Aplicação_de_Antimicrobianos_TPAII

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
ENGENHARIA DE ALIMENTOS
TECNOLOGIA DOS PRODUTOS AGROPECUÁRIOS II
Aline Nascimento, Ana Beatriz Moraes, Diva Silva Firmino, Francisca raquel, Luisa Mariana Victor, 
Antimicrobianos
Naturais
‹nº›
A indústria alimentícia visa à produção de alimentos inócuos e que apresentem vida longa de prateleira. Contudo, a atual demanda por alimentos de boa qualidade, minimamente processados, livres de conservantes químicos, porém com vida útil longa, têm tornado essa busca cada vez mais premente e necessária.
‹nº›
Apesar dos avanços nas tecnologias de controle de patógenos, os consumidores têm procurado, cada vez mais, alimentos naturais ou minimamente processados e isentos de conservantes químicos.
Agentes antimicrobianos são agentes químicos que inibem o crescimento de microrganismos. 
Antimicrobianos 
A escolha do antimicrobiano deve ser baseada:
na compatibilidade química e sensorial deste com o alimento alvo;
na sua efetividade contra microrganismos indesejáveis;
segurança;
(SETTANNI; CORSETTI, 2008)
Classificação
Agentes antimicrobianos de origem microbiana
Agentes antimicrobianos de origem animal
Agente antimicrobiano de origem vegetal 
(EMBRAPA, 2011)
‹nº›
Agentes Antimicrobianos de Origem animal
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Agentes antimicrobianos de
origem animal
Funções de defesa do hospedeiro
Muitos são polipeptídios que, após hidrólise enzimática, liberam peptídeos biologicamente ativos (TIWARI et al., 2009).
Peptídeos antimicrobianos (PAMs)
 peptídeos antimicrobianos (PAMs)
Moléculas relativamente pequenas (<10 kda)
Estrutura, sequência e tamanho variável
Obtidos de animais vertebrados e invertebrados
A partir de diversas fontes como macrófagos, neutrófilos, células epiteliais, gordura corporal, trato digestivo, dentre outras.
Atividade contra grande variedade de microrganismos, incluindo bactérias Gram positivas e Gram negativas, protozoários, bolores, leveduras e vírus. 
 peptídeos antimicrobianos (PAMs)
Inibem o crescimento de microrganismos frequentemente envolvidos em surtos de toxinfecção alimentar
São promissores para a indústria de alimentos (KRÜGER et al., 2006).
 peptídeos antimicrobianos (PAMs)
Podem ser usados como aditivos em alimentos:
 Lactoferrina: naturalmente presente no leite e outras secreções de mamíferos com atividade antibacteriana, antifúngica e antiparasítica (PAN et al., 2007). 
Cada molécula de lactoferrina pode se ligar a dois átomos de ferro, interrompendo o metabolismo de carboidratos, limitando assim o crescimento bacteriano (GRASSI et al., 2001).
Vem sendo utilizada no controle de E. coli O157:H7 em embutidos fermentados de carne com a vantagem de não interferir no crescimento das culturas starters.
O efeito antimicrobiano dessa molécula é, principalmente, com microrganismos ferro-dependentes. Desde que foi aprovada nos Estados Unidos para aplicação em alimentos, a lactoferrina vem sendo utilizada no controle de E. coli em embutidos fermentados de carne, com a vantagem de não interferir no crescimento das culturas starters utilizadas nas manufaturas desses produtos.
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Mariana (M) - Culturas Starter podem ser definidas como preparações que contêm microrganismos vivos ou em estado latente que se desenvolvem pela fermentação de um determinado substrato presente no meio. São empregadas com o propósito de alterar de forma benéfica as propriedades dos alimentos, dentre os quais, estão as carnes e os produtos cárneos.
 Quitosana: é um polissacarídeo amino, derivado da desacetilação da quitina, encontrado especialmente  no exoesqueleto de crustáceos, e na parede celular de fungos (AZEVEDO et al., 2007).
Destaca-se dentre os compostos naturais por ser biodegradável, atóxico, extremamente abundante e apresenta propriedades antimicrobianas frente a diferentes microrganismos (ALBUQUERQUE et al., 2009).
Tornou-se atraente para usos diversos, principalmente em engenharia, biotecnologia e medicina.
