CONTROLE DO CRESCIMENTO MICROBIANO POR PROCESSOS FÍSICOS (REVISÃO) CURSO DE ENGENHARIA BIOQUIMICA - EEL Profa. Dra. Bernadete Medeiros

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1 CONTROLE DO CRESCIMENTO MICROBIANO POR PROCESSOS FÍSICOS (REVISÃO) CURSO DE ENGENHARIA BIOQUIMICA - EEL Profa. Dra. Bernadete Medeiros Microbiologia 2015 CURSO DE GRADUAÇÃO Foto: Campo de damasco secando ao sol na Califórnia

2 ESPOROS DE FUNGO E BACTERIA

3 MÉTODOS FÍSICOS UTILISADOS NO CONTROLE DO CRESCIMENTO MICROBIANO 1. MÉTODOS FÍSICOS CALOR: ÚMIDO E SECO RADIAÇÃO: IONIZANTE: COBALTO 60 ( 60 Co) NÃO IONIZANTE: ULTRAVIOLETA FILTRAÇÃO, DESSECAÇÃO, PRESSÃO HIDROSTÁTICA.

4 POSSÍVEIS LESÕES NA CELULA PROVOCADOS POR MÉTODOS FISICOS DESNATURAÇÃO DAS ENZIMAS QUE CATALISAM AS REAÇÕES METABÓLICOS; DESTRUIÇÃO DA MEMBRANA CITOPLASMÁTICA; PRODUZ DANO IRREVERSÍVEL A UM GENE; FORMAÇÃO DE DÍMEROS DE TIMINA NO DNA; UMA LESÃO EM QUALQUER UM DOS SISTEMAS PRODUZ ALTERAÇÕES E COMO CONSEQUÊNCIA A MORTE DA CÉLULA.

5 O CALOR É UM ÓTIMO MÉTODO PARA ELIMINAR OS MICRORGANISMOS 1. CALOR ÚMIDO 2. CALOR SECO

6 SENSIBILIDADE DOS MICRORGANISMOS AO CALOR ÚMIDO MICRORGANISMO TEMPERATURA ( 0 C) Bactérias (vegetativa) 100 (15-20 min). Protozoários Algas Fungos e Leveduras Endósporo bacteriano > 100 Esporos de Fungos > 100

7 BACTÉRIAS: Bactérias (vegetativa) C (15-20 min).

8 Protozoário e Alga: C (20 min).

9 Fungos e leveduras: C (20 min).

10 Endósporo Bacteriano e Esporos de Fungo: > C (20 min).

11 CALOR ÚMIDO ÁGUA EM EBULIÇÃO (100 0 C) TINDALIZAÇÃO PASTEURIZAÇÃO AUTOCLAVAÇÃO ( VAPOR ) ULTRA-ALTA TEMPERATURA - MÉTODO UAT O CALOR DESNATURA OU OXIDA AS PROTEÍNAS E O ÁCIDO NUCLEICO DA CÉLULA

12 ÁGUA EM EBULIÇÃO ( C ) NÃO É UM MÉTODO DE ESTERILIZAÇÃO As células na forma vegetativas morrem em 20 minutos entretanto não inativa os esporos. Usa-se água em ebulição na limpeza de instrumentos e no preparo de alimentos PARA GARANTIR A ELIMINAÇÃO DAS CÉLULAS VEGETATIVAS.

13 TINDALIZAÇÃO OU ESTERILIZAÇÃO FRACIONADA

14 GERMINAÇÃO DO ESPORO DE BACTERIA PARA CELULA VEGETATIVA

15 TINDALIZAÇÃO OU ESTERILIZAÇÃO FRACIONADA Aplicado na produção de geléia, vitamina e droga que NÃO SUPORTAM TEMPERATURA SUPERIORES A 100ºC 100ºC Temperatura mantida por alguns minutos { Intervalo de 18 a 24 h { dias

16 TINDALIZAÇÃO OU ESTERILIZAÇÃO FRACIONADA 1 Processo capaz de eliminar esporos altamente resistentes ao calor. Consiste em manter, o material a C por 30 minutos, resfriar a temperatura de 37 0 C e incubar por 24 horas. Esse procedimento é repetido no mínimo 3 vezes. Durante a incubação, os esporos passam à forma vegetativa, onde serão destruídos no aquecimento do próximo dia.

