Aula 4 - Controle de Crescimento Microbiano

Prévia do material em texto

CONTROLE DO CRESCIMENTO 
 MICROBIANO 
1 
Profa. Patrícia Gomes Cardoso 
Crescimento Bacteriano 
Aumento do número de células 
2 
Taxa de Morte Microbiana 
Morte Microbiana: perda da capacidade de reprodução 
Curva de morte logarítmica de esporos bacterianos expostos a 5% de uma 
solução de fenol em uma temperatura constante 3 
Valor D ou tempo de redução decimal 
Tempo, em minutos, em que 90% de uma população de bactérias 
em uma dada temperatura serão mortas. 
Tempo em minutos 
N
ú
m
e
ro
 d
e
 s
o
b
re
v
iv
e
n
te
 (
e
s
c
a
la
 lo
g
a
rí
tm
ic
a
) 
 106 
 105 
 104 
 103 
 102 
 101 
 100 
85°C 
4 
5 
PMT- Ponto de Morte Térmica 
Menor temperatura em que todos os microrganismos em uma suspensão 
líquida são mortos em 10 minutos. 
 
TMT-Tempo de Morte Térmica 
Período mínimo de tempo em que todas as bactérias em uma cultura 
líquida serão mortos em uma dada temperatura. 
6 
7 
Modos de ação dos agentes antimicrobianos 
• Alteração da Permeabilidade de Membrana 
 
• Danos à Parede Celular 
 
• Danos a Proteínas 
 
• Danos a Ácidos Nucléicos 
8 
9 
Fatores que influenciam a efetividade dos 
 tratamentos antimicrobianos 
1- Número e idade dos microrganismos 
2- Características dos microrganismos 
presentes 
3- Tempo de exposição ao agente 
antimicrobiano 
4- Temperatura em que os microrganismos são 
expostos ao agente antimicrobiano 
5- Natureza do material que contém os 
microrganismos 
6- Concentração do agente antimicrobiano 
7- pH do meio de tratamento 
 
10 
11 
Controle do crescimento microbiano 
Histórico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Saúde humana (Médicina, Odontologia, Farmácia) e Saúde animal 
 
 
 
 
 
 12 
Indústria de Alimentos e 
Laboratórios de manipulação de 
microrganismos 
13 
Controle = destruição, inibição ou remoção 
Destruição: esterilização 
Inibição: refrigeração, congelamento 
Remoção: filtração 
 
Esterilização: É a destruição de todos os microrganismos, todas as 
formas de vida (vegetativa e esporulada). É um processo absoluto de 
controle microbiano. 
 
Esterilização Comercial: Tratamento de calor suficiente para matar 
os endosporos do Clostridium botulinum em alimentos enlatados. 
 
Desinfecção: É a destruição dos microrganismos patogênicos, sem que 
haja necessariamente a destruição de todos os organismos viáveis. 
Anti-Sepsia: É o controle microbiano de uma superfície corporal. A 
substância utilizada não deve injuriar células e demais componentes 
teciduais. 
 
Terminologia relacionada ao controle do 
crescimento microbiano 
14 
Degerminação: Remoção dos microrganismos de uma área limitada, 
como o local em torno de uma injeção na pele. 
 
Sanitização: Tratamento destinados a reduzir as contagens 
microbianas nos utensílios alimentares até níveis seguros de saúde 
pública. 
 
Assepsia: Conjunto de procedimentos e atitudes que visam a impedir a 
penetração de microrganismos em um local em que não existam, bem 
como evitar que outros sejam levados para uma área já contaminada. 
 
Séptico: Contaminado por microrganismos. 
Asséptico: Isento de microrganismos. 
 
Bactericida: É um agente que mata bactérias. De modo similar, os 
termos fungicida, viricida e esporocida se referem a agentes que 
matam os fungos, vírus e esporos, respectivamente. 
 
Bacteriostáticos: É um agente que inibe o crescimento de bactérias. 
De maneira semelhante, fungistático descreve o agente que inibe o 
crescimento de fungos. 
 
