Microrganismos Envolvidos nos Processos de Adesão e Fomação de Esporos Bacterianos

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Microrganismos Envolvidos nos Processos de Adesão e Formação de 
Biofilmes Microbianos e Formação de Esporos Bacterianos 
Diferentes microrganismos e superfícies participam do processo de adesão e 
formação de biofilmes. 
 
Extraído de: Higiene na Indústria de Alimentos, ANDRADE, 2009, Editora Varela 
 
O envolvimento dos microrganismos no processo de adesão e formação de biofilmes nas superfícies 
de equipamentos e utensílios para processamento de alimentos ocorre em vários níveis de intensidade. A 
liberação desses microrganismos poderá trazer consequências indesejáveis à qualidade do alimento produzido, 
como alteração deste e veiculação de patógenos. Esses microrganismos podem ser originários de diferentes 
fontes primárias de contaminação, dentro da cadeia de processamento e comercialização dos alimentos, 
incluindo-se o solo, a água, as plantas, os utensílios, o trato intestinal de homens e animais, os manipuladores, 
a alimentação animal e o ar de ambientes de processamento. 
Grande número de espécies de bactérias pode alterar alimentos. Dentre as mais importantes, 
incluem-se aquelas dos gêneros Acetobacter, Acinetobacter, Aeromonas, Alcaligenes, Alteromonas, Bacillus, 
Brochotrix, Campylobacter, Citrobcater, Clostridium, Corynebacterium, Enterobacter, Erwinia, Escherichia, 
Flavobacterium, Lactobacillus, Leuconostoc, Micrococcus, Moxarella, Pediococcus, Proteus, Pseudomonas, 
Salmonella, Serratia, Shigella, Staphylococcus, Streptococcus, Vibrio e Yersinia. 
Fungos filamentosos também alteram as propriedades dos alimentos, como as espécies dos gêneros 
Alternaria, Aspergillus, Botritys, Byssochlamis, Cephalosporium, Colleotrichum, Fusarium, Geotricum, 
Helinthosporium, Monilia, Mucor, Penicillium, Rhizopus, Sporotrichum, Thamnidium e Trichotecium, bem como 
as espécies de leveduras dos gêneros Brettanomyces, Candida, Debaromyces, Endomycopsis, Hansenula, 
Kloeckera, Kluyveromices, Mycoderma, Rhodotorula, Saccharomyces, Saccharomycopsis, Schizosaccharomyces, 
Torulopsis e Trichosporon. 
Dentre as espécies bacterianas alteradoras, encontram-se Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas 
fragi, Micrococcus sp., Enterococcus faecium, Bacillus sporothermodurans, Bacillus subtilis, Bacillus 
stearothermophilus e Desulfovibrio desulfuricans (BEECH; GAYLARDE, 1989; FLINT et al.,1997; ZOTTOLA, 1997; 
ANDRADE et al., 1998a; ANDRADE et al., 1998b; AKUTSU et al., 1999; FIGUEIREDO et al., 2000; FLINT et al., 
2001; HJELM et al., 2002). 
Exemplos típicos de microrganismos alteradores, que produzem grandes quantidades de limosidades, 
são as espécies do gênero Pseudomonas que apresentam as seguintes características: são bastonetes, Gram-
negativos, em geral móveis, não formadores de esporos, apresentam apenas um ou um grupo de flagelos em 
uma ou em ambas as extremidades da célula; são capazes de fermentar grande número de carboidratos, 
produzindo uma variedade de produtos que afetam o sabor dos alimentos; são proteolíticos e lipolíticos e 
sintetizam as vitaminas e os fatores de crescimento necessários ao seu desenvolvimento; apresentam 
tendência de crescimento em aerobiose, rápido desenvolvimento; produzem substâncias oxidadas e 
limosidades em superfícies de alimento, de equipamentos e utensílios para processamento; são também 
capazes de crescer em baixas temperaturas de armazenamento e produzir substâncias fluorescentes. A espécie 
P. fluorescens pode ser detectada quando aderida, considerando-se que produz compostos que emitem 
fluorescência sob luz ultravioleta. 
Entre as espécies bacterianas patogênicas associadas à formação de biofilmes, incluem-se Listeria 
monocytogenes, Listeria innocua, Yersinia enterocolitica, Salmonella Typhimurium, Escherichia coli 0157:H7, 
Staphylococcus aureus Bacillus cereus (DOYLE, 1992; HOOD, 1996; PARIZZI, 1999; PARIZZI et al., 2004). Uma 
microbiota bem diversificada, portanto, incluindo espécies Gram-positivas, Gram-negativas, esporulantes ou 
não, bastonetes, cocos em cacho, cocos em cadeia, psicrotróficos, mesófilos, termófilos e termodúricos, é 
envolvida em processos de adesão e formação de biofilmes na indústria de alimentos. 
Os esporos bacterianos (Figura 3) estão amplamente dispersos no ambiente, solo, ar e água, de onde 
poderão contaminar alimentos e superfícies e originar processos de adesão e formação de biofilmes. Os 
principais gêneros de bactérias que apresentam a capacidade de formar esporos são: Bacillus, Clostridium, 
Sporolactobacillus, Sporossarcina, Oscillospira, Alycliclobacillus e Desulfotomacullum, compreendendo 
espécies alteradoras e, ou, patogênicas. Os esporos têm grande importância na indústria de alimentos, por 
serem resistentes ao tratamento térmico, à radiação, à dessecação e aos agentes químicos. Além disso, são 
refráteis e absorvem fracamente os corantes comuns, mas podem ser observados empregando-se métodos 
especiais de coloração. São bastonetes ou cocos, às vezes apresentam-se sob a forma de filamentos, com 
diâmetro entre 0,3 e 2 mm e comprimento variando de 2 mm a 10 mm, podendo atingir 30 mm. A maioria das 
espécies na sua forma vegetativa é Gram-positiva e, em geral, tem flagelos peritríquios. 
 
