CONTROLE DO CRESCIMENTO MICROBIANOProcessos físicos e químicos

Biologia dos Microrganismos

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?

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%.

Valor D

(Pon

tilha

do a

zul)

(Lin

ha ro

xa)

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

CalorConceitos 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

Autoclave Estufa

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.

Desvantagens:• não extermina• morte variável entre as espécies e

formas

Vantagens:• retarda as atividade

enzimáticas• útil para retardar a proliferação

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 águaRetenção de microrganismos em membrana. Câmara

biológica de fluxo laminar

Filtração de líquidos em M.F.

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 germicidasMétodo 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 germicidasFenóis 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 germicidasBiguanidas

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 germicidasÁlcoois

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 germicidasAgentes 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?