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Crescimento e Controle
Microbiano
Universidade Federal do Maranhão
Curso: Engenharia de Alimentos
Disciplina: Microbiologia Geral
Professora: Virlane Kelly
Introdução
Para crescer, todos os microrganismos
necessitam de uma variedade de
elementos químicos como nutrientes
tanto para a síntese como para as funções
normais dos componentes celulares.
Introdução
Exigências nutritivas substâncias
químicas indispensáveis ao crescimento dos
microrganismos
Tipos nutritivos
Fonte de energia:
Fototróficos energia radiante (luz)
Quimiotróficos oxidação de compostos
químicos
Fonte de carbono:
Autotróficos utilizam apenas CO2
Heterotróficos fonte orgânica de C
Tipos nutritivos
Fonte de nitrogênio:
Bactérias versáteis algumas podem
utilizar o nitrogênio gasoso fixação do
nitrogênio
Parte essencial dos aminoácidos
Compostos nitrogenados inorgânicos (nitrato,
nitritos ou sais de amônio)
Compostos orgânicos proteínas aa e
peptídeos
Tipos nutritivos
Fonte de hidrogênio, oxigênio, enxofre e
fósforo:
Hidrogênio e oxigênio fazem parte de muitos
compostos orgânicos
Compostos orgânicos ou inorgânicos de
enxofre biossíntese dos aa cisteína, cistina e
metionina
Fósforo na forma de fosfatos síntese de
ácidos nucléicos e ATP
Tipos nutritivos
Elementos minerais :
sódio, potássio, cálcio, magnésio,
manganês, ferro, zinco, cobre, fósforo e
cobalto algumas bactérias requerem
apenas traços
Requeridos para ativar enzimas
Co
P
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Tipos nutritivos
Vitaminas:
bactérias apresentam comportamento variável
algumas são capazes de sintetizar e outras
devem ser acrescidos ao meio de cultura
Tipos nutritivos
Água:
para as bactérias todos os nutrientes devem
ser dissolvidos em água antes de poderem ser
absorvidos
Tipos nutritivos
Os meios e até mesmo a água devem ser
cuidadosamente purificados para assegurar a
ausência de elementos traços contaminantes
http://www.cial-paulinia.com.br/produto_detalhes.asp?d=38&s=80&p=17079
Cultivo e Crescimento de
Microrganismos
Cultivo e Crescimento de Microrganismos
Cultivo: meio com nutrientes
Meio físico apropriado
Culturas puras de laboratório
Crescimento de Microrganismos
Condições físicas para o crescimento dos
microrganismos.
Temperatura
pH
Atmosfera gasosa
Pressão osmótica
Cultivo requer combinação de nutrientes
apropriados e condição física apropriada.
Crescimento de Microrganismos
Condições físicas para o crescimento dos
microrganismos.
Temperatura
Reações químicas são afetadas pela temperatura
Ampla faixa de temperatura
Condições favoráveis, a taxa de crescimento dobra
para cada aumento 10°C de temperatura.
Temperatura ótima de crescimento.
Psicrófilos: 15 a 20°C
Mesófilos : 25 a 40°C
Termófilos: 40 a 85°C
Andreza
Highlight
Crescimento de Microrganismos
T mínima
T ótima
T máxima
Temperatura
C
r
e
s
c
i
m
e
n
t
o
Crescimento de Microrganismos
Temperaturas cardinais
Varia com estágio do ciclo de vida
Conteúdo de nutrientes
TPode não ser
a T mediana
Crescimento de Microrganismos
Condições físicas para o crescimento dos
microrganismos.
Atmosfera Gasosa
Microrganismos necessitam:gases como O2,
CO2, N2 e metano.
Laboratório: gás atmosférico apropriado deve
estar presente.
Principais:O2 e CO2
De acordo com o O2 gasoso temos:
Aeróbios
Facultativos
Anaeróbios
Microaerófilos
Andreza
Highlight
Crescimento de Microrganismos
Condições físicas para o crescimento dos
microrganismos.
