservação de carne bovina, como o MAP de baixo oxigênio (O2), com alto oxigênio (O2), anóxido e com monóxido de carbono (CO). Contudo os níveis de oxigênio e dióxido de carbono presentes nas embalagens têm um impacto significativo no crescimento de bactérias deteriorantes. Assim como descrito por Couvert et al. (10), foi observado que, exceto Leuconostoc mesenteroides, que é resistente ao dióxido de carbono, o crescimento das outras espécies bacterianas diminui de forma proporcional com o aumento da concentração de CO2.

A microbiologia preditiva engloba conceitos de microbiologia de alimentos, matemática, estatística e informática para estudar a dinâmica de crescimento de microorganismos. Ela baseia-se em análise de todas as fases de crescimento do microorganismo, desde a fase lag, em que o micro-organismo se encontra em adaptação no ambiente, a fase exponencial, que é caracterizada pelo crescimento acelerado dos micro-organismos, predominando as células mais jovens e a fase estacionária, que se característica por possuir o mesmo número de células viáveis e não viáveis (11).

A utilização de modelos matemáticos auxilia na obtenção de dados sobre o comporta mento dos micro-organismos, tanto na sua inativação ou no seu crescimento. Os modelos a serem utilizados são divididos em modelos primários, secundários e terciários. Os modelos primários representam a dinâmica dos micro-organismos em condições constantes, em função do tempo. Já os secundários descrevem a influência dos fatores intrínsecos ou extrínsecos sobre o crescimento dos micro-organismos e, por fim, os modelos terciários se detém na utilização de softwares capazes de realizarem a consolidação dos dados obtidos nos modelos primários e secundários (12).

Diante desse contexto, o objetivou-se estudar a cinética de crescimento de bactérias aeróbias deteriorantes em filé de carne bovina embalada em atmosfera modificada e armazenada em diferentes condições isotérmicas, utilizando o DMFit.

MATERIAL E MÉTODOS

Dados de crescimento

Os dados de crescimento em diferentes temperaturas foram obtidos no banco de dados ComBase (www.combase.cc) utilizando a categoria de alimento “Beef”, e microorganismo “Total spoilage aerobic bacteria”. Foram selecionados dados do crescimento (log10 UFC/g) de bactérias aeróbicas em filé de carne bovina fresca (pH 5,4–5,6), embalado a vácuo e ar em quatro temperaturas de armazenamento (0 °C, 5 °C, 10 °C e 15 °C). Os dados foram reportados da pesquisa de Skandamis e Nychas (14), intitulada “Preservation of fresh meat with active and modified atmosphere packaging conditions”. Os autores, nessa pesquisa, avaliaram a eficácia de compostos voláteis do óleo essencial de orégano em combinação com o uso de condições de embalagem em atmosfera modificada no crescimento de bactérias aeróbicas.

Modelagem primária

Para uma avaliação mais biológica sob a presença de micro-organismos e as consequências que eles desencadeiam no alimento armazenado foi utilizado o modelo matemático primário. Ele analisa a dinâmica do micro-organismo em função do tempo, o modelo matemático primário sigmoidal com função de ajuste, Baranyi e Roberts (13) (Equações 1, 2 e 3) que foi ajustado às curvas experimentais de bactérias aeróbicas em diferentes temperaturas.

Nas equações, y(t) é o logaritmo da concentração microbiana N (UFC/g) no tempo t (horas), ou seja, y(t) = log [N(t)]. O parâmetro μmáx é a velocidade máxima específica de crescimento (h–1); λ é a duração da fase de latência (h); y0 é o logaritmo da concentração microbiana inicial, y0 = log (N0); Ymáx é o logaritmo da população máxima, Ym áx = log (Nmáx); h0 é o parâmetro relacionado ao estado fisiológico das células (adimensional); F(t) é a função do modelo Baranyi e Roberts.

Modelagem secundária

Os modelos secundários Linear e Exponencial (Equações 4 e 5, respectivamente) foram usados para descrever o efeito da temperatura na velocidade específica máxima de crescimento (μmáx), em que a e b são parâmetros empíricos e T é a temperatura de armazenamento (°C).

Análises numéricas

Os ajustes do modelo primário aos dados experimentais de crescimento de bactérias aeróbicas em carne bovina em atmosfera modificada nas temperaturas de armazenamento entre 0 °C e 15 °C foram realizados no DMFit online, na interface do Combase. O ajuste foi realizado em apenas uma etapa, obtendo os parâmetros μmáx, λ, y0 e Ymáx. Os modelos secundários foram ajustados no programa Microsoft Excel®.

Avaliação do desempenho dos modelos

Para avaliar o desempenho do modelo primário, foram usados o Coeficiente de Determinação (R2) e o Erro Padrão (EP) do ajuste, obtidos no DMFit. Um valor de R2 = 1 e EP = 0 indica que existe uma concordância perfeita entre todos os dados experimentais e os valores do ajuste do modelo. Já o desempenho dos modelos secundários foi avalia do pelo R2, obtido do ajuste dos modelos aos dados de μmáx em função da temperatura de armazenamento.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os dados sobre a cinética de crescimentos das bactérias deteriorantes usados nesse trabalho foram obtidos do artigo de Skandamis, George-John e Nychas (14). Embora o comportamento das bactérias deteriorantes em bife de carne bovina, foi analisado pelo autor, com intuito de avaliar a velocidade de crescimento desses microorganismos sobre a embalagem em atmosfera modificada, em relação a variações de temperatura, sendo a 0 °C, 5 °C, 10 °C e 15 °C de armazenamento. Dessa forma, o modelo de Baranyi e Roberts foi ajustado aos dados de crescimento utilizando o software DMFit do site do Combase.