15 
Métodos usados no controle do 
crescimento microbiano 
Métodos Físicos 
-Temperatura 
-Radiação 
-Filtração 
-Ressecamento (Desidratação) 
-Pressão Osmótica 
 
Métodos Químicos 
-Compostos Orgânicos (Fenol e Compostos Fenólicos, Álcoois, 
Compostos de Amônio Quaternário ) 
-Halogênios 
-Metais Pesados e seus compostos 
-Outros (Peroxigênios, Quimioesterilizantes Gasosos, Agentes de 
superfície, Biguanidas, Antibióticos) 
- Prevenir a transmissão de doenças 
- Evitar a decomposição de alimentos 
- Evitar a contaminação da água e do ambiente 
16 
Calor Úmido 
 
Vapor de água sob pressão: Autoclave 
Mecanismo de ação: desnaturação das proteínas 
Todas as formas vegetativas e endósporos são mortos pelo 
calor úmido do vapor. 
Aplicação: meios de cultura, soluções, materiais contaminados, 
etc...Usa temperatura de vapor de 121o C e o tempo de 
esterilização variável. 
 
Água em ebulição (100oC) 
Mecanismo de ação: desnaturação de proteínas 
Mata somente as formas vegetativas não destruindo alguns 
endósporos, por isso não é considerado um método de 
esterilização. 
Aplicação: pratos, jarras, equipamentos variados 
 
17 
18 
Autoclaves 
19 
 
 
20 
21 
Calor úmido 
Pasteurização 
Mecanismo de ação: desnaturação de proteínas 
Desenvolvido por Pasteur em 1860. Mata todos os patógenos e a 
maioria dos não patogênicos. Utiliza aquecimento lento a uma 
temperatura menor que aquela usada na autoclave, seguido de 
um resfriamento rápido. 
Leite: Método “batch”- 62,8o C por 30 minutos ou Método 
HTST: 71,7o C por 15 segundos (Pasteurização de alta 
temperatura e curto tempo); Método UHT: 74 a 140°C 1 a 5 
s (esterilização comercial) 
Aplicação: indústria de laticínios, bebidas fermentadas, etc. 
 
Tindalização 
 Mecanismo de ação: desnaturação de proteínas 
 Utiliza aquecimento 60 a 90°C repetido 2 a 3 dias consecutivos. 
Aplicação: soluções sensíveis ao calor como vitaminas, 
antibióticos, etc. 
 
22 
Leite esterilizado na própria embalagem 
Leite esterilizado segue 
para pré fermentação 
recebendo cultura de 
Lactobacillus casei 
23 
Calor Seco 
Estufa 
Mecanismo de ação: oxidação de proteínas, compostos 
orgânicos. Utiliza temperatura alta e tempo de exposição 
maiores que nos métodos de calor úmido. 2 horas a 160o C. 
Aplicação: Vidrarias, metais, material cirúrgico, odontológico. 
 
Incineração 
Método muito efetivo de esterilização que utiliza calor 
direto sobre o material contaminado. 
Aplicação: alças de inoculação, copos de papel, curativos 
contaminados carcaças de animais, etc. 
 
24 
Capela de Fluxo 
Bico de Bunsen 
Estufa 
Incineração 25 
Baixas Temperaturas 
Refrigeração Comum 
Mecanismo de ação: redução das reações químicas e 
possíveis alterações nas proteínas. 
Efeito bacteriostático, porém alguns microrganismos 
psicrófilos crescem. 
Aplicação: Conservação de alimentos, drogas e culturas 
Congelamento 
Mecanismo de ação: redução das reações químicas e 
possíveis alterações nas proteínas. 
Método efetivo de manutenção de culturas. 
Aplicação: Conservação de alimentos, drogas e culturas 
 
26 
Ressecamento ou Desidratação ou Dessecação 
Mecanismo de ação: interrupção do metabolismo 
Redução da água disponível para o microrganismo. Ação 
primariamente bacteriostática (microrganismos permanecem 
viáveis). 
Aplicação: conservação dos alimentos (frutas secas, charques, 
peixe salgado, gelatinas, compotas, doces, pães e grãos em 
geral, alimentos desidratados 
 