Atmosfera Gasosa
Aeróbios: atmosfera padrão de 21% de O2
Facultativos: presença e ausência de O2
Anaeróbios: ausência de O2, não utilizam O2 para
produção de energia. Não requer O2, para o
crescimento embora possa utilizá-lo para produção
de energia em reações químicas.
Microaerófilos:utiliza O2 na produção de energia, não
resistem a níveis de 21% de O2, níveis de O2 de 15%
Andreza
Highlight
Crescimento de Microrganismos
Aeróbios
Anaeróbios estritos
Anaeróbios facultativos
Anaeróbios aerotolerantes
Microaerófilos
Crescimento de Microrganismos
pH
pH ótimo para cada espécie.
pH para maioria do m.o: 7
Crescimentoem vários valores de pH
Bactérias: 4 a 9
Bolores e leveduras: variação mais extensa do que
as bactérias. Ótimo (5-6).
Protozoários: Ótimo (6,7 a 7,7).
Algas: Ótimo (4 a 8,5.)
Cultivo em meio de cultura: pH é alterado com a
produção de compostos ácidos e alcalinos: adição
de tampão a meio.
Crescimento de Microrganismos
Condições físicas para o crescimento dos
microrganismos.
Pressão Osmótica:
Água passa de uma solução mais diluída para outra
com alta concentração de solutos.
Microrganismo em meio aquoso não deve haver
grandes diferenças na concentrações de solutos:
desidratação e rompimento.
Isotônico: célula cresce normalmente
Hipertônico: célula perde água, crescimento inibido.
Hipotônico:água flui para dentro da célula e a rompe.
Crescimento de Microrganismos
Condições físicas para o crescimento dos
microrganismos.
Pressão Hidrostática:
Pressão exercida pelo peso da água na superfície da
célula.
Barófilos: dependentes da pressão.
Morrem em baixa pressão: contém vesículas de gás
Crescimento de Microrganismos
Crescimento de Microrganismos
Curva de crescimento microbiano.
Sistema fechado: tubo ou frasco contendo meio de cultura
Não adiciona nutriente
Não remove produto de excreção
Crescimento de Microrganismos
Fase de
crescimento
Taxa de
crescimento
Características
Lag Zero Nenhum aumento no Nº de cel. Células individuais
aumentam de tamanho. Células fisiologicamente ativas e
sintetizando novas enzimas para se adaptarem ao meio.
Exponencial
ou log
Máxima e
Constante
Condições de crescimento balanceado. As células são
uniformes em termos de composição química e atividade
metabólicas e fisiológicas. Pico de atividade e eficiência
fisiológica.
Estacionária
Zero Acúmulo de produtos metabólicos tóxicos e/ou exaustão
de nutrientes. Algumas células morrem enquanto outras
crescem e se dividem. O número de células viáveis
diminui.
Declínio Negativa Acúmulo adicional de produtos metabólicos inibitórios e
depleção de nutrientes essenciais. A taxa de morte é
acelerada. O número de células viáveis diminui de forma
exponencial. Poucas células vivas resistirão ate o final
da curva
Controle de Microrganismos
Agentes físicos
Agentes químicos
Controle de Microrganismos
Destruir, inibir ou remover os m.o do seu meio.
Agentes físicos e químicos usados para manter os m.o
em níveis aceitáveis.
Método de escolha depende:
Natureza do agente
Tipo de material que contém os microrganismo: se
meio de cultura, produtos farmacêuticos, alimentos.
Controle de Microrganismos
Agentes antimicrobianos: antibacteriano, antivirais,
antifúngicos, e antiprotozoários.
Agentes microbicidas: bactericida, viricida,
fungicida.
Agentes microbiostáticos: bacteriostático,
fungitástico.
Condições que afetam a atividade de um
agente antimicrobiano, especialmente se tal
agente é de natureza química.
1. Tamanho da população: Quanto maior a população, maior
o tempo necessário à sua eliminação.
2. Natureza da população: endosporos, difícil eliminação No
caso de células em diferentes estágios de crescimento -
células mais jovens tendem a ser mais suscetíveis que células
em fase estacionária.