Figura 3 - Morfologia do esporo bacteriano. 
A importância do controle dos esporos para alimentos pode ser evidenciada quando se observam as 
espécies bacterianas esporulantes. Dentre elas, encontram- se: 
i) Clostridium botulinum, que é a bactéria produtora da toxina mais letal das espécies bacterianas, sendo 
responsável por uma intoxicação neurotóxica, de letalidade elevada; 
ii) Clostridium perfringens, causador da intoxicação diarréica; 
iii) Bacillus cereus, responsável por síndromes eméticas ou diarréicas, dependendo da estirpe; 
iv) Clostridium tyrobutiricum, causador do estufamento tardio em queijos; 
v) Alyciclobacillus acidoterrestris, alterador de suco de laranja; 
vi) Bacillus sporothermodurans, resistente ao tratamento de Ultra Alta Temperatura, o UAT; 
vii) Sporolactobacillus spp., alterador de alimentos ácidos como o iogurte; 
viii) Bacillus stearothermophilus, que apresenta alta resistência ao calor; 
viii) Bacillus coagulans, alterador de diversos alimentos; e 
ix) Desulfotomaculum nigrificans, um anaeróbio estrito, que utiliza nitrato, sulfitos e enxofre como aceptores 
de elétrons, reduzindo-os a ácido sulfídrico, com formação de pigmentos negros em diversos alimentos. 
 
As etapas da transformação de uma célula vegetativa em esporos são comuns a todas as espécies que 
esporulam (Figura 4): 
Estágio 0 - Corresponde à célula vegetativa. 
Estágio I - O material nuclear condensa-se, para formar um único filamento axial de cromatina. 
Estágio II - Forma-se um septo pela invaginação da membrana celular, e o esporo desenvolve-se num dos pólos 
da célula. 
Estágio III - O protoplasma do esporo é envolvido por duas membranas, formando o foresporo, que já se 
encontra livre na célula. 
Estágio IV - Entre as membranas do foresporo, são formados a camada originadora 
da parede celular, a partir da membrana interna, e o córtex, a partir da membrana externa. 
Estágio V - Formação da capa e incorporação de cálcio. 
Estágio VI - O esporo encontra-se maduro. 
Estágio VII - Ocorre sua liberação após a lise da célula-mãe. 
 
A estrutura dos esporos é diferente em relação à das células vegetativas (Figura 5), a qual é constituída 
por camadas concêntricas que se apresentam nas formas ovais ou esféricas. Essa estrutura, quando observada 
do centro das camadas para o exterior, é: primeiro o protoplasma ou core, que contém DNA, RNA, enzimas e 
ribossomos, ou seja, o material genético que deve ser protegido para originar uma nova célula vegetativa. 
Segundo, envolvendo o protoplasma, há uma membrana interna que origina a membrana celular e uma camada 
que forma a parede celular da nova célula vegetativa. Na sequência, encontram-se a membrana externa e o 
córtex, formado de peptideoglicano, que confere resistência ao esporo a tratamentos térmicos. A capa do 
esporo, que é a camada mais externa, é constituídapor uma ou mais camadas de proteína, com alto conteúdo 
dos aminoácidos metionina ou cisteína com ligações dissulfídicas (S-S). Essas ligações não são reduzidas pelos 
agentes oxidantes, o que confere resistência aos sanitizantes mais comuns usados na indústria de alimentos, 
incluindo cloro, iodo, ácido peracético e compostos quaternários de amônia. Alguns esporos apresentam uma 
última camada, o exospório, constituída por lipopolissacarídeos. Quando o esporo se transforma em célula 
vegetativa, o córtex, a capa e o exospório são hidrolisados. 
 