Empregada como meio complexante de íons metálicos, para a formação de coberturas com ação antifúngica e bactericida; Como um agente ativo no emagrecimento humano por sua interação com gorduras (CRAVEIRO ,1999)
Estudos recentes revelam que a quitosana podem ser utilizada visando à extensão de vida-de-prateleira (shelf-life) de alguns alimentos e frutos.
(Fonte: Embrapa Instrumentação Agropecuária – SP, 2010).
Em alimentos, sua ação antimicrobiana e sua capacidade de formação de películas e filmes comestíveis despertam o interesse de pesquisadores para sua utilização como conservante de alimentos e em embalagens bioativas.
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Ação antimicrobiana;
Capacidade de formação de películas e filmes comestíveis;
Redução da taxa de respiração, inibição no desenvolvimento de fungos e bactérias e retardo no amadurecimento de frutos devido à redução na produção de etileno e gás carbônico (CRAVEIRO ,1999). 
conservante de alimentos e em embalagens bioativas
Ação antimicrobiana e sua capacidade de formação de películas e filmes comestíveis despertam o interesse de pesquisadores para sua utilização como conservante de alimentos e em embalagens bioativas. Os resultados promissores obtidos preliminarmente em estudos realizados com frutas são atribuídos principalmente à redução da taxa de respiração, inibição no desenvolvimento de fungos e bactérias e retardo no amadurecimento de frutos devido à redução na produção de etileno e gás carbônico. 
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Utilização de quitosana para cobertura de kiwis e morangos minimamente processados
Objetivo:
Avaliar o efeito de cobertura de quitosana;
Resultados:
Filmes foram eficientes para evitar a deterioração microbiológica nas frutas;
Conclusão:
Sua aplicação, além de estabilidade, aumenta a garantia de kiwis e morangos sadios por mais tempo.
Agentes Antimicrobianos de Origem Vegetal( Naturais)
‹nº›
Introdução
Desde os primeiros registros históricos, extratos vegetais de plantas aromáticas têm sido utilizados com diferentes fins em alimentos, medicamentos e cosméticos. Os óleos essenciais (OEs), além de apresentarem atividade antioxidante e anti-inflamatória são considerados como os agentes antimicrobianos mais importantes presentes nas plantas.
(BAJPAI et al., 2008)
Antimicrobianos Naturais
Compostos com capacidade para inibir o crescimento de microorganismos, incluindo bactérias, vírus e fungos, e constituem cada vez mais uma nova forma de garantir uma alimentação segura mantendo inalterada a qualidade dos alimentos.
(Revista FOOD INGREDIENTS BRASIL Nº 15 - 2010)
Características dos Óleos Essenciais( OE)
Constituem misturas complexas de compostos, 
Podem conter mais de 60 componentes, 
Caracterizam-se pela presença de dois ou três compostos majoritários, por exemplo:
 Carvacrol (30%) e 
Timol (27%) 
São os constituintes majoritários do OE de orégano (Origanum compactum)
Há evidências de que os componentes minoritários desempenham um papel fundamental na atividade antibacteriana do óleo, possivelmente pela produção de efeito sinérgico com outros componentes, como é o caso do orégano (PASTER et al., 1995), tomilho (MARINO et al., 1999) e sálvia (MARINO et al., 2001).
Efeito sinérgico: Ação Simultânea. Usado em conjunto. Ação cooperativa de agentes sobre o organismo, de tal sorte que seu efeito é maior que a soma dos efeitos de cada um dos agentes aplicados isoladamente.
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 Os óleos essenciais são formados por um grupo de substâncias naturais com diferentes grupos de hidrocarbonetos alifáticos, ácidos, álcoois, aldeídos, ésteres acíclicos ou lactonas.
Eles atuam na membrana celular da bactéria, provocando danos estruturais e funcionais.(FOOD INGREDIENTS BRASIL- 2010)
Essas substâncias podem ter uma ação benéfica no ser humano, embora sejam potencialmente tóxicas na natureza.
As substâncias ativas das plantas são capazes de alterar a estrutura fosfolipídica da membrana celular, interrompendoo sistema enzimático, comprometendo o material genético da bactéria e formando compostos tóxicos, como o peróxido de hidrogênio. 
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Função
São usados pela indústria alimentícia como agentes de conservação ;
Aumenta o tempo de vida dos alimentos, uma vez que possuem ação antimicrobiana;
 Reduz ou elimina as bactérias patogênicas.