3. Concentração do agente: Geralmente, quanto mais
concentrado, melhor (exceto álcool). A relação entre a
concentração e a eficiência via de regra não é linear.
Condições que afetam a atividade de um agente
antimicrobiano, especialmente se tal agente é de natureza
química.
4. Tempo de exposição: quanto maior o tempo, maior o número
de células mortas.
5. Temperatura: Dentro de limites, o aumento da temperatura
torna o processo mais eficiente.
6. Condições "ambientais": pH do meio - quando é ácido,
favorece a eliminação térmica;
presença de matéria orgânica - dificulta a ação do produto
(necessidade de lavagens dos materiais antes do controle por
agentes químicos),
Altas concentrações de açúcar, proteínas ou lipídeos diminuem
a penetrabilidade do calor, enquanto o sal pode aumentar ou
diminuir a resistência ao calor.
Controle de Microrganismos
Ações dos Agentes de Controle Microbiano
Alteração da permeabilidade de membrana.
Lesão aos lipídeos e proteínas da membrana.
Vazamento do conteúdo celular para o meio
circundante, interferindo com o crescimento celular.
Danos às proteínas e aos 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.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Maneiras de exercer o controle microbiano
Métodos mecânicos:filtração
Manutenção das condições atmosféricas
desfavoráveis: embalagem à vácuo
Altas temperaturas
Baixas temperaturas
Desidratação
Conservadores químicos
Irradiação
Destruição mecânica dos m.o: altas pressões
Combinação de dois ou mais métodos
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Calor, Filtração e Radiações.
Eventualmente, outros agentes, tais como as baixas
temperaturas, dessecação, podem ser utilizados.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Altas Temperaturas
Calor: muito utilizado
Vantagem:apenas 2 parâmetros a serem controlados (
tempo e temperatura).
A morte se dá pela oxidação de constituintes celulares e
desnaturação de proteínas e ácidos nucléicos
Calor úmido:vapor e água
Calor seco
Incineração
Altas Temperaturas
Calor seco
Menos efetivo que o calor úmido.
Oxidação dos constituintes orgânicos da célula.
Temperaturas mais altas e tempo de exposição maior
Ex: esterilização de vidrarias{ 2h a 160-180°C
{ 15min a 121°C
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Altas Temperaturas
Calor seco
Incineração: processo drástico de eliminação de
microrganismos, que destrói o produto.
Alça, agulhas.
Materiais usados em análises:swabs, espojas, carcaças.
Ao rubro: processo onde os materiais são levados à
incadescência, promovendo a destruição de todos os
microrganismos.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Altas Temperaturas
Calor seco
Flambagem: processo onde o material é submetido
diretamente ao fogo, seja seco ou embebido em álcool.
Bastante utilizado na desinfecção de alças de vidro.
Estufa esterilizante (E: 160†C/2 hs ou 180°C/1 h). Amplamente
utilizado para vidrarias e outros materiais.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Altas Temperaturas
Calor úmido -processo mais eficiente devido ao
maior poder de penetração do vapor d’água.
A morte é decorrente da desnaturação de ácidos
nucléicos e proteínas, podendo também romper
membranas.
Vapor tem maior capacidade de romper as pontes
de hidrogênio.
Vapor, água fervente ou água aquecida.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Vapor d’água: método mais prático e seguro,
aquecimento rápido e maior penetração.
Autoclave (E - 121°C/20 min./1 atm) - Destrói esporos.
Água fervente: no ponto de ebulição mata as formas
vegetativas.
Pasteurização: tratamento alternativo à esterilização,
temperaturas mais baixas, não esteriliza.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Baixas Temperaturas
Temperaturas abaixo de 0°C inibe o metabolismo de m.o em
geral.
Congelamento (-20°C):bloqueia o crescimento de m.o.
Ultra freezer (-70°C) ou nitrogênio líquido (-196°C): culturas
estoques.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Baixas Temperaturas
Refrigeração
Ação: Redução das reações químicas e possíveis
alterações nas proteínas.
Tem efeito bacteriostático.