17 TINDALIZAÇÃO OU ESTERILIZAÇÃO FRACIONADA 2 É CONSIDERADO UM PROCESSO NÃO ESTERILIZANTE. DESVANTAGENS: 1. Longo tempo ( 3 dias ). 2. Não aplicado para meios de cultura. ATUALMENTE É UTILIZADO NO PREPARO DE ALIMENTOS ENLATADOS COMO COMPOTA DE DOCE.

18 AUTOCLAVAÇÃO UTILIZA VAPOR DA AGUA SOB PRESSÃO

19 AUTOCLAVE: CALOR ÚMIDO SOB PRESSÃO A pressão não mata os microorganismos Ela apenas é fator necessário para que o vapor d água atinja temperaturas superiores a 100ºC Por que é necessário retirar todo ar existente na autoclave antes de fechar a válvula de escape de vapor? Temperatura do Vapor d água sob pressão P ( lb /pol 2 ) T ( ºC) 0 100, , , , ,5 15 lb / pol 2 = 1 atm

20 AUTOCLAVE VERTICAL

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23 FLUXO LAMINAR

24 AUTOCLAVAÇÃO A umidade em alta temperatura causa desnaturação das proteínas coagulação. 1. Modelos de autoclaves, Tempo de esterilização a C de diferentes volumes de soluções aquosas Volume (ml) Tempo (min)

25 TEMPO DE AQUECIMENTO DA AUTOCLAVE

26 TESTE PARA VERIFICAR A EFICIÊNCIA DA AUTOCLAVE

27 PASTEURIZAÇÃO: O OBJETIVO NÃO É ESTERILIZAR. UTILIZA UMA TEMPERATURA RELATIVAMENTE ALTA POR UM BREVE PERÍODO. É A ELIMINAÇÃO DOS MICRORGANISMOS PATOGÊNICOS E REDUÇÃO DO NÚMERO DAS FORMAS VEGETATIVAS. No leite as bactérias de origem bovina: Brucella abortus brucelose Coxiella burnetii pneumonia Mycobacterium bovis tuberculose Atualmente há dois tipos de pasteurização: HTST: 71,5 0 C por 15 segundos (alta temperatura por pouco tempo) LTH: 62,9 0 C por 30 minutos ( manutenção a temperatura baixa ) O método HTST é mais utilizado na industria de laticínio porque altera menos o sabor dos alimentos.

28 MÉTODO UAT (ULTRA-ALTA TEMPERATURA ) EVOLUÇÃO DO PROCESSO DE PASTEURIZAÇÃO. Elimina a necessidade de conservar o leite a baixa temperatura LONGA VIDA C por 3 segundos Elimina as formas vegetativas e os endosporos bacterianos O LEITE PODE SER CONSERVADO A TEMPERATURA AMBIENTE POR 6 MESES.

29 CALOR SECO UTILIZA O FORNO DE AR QUENTE ( 150 o C).

30 CALOR SECO 1 Destrói os microrganismos por oxidação de seus constituintes químicos; Na ausência de umidade, a transferência de calor é mais lenta e os microrganismos apresentam maior resistência à inativação, portanto, o tempo de exposição ao calor deve de 3 a 4 horas. Utilizando para: Vidraria, metais e sólidos resistentes ao calor; Óleos, Pós e substâncias similares