Liofilização 
É um processo em que a célula sofre uma desidratação seguida 
de um congelamento rápido, com o objetivo de manter o 
microrganismo viável (desidratação rápida sob baixa 
temperatura e vácuo) 
 
27 
Radiações 
28 
Radiação ionizante 
Mecanismo de ação: destruição do DNA 
Possui comprimento de onda mais curto, apresentando assim 
maior energia. Ex: raios gama, raios x, feixes de elétrons de alta 
energia. Efeito de ionização da água formando radicais livres 
que reagem com componentes da célulamicrobiana. 
Aplicação: produtos farmacêuticos e suprimentos médicos e 
dentários, alimentos (Irradiado ≠ radioativo ) 
 
Radiação não-ionizante 
Mecanismo de ação: lesão no DNA pela luz ultravioleta. Possui 
comprimento de onda maior, porém menor energia que os raios 
ionizantres. 
Aplicação: Controle de ambiente fechado, superfícies 
29 
Produto Vida útil sem 
irradiação 
Vida útil com 
irradiação 
Alho 4 meses 10 meses 
Arroz 1 ano 3 anos 
Banana 15 dias 45 dias 
Batata 1 mês 6 meses 
Cebola 2 meses 6 meses 
Farinha 6 meses 2 anos 
Legumes e Verduras 5 dias 18 dias 
Papaia 7 dias 21 dias 
Manga 7 dias 21 dias 
Milho 1 ano 3 anos 
Frango refrigerado 7 dias 30 dias 
Filé de pescada 
refrigerado 
5 dias 30 dias 
Morango 3 dias 21 dias 
Laboratório de Irradiação de Alimentos e Radioentomologia - CENA/USP 
30 
Morangos 
25 dias após tratamento estocados a 3°C 
Controle 
(0 KGy) 
Irradiado 
(1 KGy) 
Irradiado 
(1,5 KGy) 
Aquecido 10 min 
Controle 
Aquecido 10 min 
+ Irradiado (1 KGy) 
31 
Efeito da exposição de uma cultura 
de Serrátia marcescens a luz 
ultravioleta 
Lado exposto Lado protegido 
Radiação não-ionizante - UV 
32 
Filtração 
Mecanismo de ação: Separação das bactérias do líquido de 
suspensão 
Aplicação: útil para esterilizar líquidos (toxinas, enzimas 
vitaminas, antibióticos) que são destruídos pelo calor. Filtros de 
partícula de ar de alta eficiência podem ser usados em salas de 
cirurgias-filtros HEPA (high efficiency particulate air). Existem 
membranas de filtração que apresentam poros de diâmetro 
variável; Este método pode ser usado para esterilizar ou separar 
grupos de microrganismos. Diâmetro dos poros 
= 0,22 m 
33 
34 
Pressão Osmótica 
Mecanismo de ação: plasmólise, perda de água das células 
microbianas. 
Aplicação: conservação de alimentos. Altas concentrações de sal 
ou açúcar. Fungos e Bolores são menos sensíveis a baixa 
umidade e alta pressão osmótica; 
Atmosfera Controlada 
Método usado principalmente na conservação de alimentos. Os 
alimentos são embalados em qualidades e quantidades de gases 
que inibem ou matam microrganismos indesejáveis. 
35 
Métodos químicos usados no controle do 
crescimento microbiano 
-Agentes químicos são usados para controlar o crescimento de 
microrganismos em tecidos vivos (lesões e infecções) e objetos 
inanimados (utensílios, bancadas, etc); 
 
-Dificilmente esterilizam materiais (depende da concentração); 
 
-Ação dos agentes químicos é diferente para cada microrganismo; 
 
-Existem centenas de produtos diferentes; 
 
-São utilizados no lar doméstico, escolas, indústrias, hospitais, etc; 
 
-Deve-se ler com atenção o rótulo dos produtos e seguir as 
recomendações do fabricante; 
 
