Bactérias
Bactérias são organismos unicelulares que têm uma estrutura interna simples em comparação com as células de outros organismos. O aumento do número de bactérias numa população é geralmente referido pelos microbiologistas como crescimento bacteriano. Este crescimento é o resultado da divisão de uma célula bacteriana em duas células bacterianas idênticas, um processo chamado fissão binária. Em condições óptimas de crescimento, uma célula bacteriana pode dividir-se aproximadamente a cada 20 minutos. Assim, uma única célula pode produzir quase 70 mil milhões de células em 12 horas. Os factores que influenciam o crescimento das bactérias incluem a disponibilidade de nutrientes, humidade, pH, níveis de oxigénio, e a presença ou ausência de substâncias inibidoras (por exemplo, antibióticos).
As necessidades nutricionais da maioria das bactérias são elementos químicos tais como carbono, hidrogénio, oxigénio, azoto, fósforo, enxofre, magnésio, potássio, sódio, cálcio, e ferro. As bactérias obtêm estes elementos utilizando gases na atmosfera e metabolizando certos constituintes alimentares tais como hidratos de carbono e proteínas.
Temperatura e pH desempenham um papel significativo no controlo das taxas de crescimento das bactérias. As bactérias podem ser classificadas em três grupos com base nas suas necessidades de temperatura para um crescimento óptimo: termófilos (55-75 °C, ou 130-170 °F), mesófilos (20-45 °C, ou 70-115 °F), ou psicrotróficos (10-20 °C, ou 50-70 °F). Além disso, a maioria das bactérias cresce melhor num ambiente neutro (pH igual a 7).
As bactérias também necessitam de uma certa quantidade de água disponível para o seu crescimento. A disponibilidade de água é expressa como actividade da água e é definida pela relação entre a pressão de vapor da água nos alimentos e a pressão de vapor da água pura a uma temperatura específica. Portanto, a actividade da água de qualquer produto alimentar é sempre um valor entre 0 e 1, sendo que 0 representa uma ausência de água e 1 representa água pura. A maioria das bactérias não cresce em alimentos com uma actividade da água inferior a 0,91, embora algumas bactérias halofílicas (as capazes de tolerar altas concentrações de sal) possam crescer em alimentos com uma actividade da água inferior a 0,75. O crescimento pode ser controlado baixando a actividade da água – quer pela adição de solutos tais como açúcar, glicerol e sal, quer pela remoção da água através da desidratação.
As necessidades de oxigénio para um crescimento óptimo variam consideravelmente para diferentes bactérias. Algumas bactérias requerem a presença de oxigénio livre para o crescimento e são chamadas de aerobes obrigatórios, enquanto outras bactérias são envenenadas pela presença de oxigénio e são chamadas de anaerobes obrigatórios. Os anaeróbios facultativos são bactérias que podem crescer tanto na presença como na ausência de oxigénio. Para além da concentração de oxigénio, o potencial de redução do oxigénio do meio de crescimento influencia o crescimento bacteriano. O potencial de redução de oxigénio é uma medida relativa da oxidação ou redução da capacidade do meio de crescimento.
Quando as bactérias contaminam um substrato alimentar, leva algum tempo antes de começarem a crescer. Esta fase de atraso é o período em que as bactérias se estão a adaptar ao ambiente. A seguir à fase de atraso é a fase logarítmica, em que a população cresce de forma logarítmica. À medida que a população cresce, as bactérias consomem os nutrientes disponíveis e produzem produtos residuais. Quando o fornecimento de nutrientes se esgota, a taxa de crescimento entra numa fase estacionária, na qual o número de células bacterianas viáveis permanece o mesmo. Durante a fase estacionária, a taxa de crescimento das células bacterianas é igual à taxa de morte das células bacterianas. Quando a taxa de mortalidade celular se torna superior à taxa de crescimento celular, a população entra na fase de declínio.
Uma população bacteriana é expressa por grama ou por centímetro quadrado de área de superfície. Raramente a população bacteriana total excede as 1010 células por grama. Uma população de menos de 106 células por grama não causa qualquer deterioração perceptível, excepto no leite cru. Populações entre 106 e 107 células por grama causam deterioração em alguns alimentos; por exemplo, podem gerar fora de peso em carnes embaladas em vácuo. Populações de entre 107 e 108 células por grama produzem fora de peso em carnes e alguns vegetais. A níveis acima de 5 × 107 células por grama, a maioria dos alimentos apresenta alguma forma de deterioração.
Quando as condições de crescimento de células bacterianas são desfavoráveis (por exemplo, baixas ou altas temperaturas ou baixo teor de humidade), várias espécies de bactérias podem produzir células resistentes chamadas endosporos. Os endosporos são altamente resistentes ao calor, aos produtos químicos, à dessecação (secagem), e à luz ultravioleta. Os endosporos podem permanecer adormecidos durante longos períodos de tempo. Quando as condições se tornam favoráveis ao crescimento (por exemplo, descongelamento de carnes), os endosporos germinam e produzem células viáveis que podem começar a crescer exponencialmente.