A aplicação de óleos essenciais para o controle do crescimento de patógenos e bactérias deterioradoras de alimentos requer uma avaliação da eficácia destes contra um microrganismo de interesse em um determinado produto, ou em um sistema modelo que simule a composição do alimento 
(GUTIERREZ et al., 2008). 
Antimicrobianos Naturais x Microrganismos
(Revista FOOD INGREDIENTS BRASIL Nº 15 - 2010)
AVALIAÇÃO DA ATIVIDADE ANTIMICROBIANA DOS EXTRATOS DE ALHO (Allium sativum) E ALECRIM (Rosmarinus offcinalis)
 Tiago Czervinski (Unicentro IC- voluntária), Paola Fernanda de Souza(IC-voluntária), Elaine Pittner (Unicentro) Andreza Urba de Quadros (ICV-CNPq), Marta Chagas Monteiro (Orientadora)
Objetivo:
Avaliar produtos de origem vegetal tais como, alecrim e alho, quanto à sua ação frente a microrganismos, Staphylococcus aureus ATCC 25923 e Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, utilizando a metodologia de ágar com orifício.
Resutado:
Pode-se observar que o extrato aquoso de alho apresentou um halo de inibição de 2,0mm e o alecrim alcoólico 0,8mm.
Conclusão:
Com base nesses dados e de outros estudos concluiu-se que tais extratos têm ação antimicrobiana perante a S. aureus e não para P.aeruginosa. 
Agentes antimicrobianos
De origem microbiana
Agentes antimicrobianos de origem microbiana
	A biopreservação refere-se à extensão da vida de prateleira e melhoria da segurança dos alimentos a partir de microrganismos e/ou seus metabólitos (ROSS et al., 2002).
	As bactérias sintetizam grande variedade de peptídeos antimicrobianos;
 Aqueles sintetizados via ribossomos são denominados bacteriocinas e têm sido explorados para aplicação na segurança microbiológica dos alimentos (SCHULZ et al., 2003).
Bacteriocinas
	São definidas como peptídeos ou proteínas sintetizadas nos ribossomos e liberados no meio extracelular, que apresentam ação bactericida ou bacteriostática sobre patógenos de veiculação alimentarcomo Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum, Bacillus cereus eStaphylococcus aureus (HERNÁNDEZ et al., 2005)
Bacteriocinas
Utilização:
͋► Peptídeos purificados
Bacteriocinas produzidas por processos fermentativos, após o processo de fermentação podem ser utilizados na forma de concentrados.
͋► Culturas bacteriocinogênicas
Como cultura starter ou Cultura adjuvante
Bacteriocinas
As produzidas pelas bactérias ácido-láticas (BAL) são de particular interesse para a indústria de alimentos. 
São reconhecidas como substâncias seguras (generallyrecognised as safe – GRAS),
Atividade em ampla faixa de pH
Amplo espectro de atuação contra várias espécies microbianas
Bacteriocinas
Nisina
Produzida por cepas de Lactococcus lactis subsp lactis, é a mais estudada e o único peptídeo antimicrobiano natural aprovado pelo Food and Drug Administration (FDA) para uso como conservante de alimentos (TIWARI et al., 2009)
Ação
O efeito da nisina se dá pela interação com os fosfolipídios da membrana plasmática, promovendo a formação de poros que ocasionam o efluxo do material intracelular (MELO et al.,2005)
Bacteriocinas
Bacteriocinas
Nisina
Eficácia sobre patógenos
Inibição do crescimento microbiano em queijos (DAVIES et al.,1997; WANDLING et al., 1999), 
Sucos de fruta (KOMITOPOULOU et al.,1999),
Carne moída (ZHANG; MUSTAPHA, 1999), 
Salsichas (HUGAS et al., 1995),
Produtos enlatados 
Bacteriocinas
Nisina
Toxicidade
Estudos de toxicidade aguda, sub-crônica, crônica, de resistência cruzada e sensibilidade alérgica indicaram que a nisina é segura para o consumo humano com uma dose diária aceitável (IDA) de 2,9 mg/pessoa/dia
Outros produtos do metabolismo bacteriano, incluindo peróxido de hidrogênio, acetoína, diacetil,
outros ácidos orgânicos e bacteriocinas atuam como biopreservativos, alterando as propriedades intrínsecas dos alimentos, de tal forma, que inibem
o crescimento de microrganismos (DEEGAN et al., 2006).