-Alguns são tóxicos e devem ser manipulados por pessoas treinadas. 
 36 
Características de um agente químico ideal 
1- Atividade antimicrobiana 
2- Solubilidade 
3- Estabilidade 
4- Ausência de toxidade a humanos e animais 
5- Homogeneidade 
6- Inativação mínima por material estranho 
7- Atividade em temperatura ambiente ou corporal 
8- Poder de penetração 
9- Ausência de poderes corrosivos e corantes 
10- Inodoro ou odor agradável 
11- Capacidade detergente 
12- Disponibilidade e baixo custo 37 
Principais agentes químicos antimicrobianos 
Fenol 
Mecanismo de ação: Alteração da permeabilidade da 
membrana e desnaturação de proteínas. Bacteriostáticos 
ou bactericidas (depende da concentração). 
Foi um dos primeiros compostos químicos usados como 
anti-séptico. Uma solução aquosa de fenol a 5% mata 
rapidamente as formas vegetativas dos microrganismos, 
porém os esporos são mais resistentes. É tóxico e 
apresenta odor desagradável. 
Aplicação: hospitalar 
 
Hexaclorofeno- Anti-séptico.Desinfetante 
 derivado halogenado do fenol, que 
possui atividade bacteriostática e 
detergente. Indicado para lavagem cirúrgica. 
Limpeza e desinfecção da pele. 
No controle de focos de infecção ou 
sepsis nosocomiais de bactérias 
Gram-positivas quando outros métodos fracassam. 38 
Formaldeído 
É um gás estável em altas concentrações e temperatura. Amplo 
espéctro de ação. Extremamente tóxico, odor forte e irritante 
deixando resíduos tóxicos em equipamentos. É considerado 
carcinogênico. Perde atividade na presença de matéria orgânica. 
Mecanismo de ação: Inativa proteínas e ácidos nucléicos das células 
microbianas. Tem ação lenta. Quando em concentração de 5%, 
necessita de 6 a 12 horas para agir como bactericida e de 18 horas, a 
8%, para agir como esporicida. 
 Aplicação: equipamentos, cateteres, 
 drenos e tubos de borracha, náilon, 
 teflon, PVC e poliestireno, laparoscópios, 
 artroscópios e ventriloscópios, enxertos 
 de acrílico. Fixar os tecidos e evitar a 
 sua degradação durante a realização da 
 dissecação. 
Esterilização de baixa 
temperatura a vapor e 
formaldeído. 
 39 
Glutaraldeído 
É um líquido oleoso e incolor. É bactericida, viricida, fungicida e 
esporicida (solução aquosa 2%). 
Mecanismo de ação: Sua ação é devida a alquilação de grupos sulfidrila 
e hidroxila , carboxila e amino dos constituintes celulares 
Aplicação: enxertos de acrílico, cateteres, drenos e tubos de 
poliestireno, endoscópios, conexões de respiradores, equipamentos de 
terapia respiratória, dialisadores, tubos de espirometria e outros 
(tempo de exposição de 30 minutos). Não é usado como desinfetante 
de superfície por seu custo elevado e sua alta toxidade. Após a 
esterilização o enxague cuidadoso é muito importante para se evitar 
reações nos pacientes decorrentes de resíduos de glutaraldeído. 
 