Figura 04 – Formação do esporo 
A transformação do esporo em célula vegetativa compreende as etapas de ativação, germinação, 
crescimento pós-germinação e multiplicação (Figura 6). A ativação ocorre por tratamentos subletais, que não 
provocam alterações importantes no esporo, resistente a agentes químicos e ao calor. Essa etapa pode ser 
iniciada por exposição a tratamentos térmicos, alterações de pH, substâncias alcalinas ou ácidas e outros 
agentes químicos. A germinação é um processo degradativo que torna os esporos sensíveis ao tratamento 
térmico e aos agentes químicos. Os esporos perdem cálcio, ácido dipicolínico e a refratibilidade; além do mais, 
são capazes de absorver corantes, e a sua densidade ótica é diminuída. A germinação requer a presença de 
substâncias químicas; entre estas: aminoácidos, como L-alanina e L-cistina; ribosídeos, por exemplo inosina e 
adenosina; e açúcares, como glucose e frutose, além de lactato, bicarbonato e dipicolinato de cálcio. 
 
Figura 5 - Morfologia de células vegetativas bacterianas. 
 
 
Figura 6 - Transformação de esporo bacteriano em célula vegetativa. 
 
No crescimento pós-germinação, os esporos intumescem em razão da entrada de água e nutrientes 
e, em seguida, alongam-se, originando uma nova célula vegetativa, quando, então, ocorre a síntese de 
proteínas, a de parede celular e a de enzimas essenciais à multiplicação. A síntese de DNA ocorre durante a fase 
de alongamento. A última etapa do processo é a multiplicação, que ocorre quando os microrganismos 
aumentam em número, trazendo uma série de consequências para os alimentos. 
Segundo Anderson et al. (1995), os esporos de B. cereus aderem com facilidade a diferentes 
superfícies, sendo essa capacidade de adesão devida a três características: alta hidrofobicidade, baixa carga de 
superfície e morfologia dos esporos, já que possuem apêndices, que também são responsáveis pela adesão. A 
espécie Clostridium bifermentans possui um tipo de apêndice que se projeta para o exterior, a partir de um 
único ponto no esporo. O corte transversal desse apêndice revela que eles são constituídos de três camadas 
concêntricas de subunidades de pequena densidade eletrônica, o que pode influenciar a adesão bacteriana 
(SAMSONOFF et al., 1970; BROCK et al.,1994). De acordo com Desrosier e Lara (1981), alguns esporos 
bacterianos apresentam apêndice chamado de pili. Estudos mostram que os esporos de pelo menos 16 estirpes 
de B. cereus possuem, em média, oito pilus, que se encontram distribuídos aleatoriamente no esporo, 
auxiliando-o em sua adesão. 
O motivo pelo qual o esporo bacteriano apresenta forte hidrofobicidade não é ainda bem entendido. 
Sabe-se que a adesão desses esporos às superfícies da linha de processamento e aos equipamentos da indústria 
constitui problemas para a obtenção de alimentos com qualidade. Ronner et al. (1990) realizaram estudos com 
esporos das espécies B.cereus, B. licheniformis, B. polymyxa, B. subtilis e B. stearothermophilus, com a finalidade 
de analisar o seu grau de hidrofobicidade. Eles constataram que o esporo de B. cereus foi mais hidrofóbico, com 
cerca de 45 % de adesão, enquanto o de B. licheniformis e o de B. polymyxa apresentaram entre 10 % e 20 %. 
No entanto, o grau de adesão de esporos de B. subtilis e B. stearothermophilus não ultrapassou 5 %. 
Observou-se, com base em trabalhos desenvolvidos, que, em geral, os esporos mostraram maior capacidade 
de adesão tanto em superfícies hidrofóbicas quanto em hidrofílicas, quando comparados com suas células 
vegetativas. Dos esporos analisados, o de B. cereus é o único que não apresenta exospório, e sua estrutura 
externa é composta principalmente de proteínas (52%), lipídios (13%) e fosfolipídios (6%). Segundo (Ronner et 
al. (1990), o exospório pode contribuir para a alta hidrofobicidade e o alto grau de adesão. Também, a pili pode 
estar envolvida na sobreposição da força de repulsão eletrostática, entre as superfícies do 
esporo e do processamento de alimentos. Esporos de B. cereus têm importância na indústria de laticínios, pois, 
quando se apresenta em números iguais ou superiores de 106 UFC por mL ou g, podem causar doenças 
através dos alimentos, além de produzirem proteases e fosfolipases extracelulares, resultando na coagulação 
doce e no sabor amargo do leite pasteurizado (COLLINS, 1981). Larsen e Jorgensen (1997), examinando cerca 
de 458 amostras de leite, coletadas em três diferentes indústrias, observaram que 56% delas apresentavam B. 
cereus, devendo-se ressaltar que, no verão, esse valor atingia 72 %, contra 28 % no inverno. B. cereus 
psicrotrófico foi detectado em 29 de 115 amostras de leite cru e em 120 de 257 amostras de leite pasteurizado, 
tendo as células viáveis sido encontradas dentro de uma variação de 1,0 x 103 UFC.mL-1 a 3,0 x 105 UFC.mL-1. 
Giffel et al. (1997) avaliaram a incidência do microrganismo B. cereus em tanques de refrigeração de leite, 
observando que 40 % de 133 amostras estavam contaminadas com o microrganismo.