Controle do crescimento microbiano Biologia dos Microrganismos Controle do crescimento microbiano Processos físicos e químicos Prof. Marcus Covre

Importância do controle microbiano O controle do crescimento de microrganismos patogênicos é de fundamental importância na área de saúde, na agricultura, meio ambiente e indústria de alimentos.

Como controlar o desenvolvimento microbiano? Pela utilização de métodos físicos e químicos, que podem eliminar totalmente os microrganismos ou apenas reduzir ou inibir o crescimento microbiano, dependendo do objetivo e necessidade. Muitos métodos consistem na alteração e controle dos fatores que promovem o crescimento microbiano.

Como controlar o desenvolvimento microbiano? Terminologia do controle microbiano: Esterilização → Destruição de todas as formas de vida, incluindo os endósporos (autoclave, estufa). Esterilização comercial → Tratamento térmico suficiente para matar formas vegetativas de vida e endósporos do Clostridium botulinum (termófilo) em alimentos enlatados. Desinfecção → reduzir ou inibir o crescimento microbiano em uma superfície ou alimento/água (tratamento de água, desinfetantes). Anti-sepsia → reduzir ou inibir o crescimento microbiano em tecido vivo (anti-séptico, superfície do corpo que sofrerá corte). Assepsia → métodos que permite manter um ser vivo ou um objeto isento de microrganismos (estéril). Degerminação → remoção mecânica, em vez da morte, da maioria dos microrganismos de uma área limitada (limpeza da pele antes de injeção).

Como controlar o desenvolvimento microbiano? Terminologia do controle microbiano: Sufixos: “CIDA” – Refere-se à ação irreversível, letal, destruição. BACTERICIDA = promove a morte bacteriana. “STÁTICO” - Refere-se ao reversível, inibição de crescimento, paralisação de multiplicação. BACTERIOSTÁTICO = paralisação do crescimento bacteriano.

Como verificar a eliminação ou redução da carga microbiana? Através da verificação da taxa de morte microbiana. Quando as populações bacterianas são aquecidas ou tratadas com substâncias químicas antimicrobianas, elas morrem normalmente a uma taxa constante na escala logarítmica. Para cada tempo (min.) em que o tratamento é aplicado, 90% da população das células restantes são mortas – Valor D. Ex.: Uma suspensão com 1.000.000 células bacterianas sob fervura por 3 minutos, gera uma redução da população para 1.000 células. Após 1 min. restam 100.000 células (-90%). Após 2 min. restam 10.000 (-90%). Após 3 min. 1.000 (-90%).

Como verificar a eliminação ou redução da carga microbiana? Valor D Curva de morte microbiana Tempo de redução decimal (TRD ou valor D): tempo necessário para exterminar 90% das células. Redução de 1log = red.90%; redução de 2log = red.99%; redução de 3log = red.99,9%. (Pontilhado azul) (Linha roxa)

Como verificar a eliminação ou redução da carga microbiana? Valor F – é o tempo necessário, em uma determinada temperatura, suficiente para destruir todas as células ou esporos presentes numa determinada suspensão. (F) (F)

Como verificar a eliminação ou redução da carga microbiana? Curva de morte microbiana A curva de morte microbiana é influenciada por: número de células microbianas presentes em um determinado meio (carga microbiana); as características de cada microrganismo (endósporo), tempo de exposição ao tratamento; Concentração; influências ambientais (matéria orgânica, pH, biofilmes). Valor D

Ações dos agentes de controle microbiano Alterações da permeabilidade da membrana. Alteração de componentes lipídicos e protéicos. Alterações na parede celular. Redução da capacidade de resistência dos microrganismos. Danos às proteínas funcionais (desnaturação) e ácidos nucléicos. Interferência na replicação do DNA e RNA e na síntese proteica. Inibição enzimática.

Exercícios Uma substância ou processo que mata os microrganismos é chamado de agente __________. Uma substância ou processo que inibe os microrganismos é chamado de agente __________. Uma população microbiana de 1.000.000.000 sofreu ação de um agente químico e decaiu para 1.000. Qual a remoção em log? Se um agente microbiano prejudica a capacidade de absorção de nutrientes pela célula, o sítio de ação mais provável é _____________.

Métodos físicos de controle microbiano Calor Conceitos importantes: Ponto de morte térmica - menor temperatura que causa a destruição de todos os microrganismos presentes em um meio. Tempo de morte térmica - tempo necessário para garantir a esterilização de um material.

Métodos físicos de controle microbiano Calor Fonte: Brock, 2001.

Métodos físicos de controle microbiano Calor Úmido Fervura extermina a maioria das células vegetativas, mas não esteriliza Autoclave vapor sob pressão: 15 lbs./pol2 (1 atm) a 121oC durante 15 min extermina os esporos endógenos Pasteurização extermina determinados microrganismos patogênicos

Métodos físicos de controle microbiano Calor Seco longos períodos. 121oC durante16 horas. 160oC durante 2 horas. 171oC durante 1 hora. Esterilização com ar quente. Esterilização com chama direta. Esterilização elétrica.