É utilizado para a conservação dos alimentos, drogas
e culturas.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Baixas Temperaturas
Congelamento
Ação: Redução das reações químicas e possíveis
alterações nas proteínas.
É efetivo para conservar culturas microbianas, com
congelamento rápido a -50 e -95ºC.
É utilizadopara conservação de alimentos, drogas e
culturas.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Baixas Temperaturas
Liofilização
Ação: Redução das reações químicas e possíveis
alterações de proteínas.
É efetivo para conservação prolongada de culturas
microbianas, onde a água é removida por alto vácuo
em baixa temperatura.
Conservação dos alimentos, drogas e culturas.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Radiações Ionizantes e Não-ionizantes
Radiação Não-Ionizante: A radiação ultravioleta (de 4
a 400 nm - sendo 260 nm o comprimento mais
eficiente) é bastante letal,
Exibe baixa penetrabilidade,
Não atravessando vidros, filmes sujos e outro
materiais.
Radiação UV é eficiente na eliminação de
microrganismos presentes em superfícies.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Radiações Ionizantes e Não-ionizantes
Radiação Ionizante:
Radiações de pequeno comprimento de onda
Altíssima energia e penetrabilidade.
Principais tipos são a radiação gama e os Raios X.
Promovem a ionização de átomos, fazendo-os
perderem elétrons.
Como conseqüência são gerados radicais livres.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Radiações Ionizantes e Não-ionizantes
Radiação Ionizante:
Quando na presença de oxigênio, geram radicais
hidroxila livres, absolutamente tóxicos para as
células.
A radiação gama é originada geralmente a partir de
fontes de 60Co ou 137Ce.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Radiações Ionizantes e Não-ionizantes
Amplamente utilizadas em produtos termolábeis,
tais como plásticos e alguns tipos de alimentos
(frutas, vegetais, alimentos marinhos).
Nos alimentos seu uso é interessante, uma vez que
inativam enzimas autocatalíticas que participam do
processo de degradação natural .
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
FILTRAÇÃO –
Passagem de um líquido ou gás através de um material
semelhante a uma tela, com poros pequenos o suficiente
para reter os microrganismos
Processo muito útil na esterilização de materiais termolábeis,
sendo empregado para líquidos e gases.
Filtros compostos por celulose, acetato, policarbonato, teflon,
ou outro material sintético.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Filtros de profundidade: filtros mais antigos, constituídos de
malha fibrosa ou granular, à base de papel, fibra de vidro.
Assim, os microrganismos ficam retidos nas malhas e/ou
adsorvidos à superfície do material.
Estes filtros são feitos também de terra de diatomácea ou
porcelana.
Na prática, são usados como pré-filtros, para a remoção de
partículas maiores. Muitas vezes são também usados na
filtração de ar.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
FILTRAÇÃO
Membranas Filtrantes: Correspondem ao tipo mais comum de
filtro esterilizante, em microbiologia.
São membranas porosas de acetato de celulose, nitrocelulose
ou policarbonato.
Vantagens:
Poros de diâmetros conhecidos e uniformes.
Filtros podem ser fabricados em qualquer tamanho de poro
desejado.
Filtração é mais rápida.
Absorve muito pouco o fluido que esta sendo filtrado.
Filtro de partículas de ar de alta eficiência (HEPA) que
removem 99,97% de partículas de 0,3 µm.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
Dessecação
Interrompem as atividades metabólicas de células
microbianas vegetativas.
Atua dependendo do tipo de meio, do material
dessecado e da intensidade do processo do tipo de
microrganismo.
Indústria de alimentos utilizam para secagem de
frutas, carne, pães.
Controle de Microrganismos:
Agentes Físicos
http://bp2.blogger.com/_ra2locY3foc/Rg-dMTKc0QI/AAAAAAAAADg/sCoDiJgY9Lc/s1600-h/photo_support01.jpg
Compostos químicos antimicrobianos
Morte ou inibição do crescimento dos m.o.
Principais categorias de agentes químicos
antimicrobianos.
Características.
Utilização prática
Modo de atuação nos microrganismos.
