biofilme 1

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“Formação de Biofilmes 
Microbianos” 
Prof Dra Luciana Maria Ramires Esper
Universidade Federal Fluminense
28/09/2011
V Simpósio Brasileiro de Microbiologia 
Aplicada
SUMÁRIO
● INTRODUÇÃO
● CARACTERÍSTICA E ARQUITETURA DOS BIOFILMES
● FORMAÇÃO DE BIOFILME
● COMUNICAÇÃO INTERCELULAR (QUORUM SENSING)
● BIOFILME NA INDUSTRIA DE ALIMENTOS
● SANITIZANTES
● AVALIAÇÃO DE BIOFILME
● CONTROLE E PREVENÇÃO DE BIOFILMES
● CONSIDERAÇÕES FINAIS
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Por muito tempo foi considerado que as bactérias viviam de forma 
isolada.
No entanto, observou-se que ocorre associação, e nas últimas 
décadas também uma comunicação entre as bactérias.
Esse tipo de comportamento comunitário permite a formação de 
uma estrutura multicelular complexa denominada BIOFILME
(FUQUA et al., 1996). 
Introdução
A definição exata do que seja biofilme ainda não é consensual nos meios
acadêmicos e há várias definições descritas na literatura
Biofilmes uma comunidade complexa e estruturada de
microrganismos, envoltos por uma matriz extracelular de
polissacarídeos, aderidos entre si a uma superfície ou interface
(Costernon et al., 1995).
Definição :
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Biofilmes no setor da saúde
Biofilmes formados sobre ou dentro de aparatos médicos constituem 
uma séria ameaça à saúde pública. 
Fonte: Xavier,2005
Implante
► Estações de tratamento de águas ou de efluentes
Importância dos biofilmes
Tem grande importância em inúmeras atividades humanas
Introdução
►Numerosos bioprocessos também utilizam biofilmes:
* biorreatores para a produção de fermentados
* produção de vinagre
* ácido cítrico
*vinhos
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Introdução
Estas estruturas, uma vez constituídas, agem como ponto de
contaminação constante, liberando células de microrganismos
patogênicos e deteriorantes, podendo comprometer, assim, a
qualidade microbiológica de matérias-primas, insumos e alimentos
processados.
A ocorrência de biofilmes ganha cada vez mais destaque nas
discussões focadas em qualidade e segurança de alimentos.
O crescimento não desejado de biofilmes, tem um impacto negativo em 
várias atividades
•Trocadores de calor: aumento da resistência do fluxo e da taxa de
transferência de calor.
•Membranas de filtração: reduz o fluxo através da membrana,
entupimento.
•Biocorrosão de materiais, como o aço inoxidável.
•Contaminação dos alimentos por microrganismos deteriorantes e 
patógenos
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Células planctônicas 
Superfície
•As células aderidas são designadas por sésseis, enquanto
aquelas livres e dispersas são denominadas por planctônicas.
•Um biofilme corresponde a uma comunidade de células sésseis
aderidas a um substrato, embebidas em uma matriz de polímeros
extracelulares, na qual existem diferenciados fenótipos, metabolismo,
fisiologia e transcrição genética.
Características e arquitetura dos biofilmes
sésseis
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•São complexas comunidades mono ou multiespécies (indústria de 
alimentos), ancoradas a uma superfície, sendo estas embebidas em 
uma matriz constituída, basicamente por exopolissacarídeo (EPS). 
•A matriz de polímeros extracelulares (EPS) de natureza
polissacarídea ou proteica, expõe-se exteriormente à membrana
externa das células Gram negativas e ao peptídeoglicano das Gram
positivas, é sintetizado pôr polimerases, constituindo-se em uma
estrutura complexa bem hidratada
Vital importância no processo de ancoragem dos microrganismos
Exopolissacarídeos
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Um dos grandes responsáveis por conferir proteção aos
sanitizantes são os EPS, que agem como barreira física impedindo
que sanitizantes cheguem a seus sítios de ação como, por exemplo,
a membrana de gram-negativos.