A suspensão do uso do glutaraldeído a 2% 
se deu de forma cautelar devido ao 
aumento de infecções por Mycobacterium, 
em procedimentos cirúrgicos principalmente 
de vídeo cirurgia 
40 
Biguanidas (Clorexidina) 
Composto sintético derivado de uma bis-biguanida. 
Mecanismo de ação: modificações citológicas que afetam sua permeabilidade da 
célula microbiana. Ativa em baixas concentrações contra de bactérias Gram-
positivas e Gram-negativas, aeróbicas e anaeróbicas e fungos. Isenta de 
toxicidade e efeitos corrosivos. 
Aplicação: Aditivo nas rações de aves, suínos e bovinos (Dicloridrato de 
Clorexidina), age como estabilizador da microbiota intestinal com a finalidade 
de melhorar a absorção dos nutrientes; Desinfecção de instalações, 
equipamentos, embalagens, carros e caminhões de transporte; Sanitização de 
Abatedouros, Frigoríficos, Laticínios e outras Indústrias de Alimentos 
(fabricação e conservação de queijos, preservação de frutas frescas e sucos 
naturais). Desinfetante Hospitalar, Odontológico e Cosmético; Tratamento das 
infecções gengivais e cirurgias odontológicas e conservantes nos cremes 
cosméticos. Desinfecção de paredes e tetos de armazéns e silos de grãos na 
prevenção de fungos; Água de refrigeração; Desinfecção nas torres de 
resfriamento de ar condicionado. 
41 
Halogênios 
São fortes agentes oxidantes, sendo altamente reativos e por isso 
destroem componentes vitais dos microrganismos 
Iodo: um dos mais antigos e eficientes antimicrobianos; anti-séptico, 
esporicida, fungicida, viricida e amebicida; usado também na 
desinfecção de águas, sanificação de utensílios. Anti-séptico (tintura 
ou iodóforo). O iodo se combina ao aminoácido tirosina, um componente 
de muitas enzimas e outras proteínascelulares, inibindo a função 
proteíca. Também oxida os grupos sulfidrila (-SH) de certos 
aminoácidos que são importantes para manter a estrutura das 
proteínas. 
Cloro: usado na purificação de águas e piscinas, desinfecção de 
equipamentos, utensílios, superfícies, etc. Hipoclorito de sódio 
(alvejante) quando adicionado em água sofre hidrólise formando ácido 
hipocloroso que a seguir forma agentes oxidantes que lesaram as 
células microbianas. 
 
42 
Álcoois 
Líquido incolor e volátil obtido a partir da destilação de suco de frutas 
fermentado, como o da uva, ou de açúcares de féculas, sementes e 
cana. 
Mecanismo de ação: Desnaturação de proteínas e dissolução de 
lipídeos. Utilizados como anti-sépticos de tecidos ou desinfetantes de 
utensílios e superfícies. Pode ser usado na concentração de 90 e 70%. 
anti-sepsia das mãos, a desinfecção do ambiente e de artigos médico-
hospitalares. 
Vantagens: baixo custo, fácil aplicabilidade e toxicidade reduzida. Em 
geral, o álcool isopropílico é considerado mais eficaz contra bactérias, 
enquanto o álcool etílico é mais potente contra vírus. 
Gaze embebida em álcool isopropílico a 70% para assepsia sendo adequada 
para anti-sepsia dos pontos de aplicação de injeção e punção, e assepsia de 
frasco e ampola. 43 
Ácido peracético 
O ácido peracético é uma formulação composta de peróxido de 
hidrogênio e ácido acético, com características fortemente oxidantes. 
Mecanismo de ação: interrupção das ligações sulfidrila (−SH) e 
ditiólica (S−S). A vantagem do produto é que o resíduo de sua 
aplicação é a água e ácido acético, que não são tóxicos e não 
comprometem grande parte dos produtos, principalmente da indústria 
de alimentos. 
Aplicação: Desinfecção equipamentos de processamento de alimentos. 
A forte característica oxidativa possibilita a remoção da sujidade 
(age mesmo na presença da matéria orgânica) e boa parte dos 
biofilmes. Baixa toxicidade e boa estabilidade. Utiliza-se 
equipamentos automáticos com ácido peracético para 
esterilizar/desinfetar artigos termosensíveis passíveis de imersão 
(endoscópios de fibras ópticas). O equipamento é computadorizado. O 
processo de esterilização dura 20 min em temperatura entre 50° a 
56°C. 
 
 
44 
Peróxido de Hidrogênio 
O peróxido de hidrogênio, água oxigenada, H2O2, possui baixa 
toxicidade, e não é inativado por matéria orgânica. 
Mecanismo de ação: Agente fortemente oxidante atuando em 
diversos mecanismos de degradação de aminoácidos através da 
formação de radicais livres, ataca também membranas lipídicas e 
DNA. Diferentemente do glutaraldeído não requer ativação e não 
possui odor irritante. 
Aplicação: baixa concentração (3-9%) em muitos produtos domésticos 
como clareador da roupa e cabelo. Agente esterilizante de filtros e 
tubulações na industria de alimentos. Na área médica é usado como 
desinfetante, anti-séptico de feridas. 
 