Controle de Microrganismos:
Agentes Químicos
Definições
Esterilização: Destruição ou remoção de todas as formas de
vida de um objeto ou habitat.Os príons, no entanto, são
altamente resistentes a todos os modos de esterilização.
Esterilização comercial:ca lor suficiente para destruir os
endosporos de Clostridium botulinum
Desinfecção: Processo que promove a inibição, morte ou
remoção de vários microrganismos patogênicos e saprófitas,
sem eliminar todas as formas de vida.
Sanitização: Processo que leva à redução dos
microrganismos, a níveis seguros, de acordo com os padrões
de saúde pública (elimina 99,9% das formas vegetativas).
Anti-séptico: Produto que evita a infecção em tecidos, seja
inibindo ou matando os microrganismos.
Germicida: mata microrganismos, mas não endosporos.
“Cida”: Qualquer agente que promova a morte (ex:
bactericida, fungicida, algicida)
“Stático”: Qualquer agente que promova a inibição do
crescimento (ex: bacteriostático, fungistático).
Controle de Microrganismos:
Agentes Químicos
Controle de Microrganismos:
Agentes Químicos
Características de um agente químico ideal:
Boa atividade antimicrobiana,
Toxicidade seletiva,
Solubilidade,
Estabilidade,
Inocuidade,
Não interação com a matéria orgânica,
Temperatura de ação adequada,
Alto poder de penetração,
Sem poder corrosivo ou tintorial,
Desprovido de ação danosa ao meio ambiente.
Baixo custo e disponibilidade.
Controle de Microrganismos:
Agentes Químicos
Principais grupos de desinfetantes e anti-
sépticos
Fenol e compostos fenólicos
Álcoois
Halogênios (iodo e cloro)
Metais pesados
Detergentes
Controle de Microrganismos:
Agentes Químicos
http://www.columbusbrasil.com.br/quimica/desinf_deterg/desinf_deterg.htm
Compostos orgânicos:
Fenóis e derivados: Primeiros a serem usados (Lister,
1867 - salas de cirurgia).
Não é mais usado como desinfetante ou anti-séptico
devido à sua toxicidade para os tecidos.
Os derivados fenólicos (hexaclorofeno, hexilresorcinol)
são empregados principalmente como anti-sépticos ou
desinfetantes hospitalares.
Atuam desnaturando proteínas e rompendo membranas
São tuberculocidas.
Odor desagradável e são irritantes para pele.
Controle de Microrganismos: Agentes Químicos
Compostos orgânicos:
Hexaclorofeno -associação de fenol a halogênio (Cl)
que é bastante eficaz, sendo bastante usado em
pastas e sabões.
Pesquisas indicaram que tal composto era cumulativo
e carcinogênico.
Mecanismo de ação do fenol e seus derivados:
Lesam as células pela alteração da permeabilidade
seletiva da membrana citoplasmática.
Desnaturam e inativam proteínas e enzimas.
Podem ser bactericidas ou bacteriostáticos.
Controle de Microrganismos: Agentes
Químicos
Álcoois:
Soluções de álcool etílico em concentrações de 70 a 90%:
eficientes contra formas vegetativas.
Muito usados, efetivos, confiáveis e baratos, atuando como
bactericidas, fungicidas e contra vírus.
Atuam desnaturando proteínas e dissolvendo lipídeos de
membrana.
Aplicações práticas:
Anti-sépticos de pele
Desinfetantes de termômetros clínicos de uso oral e
instrumentos cirúrgicos.
Controle de Microrganismos: Agentes
Químicos
Compostos Quaternários de Amônio: são detergentes
catiônicos, moléculas orgânicas derivadas de gorduras, atuando como
umectantes e emulsificadores.
Aplicações práticas:
Baixa toxicidade
Alta solubilidade em água
Alta estabilidade em solução
Não corrosivos
anti-séptico, desinfetante e santificante.
Desnaturam proteínas
Interferem nos processos metabólicos
Lesionam a membrana citoplasmática
Controle de Microrganismos: Agentes
Químicos
Halogênios:
Iodo: anti-séptico para a pele a 2%, ou em solução água-etanol
de iodeto de potássio, para procedimentos pré-operatórios.