Em alguns casos o EPS é capaz de sequestrar cátions, metais e
toxinas, conferindo também proteção contra radiações UV,
alterações de pH, choques osmóticos e dessecação.
ANTIBIÓTICOS
SANITIZANTESSANITIZANTESSANITIZANTESSANITIZANTES
•São percebidas muitas alterações fenotípicas, principalmente nos
aparatos de motilidade, no tamanho da célula e no metabolismo,
decorrentes da restrição de nutrientes e de oxigênio em algumas
fases, da variação na taxa de reprodução e em toda a regulação
gênica.
•As células em biofilme são de 500 até 1000 vezes mais resistentes
quando comparadas às células planctônicas.
Biofilmes são as únicas estruturas microbianas que permitem a
coexistência de organismos aeróbios e anaeróbios estritos a
distâncias de poucas centenas de micrômetros um do outro.
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São compostos por microcanais internos, úteis na distribuição de
nutrientes e água, no escoamento de metabólitos, alguns
potencialmente patogênicos ao homem, nas enzimas
alginatoliases e as proteases, necessárias ao destacamento de
células do biofilme e na distribuição de moléculas sinalizadoras de
quorum sensing (Hall-Stoodley et al, 2004)
Etapas que uma nova espécie bacteriana realiza, 
durante sua incorporação em um biofilme
(Adaptado de Watnick & Kolter, J. Bacteriol., 
182:2675–2679, 2000)
Estudo microscópico da formação de um 
biofilme por V. cholerae
(Adaptado de Watnick & Kolter, J. Bacteriol., 
182:2675–2679, 2000)
Como etapas importantes para sua formação são descritas as bioadesões iniciais,
passando os microrganismos de seu estilo de vida planctônico ao séssil, a formação
de microcolônias, a maturação do biofilme e o destacamento de células, retornando
ao seu estilo de vida planctônico.
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(Xavier, 2002)
Uma vez que o biofilme é constituído de agregados de células e a
formação de sua estrutura tridimendisional é um processo dinâmico
que envolve uma série de eventos moleculares coordenados, ele
representa um ambiente propício para a comunicação célula-célula, ou
quorum sensing (QS)
Sistema de comunicação dependente de densidade populacional em 
bactérias. 
COMUNICAÇÃO INTERCELULAR
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bactéria Molécula 
sinalizadora
Proteína 
receptora
Promotor DNA
Motilidade
Fatores de virulência
Biofilmes
Produção de 
antibióticos
Esporulação
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BIOFILMES EM INDÚSTRIAS E UNIDADES
PROCESSADORAS DEALIMENTOS.
E. coli
Salmonella sp 
Staphylococcus aureus
Listeria monocytogenes
Bacillus cereus
Yersinia enterocolitica
Alguns micro-organismos patogênicos presentes em alimentos 
podem facilmente formar ou fazer parte da comunidade de 
microrganismos presentes em um biofilme. 
Microrganismos Deteriorantes
Pseudomonas fragi, Micrococcus sp, Pseudomonas 
fluorescens, Enterococcus faecium
Nas indústrias de alimentos devido à diversidade da produção, das
matérias primas e dos produtos, pode ocorrer a formação de biofilmes
com composição heterogênea e com comportamentos os mais variados.
Em biofilme composto por multi-espécies, fato mais comum na
natureza, os produtos metabólicos de um microrganismo podem servir
para o crescimento da outra espécie e a adesão de uma espécie pode
prover substâncias ligantes que permitem a adesão de outras. Todavia, a
competição por nutrientes e o acúmulo de produtos tóxicos gerados
podem limitar a diversidade microbiana em um biofilme.
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Shi e Zhu, 2009
BIOFILMES EM INDÚSTRIAS E UNIDADES
PROCESSADORAS DEALIMENTOS.
Formação em qualquer tipo de superfície: aço-inoxidável, borracha, 
nylon, alumínio, teflon, etc.
É possível ocorrer adesão bacteriana e formação de biofilme em
praticamente todas as superfícies envolvidas no processamento de
alimentos desde as rugosas, que apresentam fissuras e fendas até as
consideradas mais lisas.