45 
Detergentes (Quaternários de Amônio) 
Os quaternários de amônia são substâncias surfactantes ou 
detergentes catiônicas com propriedade germicida, sendo derivados 
orgânicos da amônia. São ativos particularmente contra bactérias 
Gram positivas, mas falham contra Gram negativos, sendo a P. 
aeruginosa, E. coli e Salmonella typhimurium resistentes à sua ação. 
Mecanismo de ação: Desnaturam proteínas das células e lesam a 
membrana citoplasmática. Bactericidas, desinfetante e sanificante. 
Aplicação: Anti-sépticos, remoção mecânica, indústria de laticínios, 
frigoríficos, desinfecção de artigos semi-críticos e não críticos 
médico-hospitalares e odontológicos. 
Sabões: pouco valor anti-séptico (mais 
importante na remoção mecânica através da 
esfregação 
46 
Metais pesados: Mercúrio, Chumbo Zinco, Prata e Cobre 
Mecanismos de ação: íons de metal se combinam com os grupos 
sulfidrilas nas proteínas celulares ocorrendo a desnaturação. 
Mercúrio: Controle de infecções; usados com cuidado devido a toxidez 
e alto poder de corrosão. 
Prata: Nitrato de Prata é usado para evitar infecções oculares em 
recém nascidos. 
Cobre: Sulfato de Cobre é usado para controlar o crescimento de 
algas verdes em piscinas e aquários. 
Zinco: Cloreto de Zinco é um dos ingredientes usados em soluções de 
gargarejo e também usado como antifúngico em tintas. 
Produto para pintura que contem o íon de prata 
com ação antimicrobiana 
47 
Esterilizantes Químicos 
Óxido de etileno 
É um gás muito usado na esterilização de utensílios médicos. 
Mecanismo de ação: Inativação de proteínas celulares. Altamente 
tóxico, inflamável, irritante aos olhos e mucosa, alto poder de 
penetração. 
Aplicação: produtos médico-hospitalares que não podem ser expostos 
ao calor ou a agentes esterilizantes líquidos: instrumentos de uso 
intravenoso e de uso cardiopulmonar em anestesiologia, aparelhos de 
monitorização invasiva, instrumentos telescópios (citoscópios, 
broncoscópios, etc.), materiais elétricos (eletrodos, fios elétricos), 
máquinas (marcapassos, etc.), motores e 
bombas, e muitos outros.O material fica estéril 
por aproximadamente 5 anos (embalagem). 
Baixa velocidade de ação sobre os 
microrganismos necessitando de várias horas 
de exposição, além de ter um custo elevado. 
48 
49 
50 
51 
Conservantes químicos (Cuidado!!!) 
Adicionados para prevenir a decomposição dos alimentos e o 
crescimento de patógenos. Benzoato de sódio (margarinas, molhos, 
marmeladas, licores, sucos de frutas e refrigerantes); ácido sórbico (Pizzas 
pré-assadas, pizzas congeladas, molho de tomate, margarina, queijos de espalhar, 
recheios, iogurte); propionato de cálcio (preparações de pães, massas 
frescas, mix para panificação, bolos, panetones e em rações animais); 
metabissulfito de sódio (é um agente redutor, apresenta um efeito inibidor 
da proliferação de microrganismos, propriedade que, aliada a de ser 
antioxidante, resulta em sua ampla utilização pelo setor alimentício); sais de 
cura: nitrato e nitrito de sódio (produtos cárneos) Bioconservantes: 
antibióticos, bacteriocinas, ácido lático e ácido acético.... 
52 
Antimicrobianos produzidos por microrganismos 
São substâncias químicas produzidas por certos microrganismos 
que matam ou inibem outros microrganismos. São usados 
principalmente no tratamento de doenças, porém dois 
antimicrobianos naturais tem sido utilizado na conservação de 
alimentos: 
Nisina- adicionada ao queijo para inibir o crescimento de certas 
bactérias da deterioração. 
Natamicina (pimaricina)- Antimicótico produzido por Streptomyces 
Natalensis adicionada principalmente no queijo. 
Aumento de bactérias resistentes! 
53 
54 
55 
56 
57 
Mecanismos que as bactérias podem se tornar 
resistentes aos antibióticos 
58 
 
Resistência aos antimicrobianos via 
plasmídeos 
59