Eficaz contra bactérias, fungos, vírus e protozoários parasitas.
Atua oxidando componentes celulares e inativando proteínas.
Em concentrações elevadaselimina esporos.
Tem como desvantagens: danos à pele, manchar e alergênico.
Iodóforos: Complexação de iodo a carreador orgânico (agentes
tensioativos, como a povidini-iodo).
São solúveis em água, estáveis, sem propriedades tintoriais,
liberando o iodo lentamente, minimizando a irritação cutânea.
Usado na assepsia pré-operatória e também como desinfetante.
Controle de Microrganismos: Agente Químicos
Cloro:
Muito utilizado no tratamento de águas e nas indústrias
de laticínios e alimentos.
Pode ser aplicado na forma de gás, hipoclorito de sódio
ou de cálcio, que gera ácido hipocloroso e então O2,
promovendo a oxidação de materiais celulares e
causando a morte em cerca de 30 minutos.
Eficaz contra fungos, bactérias e vírus,
Desvantagem ser descorar alguns materiais.
É eficiente, barato, de fácil uso, mas altamente reativo
com a matéria orgânica.
Controle de Microrganismos: Agentes
Químicos
Cloro:
Desvantagem: o uso do cloro em águas pode produzir
pequenas quantidades de compostos organoclorados,
particularmente o trihalometano (THM), um possível
agente carcinogênico.
Como alternativa pode ser usada a cloramina
(monocloramina), que reduz drasticamente os níveis de
THM.
Controle de Microrganismos: Agentes
Químicos
Metais Pesados:
Mercúrio, chumbo, zinco, prata e cobre.
Foram muito usados no passado como germicidas
(prata, mercúrio, zinco e cobre), sendo atualmente
substituídos por compostos menos tóxicos.
Compostos com mercúrio orgânico: mais atividade
antimicrobiana, menos toxicidade do que compostos
mercuriais inorgânicos.
Controle de Microrganismos: Agentes
Químicos
Metais Pesados:
Nitrato de prata: usado em solução 1%, para prevenir
infecções oculares, sendo substituído em vários
hospitais pela eritromicina.
Mercurocromo e mertiolate:pequenos cortes, feridas e
infecções na pele.
O sulfato de cobre é usado na desinfecção de águas,
especialmente contra algas.
Estes atuam combinando-se com proteínas,
geralmente nos grupos SH, inativando-as.
Controle de Microrganismos: Agentes
Químicos
Outros
Peróxidos: principalmente água oxigenada, sobre organismos
anaeróbios, atuando pela sua ação oxidante.
Ozônio: Vem sendo empregado na desinfecção de água.
Embora seja um tratamento mais caro, tem a vantagem de
não produzir compostos organoclorados. Por outro lado,
devido à sua instabilidade, a água submetida a este tipo de
tratamento está mais sujeita à contaminação que quando
clorada.
Controle de Microrganismos: Agentes
Químicos
Controle de Microrganismos: Agentes
Químicos
Agentes Químicos Esterilizantes:
Usados em materiais médicos sensíveis ao calor,
bolsas de sangue, seringas plásticas.
Óxido de etileno:
Aldeídos: Formaldeído e Glutaraldeído, moléculas
muito reativas, combinam-se com proteínas,
inativando-as.
Extremamente tóxico e irritante.
Formaldeído 8% dissolvido em água ou álcool (irritante
e deixa resíduos) e glutaraldeído 2% (menos irritante).
Em 12 horas, destroem esporos.
Controle de Microrganismos: Agentes
Químicos
Agentes Químicos Esterilizantes:
Gases esterilizantes: Óxido de etileno, atua pela
interação com proteínas, com alta capacidade de
penetração. Como é explosivo, é dissolvido em
misturas de 10 a 20% com CO2 ou freon.
Importante a presença de umidade no ambiente e
também temperatura.
Várias horas de exposição para ser eficiente.
Inativa enzimas e outras proteínas.