CONTROLE DO CRESCIMENTO MICROBIANO POR PROCESSOS FÍSICOS (REVISÃO) CURSO DE ENGENHARIA BIOQUIMICA - EEL Profa. Dra. Bernadete Medeiros Microbiologia 2015 Profa. BERNADETE MEDEIROS CURSO DE GRADUAÇÃO Foto: Campo de damasco secando ao sol na Califórnia
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CONTROLE DO CRESCIMENTO MICROBIANO
POR PROCESSOS FÍSICOS (REVISÃO)
CURSO DE ENGENHARIA BIOQUIMICA - EEL Profa. Dra. Bernadete Medeiros
Microbiologia 2015
Profa. BERNADETE MEDEIROS
CURSO DE GRADUAÇÃO
Foto: Campo de damasco
secando ao sol na Califórnia
ESPOROS DE FUNGO E BACTERIA
Profa. BERNADETE MEDEIROS
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.
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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.
O CALOR DESNATURA OU OXIDA AS PROTEÍNAS E O ÁCIDO NUCLEICO DA CÉLULA
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ÁGUA EM EBULIÇÃO ( 1000 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.
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TINDALIZAÇÃO OU ESTERILIZAÇÃO FRACIONADA
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GERMINAÇÃO DO ESPORO DE BACTERIA PARA CELULA VEGETATIVA
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TINDALIZAÇÃO OU ESTERILIZAÇÃO FRACIONADA
• Aplicado na produção de geléia, vitamina e droga que NÃO SUPORTAM TEMPERATURA SUPERIORES A 100ºC
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1 2 3 dias
100ºC
{{
Temperatura mantidapor alguns minutos
Intervalo de18 a 24 h
TINDALIZAÇÃO OU ESTERILIZAÇÃO FRACIONADA 1
Processo capaz de eliminar esporos altamente resistentes ao calor.
Consiste em manter, o material a 1000 C por 30 minutos, resfriar a temperatura de 370 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.
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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.
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AUTOCLAVAÇÃO UTILIZA VAPOR DA AGUA SOB
PRESSÃO
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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?
P ( lb /pol2) T ( ºC)
0 100,0
5 109,0
10 115,0
15 121,5
20 126,5
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Temperatura do Vapor d’água
sob pressão
15 lb / pol2 = 1 atm
AUTOCLAVE VERTICAL
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FLUXO LAMINAR
AUTOCLAVAÇÃO
A umidade em alta temperatura causa desnaturação das proteínas → coagulação.
1. Modelos de autoclaves,
Tempo de esterilização a 1210 C de diferentes volumes de soluções aquosas
Volume (mL) Tempo (min)
20 12 - 14
200 12 - 14
1000 20 - 25
2000 30 – 35
9 000 50 - 55
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TEMPO DE AQUECIMENTO DA AUTOCLAVE
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TESTE PARA VERIFICAR A EFICIÊNCIA DA AUTOCLAVE
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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 0C por 15 segundos (alta temperatura por pouco tempo)
→LTH: 62,9 0C por 30 minutos ( manutenção a temperatura baixa )
O método HTST é mais utilizado na industria de laticínio porque altera menos o sabor dos alimentos.
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MÉTODO UAT (ULTRA-ALTA TEMPERATURA )
EVOLUÇÃO DO PROCESSO DE PASTEURIZAÇÃO.
Elimina a necessidade de conservar o leite a baixa temperatura → LONGA VIDA
→ 144 0C por 3 segundos
Elimina as formas vegetativas e os endosporos bacterianos
O LEITE PODE SER CONSERVADO A TEMPERATURA AMBIENTE POR 6 MESES.
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CALOR SECO UTILIZA O FORNO DE AR QUENTE ( 150 oC).
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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
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COMPARAÇÃO ENTRE CALOR ÚMIDO E SECO
Microrganismos Calor seco Calor úmido
Clostridium botulinum 2h / 120ºC 4-20min/120ºC
Bacillus anthracis 1-2h/150ºC 2-15min/100ºC
• O DESTAQUE É O
TEMPO DE ESTERILIZAÇÃO
Figura:bactérias com esporos
BAIXAS TEMPERATURAS
• Não é um método de esterilização.
• Considerado método Microbiostático.
• Diminuição ou paralisação do metabolismo microbiano.
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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
BAIXAS TEMPERATURAS
1. REFRIGERAÇÃO: 0 a 100 C
Psicrófilo → Listeria monocytogenes
Clostridium botulinum tipo E
Clostridium botulinum tipo E produz toxinas botulínica
a 5 0C. 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
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RADIAÇÃO
IONIZANTE: COBALTO 60 (60 Co)
NÃO IONIZANTE: ULTRAVIOLETA
DANIFICA O DNA E PRODUZ RADICAIS SUPEROXIDO NA CÉLULA
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Reações
Nucleares
Transiç.
Eletrônic.
Internas
Transições
eletrônicas
externas
Vibrações
molecula-
res
Rotaç.
Mole-
culares
Transmissões de rádio
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Diferenças entre radiação ionizante e não ionizante
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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 60Co ou 137Cs que emitem raios gama, com alto poder de penetração possuem energia suficiente para ionizar a água formando radicais livres.
H2O → H2O+ + elétron-
H2O+ + H2O →H3O+ + OH.
Elétron- + H2O → OH- + H.
SÃO ALTAMENTE REATIVOS E DANIFICAM AS MACROMLÉCULAS EM ESPECIAL O DNA
Profa. BERNADETE
MEDEIROS
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.
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RADIAÇÃO g (GAMA)
• Emitidos por isótopos radioativos de 60Co
• 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
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DADOS DA RADIAÇÃO
• MODO DE AÇÃO: Impacto da partícula g com algumas substâncias intracelulares, causando ionização, resultando em morte.
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APLICAÇÃO DA ULTRAVIOLETA - UV
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ESTERILIZAÇÃO POR FILTRAÇÃO
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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, 9thed. – M.T. Madigan, J.M. Martinko, J. Parker
• Microbiology: Concepts and applications – Michael J. Pelczar Jr., E.C.S. Chan and Noel R. Krieg