Controle de Crescimento Microbiano
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18/06/2011
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Controle de crescimento microbiano
Histórico
• O controle microbiano se iniciou há aproximadamente 100 anos
• Pasteur
• Joseph ListerCloreto de calTécnicas de cirurgia asséptica
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Terminologias
• Esterilização
– Destruição de todas as formas de vida microbiana
• Calor
• Filtração
– Esterilização comercial: calor suficiente para destruir esporos de C. botulinum
Terminologias
• Desinfecção
– Destruição de patógenos (células vegetativas)
• Substâncias químicas
• Radiação UV
• Água fervente
• Vapor
– Desinfecção x anti-sepsia
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Terminologias
• Sufixos
– cida: perda irreversível da capacidade de multiplicação – ação bactericida
– stático : bloqueio da multiplicação – ação bacteriostática
Curva de destruição microbiana
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Fatores que interferem na efetividade dos tratamentos antimicrobianos
• Número de microrganismos:– quanto mais microrganismos existem no início ,
mais tempo leva para eliminar a população existente.
• Características microbianas:
– endosporos são mais difíceis de serem destruídos que as células vegetativas.
Fatores que interferem na efetividade dos tratamentos antimicrobianos
• Influências ambientais:– Presença de M.O. dificulta a ação dos antimicrobianos
químicos. – Desinfetante agem melhor em condições climáticas
mais quentes– Gorduras e proteínas são protetoras de
microrganismos
• Tempo de Exposição:– Calor - uma exposição mais longa compensa
temperaturas baixas.– Irradiação- dependentes do tempo de exposição.– Antimicrobianos químicos requerem tempos de
exposição prolongados.
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Ações dos agentes de controle microbiano
• Alteração na permeabilidade da membrana
– Lesão aos lipídeos e proteínas da membrana
– Vazamento do conteúdo celular no meio circundante
• Danos às proteínas e ácidos nucléicos
– A lesão produz deformidade na estrutura da proteína e perda de função
– A lesão aos ácidos nucléicos provoca a interrupção da replicação, de funções metabólicas normais.
Os métodos de controle microbiano
Físicos
-Altas temperaturas
-Baixa temperaturas
-Filtração
-Alta pressão
-Redução da atividade de água
-Radiação
Químicos
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Métodos físicos de controle microbiano
• Calor– Ponto de morte térmica (PMT): menor
temperatura em que toda população em uma suspensão líquida específica vai ser destruída em 10 minutos
– Tempo de morte térmica (TMT): período mínimo de tempo em que toda população em uma suspensão líquida específica vai ser destruída em uma dada temperatura (resistência térmica)
Métodos físicos de controle microbiano
• Calor
– Tempo de redução decimal (TRD ou valor D)
O valor D pode ser definido como o tempo emminutos, a uma certa temperatura necessária paradestruir 90% dos organismos de uma população ou,para reduzir uma população a um décimo donúmero original de microrganismos presentes noalimento.
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D = 5 min
101
102
103
Log
de
sob
revi
ven
tes
Valor D
Controle pelo calor
Métodos físicos de controle microbiano
• Calor úmido: destrói os microrganismos pela coagulação de proteínas
– Fervura: destrói as formas vegetativas de bactérias patogênicas, maioria dos vírus, bolores e seus esporos dentro de aprox. 10 minutos
– Autoclave: consiste numa câmara com vapor de água saturado à pressão de 01 atm acima da pressão atmosférica de ebulição da água.
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Métodos físicos de controle microbiano
• Normalmente usa-se 121ºC a 1 atm (15psi) durante 15 min. De modo a assegurar a morte de todas as formas de vida bacteriana, incluindo a dos endosporosbacterianos mais resistentes ao calor.
• Quanto maior a pressão na autoclave maior a temperatura .
• Materiais sólidos e grandes requerem tempo extra para alcançar a temperatura adequada, pois, não desenvolvem correntes de convecção eficientes como ocorrem nos líquidos.