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Fonte: Andrade, 2009
Fonte: Andrade, 2009
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Aço inoxidável AISI 304
Fonte: Carelli, 2005
A adesão bacteriana depende das propriedades físico-químicas do 
material do substrato e da superfície da célula.
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Sanitizantes
Um biofilme microbiano presente numa superfície com resíduos
oriundos do alimento impede um efetiva penetração do sanitizante para
eliminarmicrorganismos.
O sanitizante reage inicialmente com:
•resíduos de proteínas, gordura, carboidratos e minerais.
Ao final, pouca atividade do sanitizante resta para agir sobre os
microrganismos no biofilme.
Sabe-se que, quando o biofilme é tratado corretamente com detergente
antes do uso dos sanitizantes, os microrganismos geralmente são
eliminados.
No entanto, procedimentos de higienização incorretos não removem
nem inativam ao microrganismos aderidos
EFICIÊNCIA DO SANITIZANTE
Depende dos microrganismos envolvidos, das condições da
aderência e desenvolvimento e características do biofilme.
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Atualmente, vários métodos são usados na detecção e monitoramento da 
carga microbiana de superfícies envolvidas na produção de alimentos.
AVALIAÇÃO DE BIOFILME NA
INDUSTRIA DE ALIMENTOS
As técnicas de microscopia eletrônica apresentam alto poder de
resolução e comprimento de onda muito curto (0,5 A) de feixe de
elétrons, permitindo observar as amostras em aumentos maiores
quando comparado com a microscopia óptica comum
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Fonte: Esper, 2010
Controle/ Prevenção
A estratégia número um de controle é a prática de adequados
procedimentos de higiene industrial, com finalidade de remover
resíduos e células de micro-organismos de superfícies, impedindo o
inicio de todo o processo.
Prevenção
O melhor caminho para controlar os biofilmes baseia-se na prevenção
de seu desenvolvimento
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O tipo do material usado nos equipamentos deve ser de fácil limpeza e 
resistência a corrosão. 
É difícil erradicar um biofilme utilizando um único tipo de tratamento 
ou um único desinfetante ou detergente. 
Prevenção
Desenho correto das superfícies dos equipamentos em contato com 
os alimentos. 
Os equipamentos devem ser desmontáveis facilmente para a limpeza 
ou que possam ser limpos sem ter que desmonta-los
Boas Práticas e Sistema APPCC
A implantação de sistemas de qualidade como:
• Boas Práticas de Fabricação (BPF)
• Sistema de Análises de Perigos e Pontos Críticos de Controle
(APPCC)
São ferramentas eficazes para garantir a produção de alimentos
seguros, simplificando as ações de segurança dos alimentos,
indicando operações críticas e chaves do processo e oferecendo
formas eficientes para controlá-las e monitorá-las.
Possibilitando, portanto, também prevenir a formação de biofilmes.
Prevenção
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Referências
ANDRADE, N. J.; PINTO, C. L. O.; LIMA, J. C. Adesão e formação de biofilmes microbianos. In: ANDRADE, N.
J. Higiene na Indústria de Alimentos - Avaliação e controle da adesão e formação de biofilmes bacterianos.
São Paulo (SP): Varela. 410p, 2008.
SHI,X.;ZHU. X. Biofilm formation and food safety in food industries. Trends in Food Science and Technology.
doi:10.1016/j.tifs.2009.01.054,2009
XAVIER,J.B., PICIOREANU,C., ALMEIDA,J.S., VAN LOOSDRECHT, M.C.M. Monitorização e modelação da
estrutura de biofilme. Boletim de Biotecnologia, 2005.
WATNICK, P.; KOLTER, R. Minireview – Biofilm, city of microbes. Journal of Bacteriology, v.182, p. 2675-2679,
2000.
COSTERTON, J.W.; LEWANDOWSKI, Z.; CALDWELL, D.E.; KORBER, D.R.; LAPPIN-SOCOTT, H.M. Microbial
Biofilms. Ann. Rev. Microbiol, v. 49.p.711-745, 1995.
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