No entanto a curva de crescimento das bactérias deteriorante em file da carne bovina embaladas em atmosfera modificada e os ajustes com o modelo de Baranyi e Roberts sobre os dados experimentais nas temperaturas 0 °C, 5 °C, 10 °C e 15 °C de armazenamento estão representadas na Figura 1.

A temperatura é um dos principais fatores extrínsecos que influenciam diretamente o desenvolvimento microbiano. Cada micro-organismo possui uma faixa ideal de temperatura para multiplicação, com limites mínimo, ótimo e máximo que definem seu desempenho. Esse fator afeta diretamente tanto o crescimento quanto a velocidade de proliferação dos micro-organismos ao contaminarem alimentos. Assim, quando a temperatura se aproxima da faixa ótima, observa-se uma alta velocidade de crescimento. Por outro lado, à medida que a temperatura se afasta dessa faixa ideal, o crescimento microbiano tende a diminuir.

A Figura 1 e a Tabela 1 evidenciam que a velocidade específica máxima de crescimento de bactérias deteriorantes em filés de carne bovina variou de 0,0105 h⁻¹ a 0,0536 h⁻¹, conforme as temperaturas de 0 °C a 15 °C, respectivamente. Isso demonstra que a velocidade de crescimento desses micro-organismos é diretamente proporcional ao aumento da temperatura do ambiente. No entanto, o crescimento dessas bactérias está relacionado ao fato de que o filé de carne bovina é um substrato propício para o desenvolvimento desses micro-organismos, mesmo quando armazenado sob condições de refrigeração, caracterizando-os como psicrotróficos.

Assim como apontado por Muir (15), o armazenamento do alimento sobre baixa temperatura é uma técnica bastante utilizada, por promover a redução na multiplicação microbiana, porém com o prolongamento do tempo de estocagem sobre essa condição, maiores será a possibilidade de causarem alterações sobre o alimento, devido as ações desse micro-organismo psicrotrófico, tendo como predomínio a bactérias do gênero Pseudomonas spp.

Além disso, pode se observar o formato sigmoidal das curvas de crescimento nas temperaturas entre 0 °C e 15 °C, pode ser visto que esse micro-organismo apresentou uma alta velocidade de crescimento, sendo está 0,0105 h-1 a 0,0536 h-1 mutuamente. Esse fator é devido ao aumento da temperatura, tornou-se as condições propicias ao ambiente para essas microbiotas.

Sendo assim, é possível verificar uma redução do tempo da fase lag (λ), com relação ao aumento da temperatura, apesar de ter obtido somente dois valores dessa fase, nota-se a redução entre os valore. Em comparação o valor máximo obtido se deu sobre a temperatura de 0 °C (λ = 118,444 h), decaindo-se com o aumento da temperatura a 5 °C (λ = 64,717 h). Portanto esse fato pode estar relacionado ao estado fisiológico das células do micro-organismo, o qual essa alteração, proveu-se que essas bactérias se encontravam condições adaptáveis, elevando o seu o índice de multiplicação quando submetidos as condições do armazenamento, evidenciando-se então, com a redução de um menor período para que a células se adapta e acomodam ao alimento, com a elevação da temperatura de refrigeração.

Contudo o modelo de Baranyi e Roberts se adequou bem aos dados de crescimento das bactérias deteriorantes de bife de carne bovina embalada em atmosfera modificada, tendo o valor de R2 variando de 0,871 a 0,992 para as temperaturas de 0 °C a 15 °C, de modo recíproco, destacando-se para a temperatura de 15 °C, o qual apresentou o R2 de 0,992. Já os valores do erro padrão variaram-se de 0,151 a 0,694, sendo que o valor menor, obtido na temperatura de 15 °C.

Assim como (16), também obteve resultados semelhantes sobre o crescimento da Pseudomonas spp. em carne suína, com a variação da temperatura (4,5 °C, 7,1 °C, 9,1 °C, e 10,4 °C) influenciando nos resultados da velocidade de crescimento desse microorganismo, provendo a redução da fase lag (λ). Ainda segundo o mesmo autor o valor de R2 apontado apresentou variância de 0,971 a 0,993, deste modo valores de R² próximos a 1, representa um melhor desempenho do modelo. Além disto, os valores de erro padrão mais próximo a zero, indica-se a melhor aproximação entre os valores preditivos com a estimação dos dados real. Resultados esses que corroboram com os encontrados neste trabalho, demonstrando que a variação de temperatura influencia no desenvolvimento do micro-organismo no alimento.

CONCLUSÕES

O modelo primário de Baranyi e Roberts demonstrou bom desempenho ao descrever o crescimento de bactérias deteriorantes em filés bovinos embalados em atmosfera modificada, sob diferentes temperaturas de armazenamento (0 °C, 5 °C, 10 °C e 15 °C). Além disso, o modelo linear primário foi eficaz em representar a influência da temperatura na velocidade de crescimento desses micro-organismos. Esses resultados evidenciam o potencial da microbiologia preditiva como uma ferramenta essencial para a indústria alimentícia, especialmente no gerenciamento da vida útil e na conservação de produtos cárneos, promovendo maior segurança e qualidade nos alimentos.

REFERÊNCIAS

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