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Métodos físicos de controle microbiano
• Pasteurização: eliminação de microrganismos patogênicos
Comercialmente utilizam-se 2 métodos de pasteurização
-Pasteurização lenta
- High temperature short time (HTST)
62,8ºC/30 m
71,7ºC/15s
Emprega-se a pasteurização quando :• os agentes de alteração mais importantes não sãomuito termo-resistentes (ex.: as leveduras dos sucosde frutas)
• os microrgansimos sobreviventes são controladospor outros métodos adicionais (refrigeração do leitecomercial)
Métodos físicos de controle microbiano
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•Eficiência é sempre a mesma•Eficácia depende da população inicial
Exemplo: eficiência 99,5%Leite 1: 1000 bact./mL sobrevivem 5 bact./mLLeite 2: 1.000.000 bact/mL sobrevivem 5.000 bact/mL
Métodos físicos de controle microbiano
� Esterilização comercial
-Temperatura >100ºC
Objetivo: Destruir todas as células vegetativasbacterianas. Esporos de bactérias termófilaspodem sobreviver
Métodos físicos de controle microbiano
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Métodos físicos de controle microbiano
-Em alimentos (pH>4,6) tratamento 12D
- Podem ter esporos viáveis de bactérias termófilas deteriorantes : Bacillus stearothermophilus, Bacillus coagulans; Clostridium thermosaccharolyticum, Desulfotomaculum nigrificans
� observar temperatura de abuso (>40ºC)
Esterilização
-Em alimentos (pH≤4,6) tratamento menos rigoroso
- Esporos de Bacillus coagulans e bactérias acidúricas não formadoras de esporos (Leuconostoc e Lactobacillus), bolores e leveduras que multipliquem em pH tão baixo são sensíveis ao calor
- Temperatura utilizada: ~100ºC
� Esterilização
Métodos físicos de controle microbiano
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Métodos físicos de controle microbiano
• Calor seco:
– Chama direta: efeito de oxidação queimando os contaminantes até se tornarem cinzas
– Esterilização em ar quente: 170 °C/2h
Métodos físicos de controle microbiano
• Filtração: passagem por uma membrana com poros inferiores ao tamanho de uma bactéria
– Utilizada em material sensível ao calor (vacinas, soluções antibióticas, enzimas)
– Filtros HEPA (high efficiency particulate air): removem quase todos os microrganismos maiores que 0,3 micrômetros de diâmetro
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Métodos físicos de controle microbiano
• Baixas temperaturas: quanto mais baixa a temperatura, mais lenta serão as reações químicas, as ações enzimáticas e a multiplicação microbiana. Uma temperatura suficientemente baixa inibirá a multiplicação de todos os microrganismos
– Refrigeração: efeito bacteriostático,
Métodos físicos de controle microbiano
• Baixas temperaturas
– Aumenta o tempo de geração
– Água presente no alimento
• água pura - solidifica a 0ºC
• água nos alimentos -2°C
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Métodos físicos de controle microbiano
• Baixas temperaturas:
• temperatura <-2°C (início do congelamento daágua)
• Cessa a multiplicação da maioria dos microrganismos(exceto para alguns psicrotróficos, bolores e leveduras)
• temperatura -20°C (água congelada)
� injúria sub-letal
� injúria letalVelocidade de congelamento
Lenta (-20°C) Rápida (-78°C e -196°C)
Métodos físicos de controle microbiano
• Baixas temperaturas:
• Esporos não perderão a viabilidade no congelamento
• Resistência ao congelamento difere entre as espécies
• Enzimas liberadas pelos microrganismos podemcatalisar reações em temperaturas próximas a -20°C,mesmo em baixa velocidade, podendo reduzir aaceitação do alimento
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Métodos físicos de controle microbiano
• Baixas temperaturas:– Alteração da microbiota mesófilos → psicrotróficos
– Psicrotróficos patogênicos:�Yersinia enterocolitica
�Listeria monocytogenes
�Clostridium botulinum tipo E
– Deterioradores:�Pseudomonas
Métodos físicos de controle microbiano
• Baixas temperaturas
– Congelamento rápido x lento
• formação de cristais de gelo menores e portanto menor destruição mecânica das células do alimento e aos microrganismos
– Descongelamento: processo lento, parte mais prejudicial
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Métodos físicos de controle microbiano
• Alta pressão: pressão suficientemente alta para alterar as estruturas moleculares de proteínas e carboidratos = rápida inativação das células vegetativas
– Endosporos são resistentes
– Combinação de processos: alta temperaturas, alternação de diferentes ciclos de pressão
Métodos físicos de controle microbiano
• Redução da atividade de água: não se multiplicam, mas podem permanecer viáveis por muito tempo– Secagem natural: sol
– Secagem mecânica: túnel de secagem, “spray drying”
– Altas concentrações de sal/açúcar
– Liofilização: sublimação da água de um alimento congelado por meio do vácuo.
• As células microbianas são expostas a 2 tipos de estresses: congelamento e secagem
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Métodos físicos de controle microbiano
• Irradiações: – Irradiação ionizante: raios gama, raios-X, feixe de
elétrons• Efeito: ionização da água formando radicais livres
(hidroxila) altamente reativo– Direto no DNA
– Indireto
– Radiação não-ionizante: luz UV, micro-ondas• Efeito da luz UV: produz mutações no DNA impedindo a
replicação exata do DNA, entretanto tem baixo poder de penetrabilidade