Métodos físicos de controle microbiano Calor Estufa Autoclave Fervura Pasteurização

Métodos físicos de controle microbiano Frio Refrigeração Os alimentos são conservados entre temperatura de 0°C a 7°C. Os impactos sobre as propriedades nutricionais e sensoriais são mais brandos. Congelamento Redução da temperatura do alimento (-18 ºC), com a consequente cristalização de uma parte da água e alguns dos solutos. Vantagens: retarda as atividade enzimáticas útil para retardar a proliferação Desvantagens: não extermina morte variável entre as espécies e formas

Métodos físicos de controle microbiano Radiação Processo físico que consiste em submeter os alimentos a uma quantidade controlada de radiação, por um tempo prefixado. Inativa os microrganismos sem aumento considerável da temperatura do alimento (esterilização a frio). Danifica o DNA e proteínas. Radiação ionizante (raios X e Raios γ) Ioniza a água liberando OH. Alta penetrabilidade e altíssima energia. Radiação não-ionizante (UV) – 265nm. Baixa penetrabilidade, não atravessa vidros.

Métodos físicos de controle microbiano Filtragem elimina fisicamente os microrganismos. Líquidos sensíveis ao calor Meios de cultura, vitaminas, antibióticos, hormônios Filtros do ar HEPA (High Efficiency Particulate Air) Filtragem da água Filtração de líquidos em M.F. Retenção de microrganismos em membrana. Câmara biológica de fluxo laminar

Métodos físicos de controle microbiano Dessecação Atuam pela remoção de água; Desidratação massas alimentícias, leite em pó... Liofilização preservação de alimentos e microrganismos. Remoção do oxigênio (desaeração) Previne o crescimento de aeróbios; Muito usado na indústria de alimentos (café, enlatados, carnes à vácuo). Vibração ultra-sônica Vibrações ultra-sônicas em alta frequência que levam o rompimento da célula, despolimerização de compostos e quebras do DNA.

Métodos físicos de controle microbiano Ação osmótica sais e açúcares danifica as células por meio da plasmólise preservação de alimentos

Métodos químicos de controle microbiano Os agentes químicos são utilizados para a redução do número de células viáveis. Fatores que interferem na eliminação dos microrganismos: Concentração; Matéria orgânica; pH; Tempo de exposição. Seleção de um germicida: Ele danificará um tecido ou objeto sendo tratado? Controlará o microrganismo-alvo? Qual a finalidade do tratamento?

Métodos químicos de controle microbiano Teste de germicidas Método do disco de papel O germicida é colocado sobre o disco de papel O disco é colocado sobre agar-agar semeado com o micro- organismo Observa-se a área de inibição, após a incubação

Métodos químicos de controle microbiano Tipos de germicidas Fenóis e agentes fenólicos desnaturam as proteínas atuam sobre os lipídios rompem a membrana citoplasmática Exemplos: Paracresol (desinfetantes domésticos e hospitalares) Lisol Triclosan (sabonetes antibacterianos e cremes dentais)

Métodos químicos de controle microbiano Tipos de germicidas Biguanidas Clorexidina Controle microbiano (gram – e gram +) da pele e mucosas. Escovação cirúrgica de mãos e preparo pré-operatório de pele de pacientes. Baixa toxicidade e persistente, mas contato com olhos pode causar lesão. Ação sobre a membrana plasmática.

Métodos químicos de controle microbiano Tipos de germicidas Álcoois rompem os lipídios atacam a membrana citoplásmica desnaturam as proteínas as soluções a 50-70% são as mais eficientes aumentam a plasmólise depois que a membrana é danificada

Métodos químicos de controle microbiano Tipos de germicidas Agentes oxidantes desativam as proteínas oxidam os grupos funcionais Agentes halógenos (I, Cl, Fl e Br) iodo: antisséptico (danos à pele) tintura de iodo ou associado a aminoácidos. cloro: desinfetante Peróxido de hidrogênio (H2O2) e Ozônio (o3) solução a 3% - antisséptico delicado decompõe-se em água e oxigênio borbulha quando é aplicado à pele

Grupos microbianos resistentes

Exercício Defina os termos: esterilização, esterilização comercial, desinfecção e anti- sepsia. Uma população inicial de 35.000.000 células bacterianas sofreu tratamento com hipoclorito de sódio por 5 minutos. Qual o número final de bactérias após o tratamento com o produto químico em número absoluto e em log? Uma população inicial de 4,2 x 106 UFC/ 100ml foi tratada com radiação UV, e resultou em uma população final de 2,4 x 102 UFC/100ml. Qual o valor D. Calcule a remoção em porcentagem e em log. Qual o tipo de controle microbiano representado pelo calor? Qual a ação deste método sobre os microrganismos? Como a filtração controla os microrganismos? Se a E. coli possui um tamanho de 2µm, qual seria o tamanho do poro da membrana filtrante para remover esta bactéria no tratamento de água?