31 COMPARAÇÃO ENTRE CALOR ÚMIDO E SECO O DESTAQUE É O TEMPO DE ESTERILIZAÇÃO Figura:bactérias com esporos Microrganismos Calor seco Calor úmido Clostridium botulinum 2h / 120ºC 4-20min/120ºC Bacillus anthracis 1-2h/150ºC 2-15min/100ºC

32 BAIXAS TEMPERATURAS Não é um método de esterilização. Considerado método Microbiostático. Diminuição ou paralisação do metabolismo microbiano. Preservação de células T (ºC) Algumas Bact., Fungos e Leveduras 4 a 7 Maioria das Bactérias, vírus -20 a -70 Vírus, células de mamíferos -196 (N líq.) Em todos os casos, há uma certa taxa de morte inicial

33 1. REFRIGERAÇÃO: 0 a 10 0 C BAIXAS TEMPERATURAS Psicrófilo Listeria monocytogenes Clostridium botulinum tipo E Clostridium botulinum tipo E produz toxinas botulínica a 5 0 C. Inviabiliza baixa temperatura como método de controle do crescimento. Entretanto, refrigeração é usada para transporte e conservação de amostras para análise microbiológica. Usado no transporte de alimentos perecíveis e seu armazenamento por grande período

34 RADIAÇÃO IONIZANTE: COBALTO 60 ( 60 Co) NÃO IONIZANTE: ULTRAVIOLETA DANIFICA O DNA E PRODUZ RADICAIS SUPEROXIDO NA CÉLULA

35 Reações Nucleares Transiç. Eletrônic. Internas Transições eletrônicas externas Vibrações moleculares Rotaç. Moleculares Transmissões de rádio

36 Diferenças entre radiação ionizante e não ionizante

37 RADIAÇÃO IONIZANTE: RADIAÇÃO X E g ( GAMA) Baixo comprimento de onda que significa que há grande energia associada: Raios X comprimento de onda 0,1 a 400 nm Raios g (gama) 0,001 a 1 nm As principais fontes de radiação ionizantes são os radioisótopos 60 Co ou 137 Cs que emitem raios gama, com alto poder de penetração possuem energia suficiente para ionizar a água formando radicais livres. H 2 O H 2 O + + elétron - H 2 O + + H 2 O H 3 O + + OH. Elétron - + H 2 O OH - + H. Profa. BERNADETE MEDEIROS SÃO ALTAMENTE REATIVOS E DANIFICAM AS MACROMLÉCULAS EM ESPECIAL O DNA

38 MODO DE AÇÃO DA RADIAÇÃO IONIZANTE Os radicais livres são muito reativos. Provoca uma reação em cadeia com a perda de elétrons que rompe pontes de hidrogênio, dupla ligações e estruturas cíclicas. A ação mais danosa consiste na ionização do DNA, as fitas são clivadas impedindo a replicação e transcrição do DNA. A sensibilidade de uma célula à radiação é diretamente proporcional ao tamanho do DNA da célula.

39 RADIAÇÃO g (GAMA) Emitidos por isótopos radioativos de 60 Co Grande capacidade de penetração na célula Altamente letais para todas formas de vida Utilizado na esterilização de materiais espessos ou volumosos ( material cirúrgico e alimentos empacotados ) Limitações: Fonte adequada de radiação Possibilidade de acidentes com operadores

40 DADOS DA RADIAÇÃO MODO DE AÇÃO: Impacto da partícula g com algumas substâncias intracelulares, causando ionização, resultando em morte.

41 APLICAÇÃO DA ULTRAVIOLETA - UV

42 ESTERILIZAÇÃO POR FILTRAÇÃO

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44 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Biotechnology: A textbook of industrial microbiology Wulf Crueger and Anneliese Cureger Microbiologia, vol.1 Michael Pelczar, Roger Reid e E.C.S. Chan Brock: Biology of Microorganisms, 9 th ed. M.T. Madigan, J.M. Martinko, J. Parker Microbiology: Concepts and applications Michael J. Pelczar Jr., E.C.S. Chan and Noel R. Krieg