Agentes antimicrobianos de origem microbiana
Fatores que afetam a atividade
 antimicrobianas
das bacteriocinas 
A atividade antimicrobiana é reduzida devido à ligação das bacteriocinas aos componentes dos alimentos, à adsorção à célula ou às proteínas, à ação do pH e à atividade das proteases e outras enzimas(NASCIMENTO et al., 2008).
Pode-se considerar ainda:
mudança na solubilidade e na carga eletrostática das bacteriocinas; 
mudanças na parede ou na membrana celular dos microorganismos alvo como resposta a fatores ambientais.
Um estudo feito revela que o NaCl em determinadas concentrações pode reduzir o crescimento de culturas lácticas e, consequentemente, a produção de bacteriocina. Além disso, pode proteger os microrganismos alvo, como L. monocytogenes,da ação de bacteriocinas (HUGAS et al., 2002). 
Um estudo demonstrou que Listeria monocytogenes adaptadas a ambientes ácidos são mais resistentes à ação de bacteriocinas, provavelmente, a algumas modificações que ocorrem na sua membrana celular. 
Revista FOOD INGREDIENTS BRASIL Nº 15 - 2010)
Curiosidade
A idéia da utilização de nisina em alimentos foi sugerida pela primeira vez depois da realização de uma experiência com linhagens de Lactococcus lactis subsp. Lactis na fabricação do queijo suíço, obtendo como resultado a inibição do estufamento tardio causado pelo Clostridium butyricume Clostridium tyrobutyricum
referências
GUTIERREZ, J.; RODRIGUEZ, G.; BARRY-RYAN, C.; BOURKE, P. Efficacy of plantessential oils against foodborne pathogens and spoilage bacteria associated with ready-to-eat vegetables: Antimicrobial and sensory screening. Journal Food Protection, v. 71, n. 9,p.1846-1854, 2008
Antimicrobianos Naturais, Revista FOOD INGREDIENTS BRASIL Nº 15 - 2010 http://www.revista-fi.com/materias/155.pdf > Acesso: 30 de novembro de 2013.
Antimicrobianos Naturais na Conservação de Alimentos, EMBRAPA, 2011. Disponível http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache%3AwvOT8E7h7MgJ%3Awww.cnpat.embrapa.br%2Fcnpat%2Fdown%2Findex.php%3Fpub%2FDoc__145.pdf+&cd=2&hl=pt-BR&ct=clnk&gl=br >Acesso: 25 de novembro de 2013.
PASTER, N.; MENASHEROV, M.; RAVID, U.; JUVEN, B. Antifungal activity of oregano and thyme essential oils applied as fumigants against fungi attacking stored grain. Journal of Food Protection, v. 58, n. 1, p. 81-85, 1995.
MARINO, M.; BERSANI, C.; COMI, G. Impedance measurements to study the antimicrobial activity of essential oils from Lamiacea and Compositae. International Journal of Food Microbiology, v. 67, p.187-195, 2001
REFERENCIAS
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Antimicrobianos Naturais, Revista FOOD INGREDIENTS BRASIL Nº 15 - 2010 http://www.revista-fi.com/materias/155.pdf > Acesso: 25 de novembro de 2013.
TIWARI, B. K.; VALDRAMIDIS, V. P.; O’ DONNELL, C. P. MUTHUKUMARAPPAN, K. BOURKE, P.; CULLEN, P. J. Application of natural antimicrobials for food preservation. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 57, p. 5987-6000, 2009.
KRÜGER, C. C. H.; SILVA, C. A.; VEDANA, M. I. S.; TIENE, C.; CÂNDIDO, L. M. B. Atividade antimicrobiana de peptídeos obtidos de caseína bovina. Alimentação e Nutrição, v. 17, n. 1,p. 7-12, 2006.
PAN, Y.; WAN, J.; ROGINSKI, H.; LEE, A.; SHIELL, B.; MICHALSKI, W.P.; COVENTRY,M. J. Comparison of the effects of acylation and amidation on the antimicrobial and antiviral properties of lactoferrin. Letters in Applied Microbiology, v. 44,p. 229-234, 2007.
GRASSI, M. S.; COSTA, M. T. Z.; VAZ, F. A. C. Fatores imunológicos do leite humano.Pediatria, v. 23, n. 3, p. 258-263, 2001
Craveiro AA, Craveiro AC, Queiroz DC “Quitosana: A fibra do futuro”, Parque de Desenvolvimento Tecnológico (PADETEC) 1999. Fortaleza