Métodos de controle físico e químico de microorganismos

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Métodos de controle físico e químico de microorganismos
Vanessa Nogueira
Mestranda em Tecnologia Ambiental - UFF
Introdução
		O controle científico do crescimento microbiano começou somente há cerca de 100 anos;
		Pasteur levou os cientistas a acreditarem que microrganismos eram a causa
 possível de doenças.
	Na metade do século XIX iniciaram as primeiras práticas de controle microbiano em procedimentos médicos – lavagem das mãos e técnicas cirúrgicas assépticas.
PRINCÍPIOS DO CONTROLE MICROBIANO
 Esterilização: É a destruição de todas as formas de vida microbiana, incluindo endosporos (formas de vida mais resistentes).
 Esterilização comercial: É o tratamento de calor suficiente para matar os endosporos do Clostridium botulinum nos alimentos enlatados de forma a não degradar os alimentos.
Introdução
Desinfecção: É a destruição dos patógenos vegetativos (não formadores de endosporos), o que não é igual a esterilidade completa – superfícies e substância inerte.
Anti-sepsia: É a destruição dos patógenos vegetativos em tecido vivo.
 Degerminação: É a remoção mecânica dos micróbios de uma área limitada.
 Sanitização: É o tratamento destinado a reduzir as contagens microbianas nos utensílios alimentares até níveis seguros, minimizando as chances de transmissão de doença de um usuário para outro .
Introdução
		Os nomes dos tratamentos que causam a morte direta dos micróbios possuem o sufixo – CIDA (significa morte):
GERMICIDA – mata todos os microrganismos
FUNGICIDA – mata os fungos
BACTERICIDA – mata as bactérias
VIRICIDA – inativa os vírus
E assim por diante...
Introdução
		Outros tratamentos inibem o crescimento e multiplicação dos microrganismos – seu nome tem o sufixo – STÁTICO ou – STASE (significa parar).
Introdução
 BACTERIOSTÁTICO – inibe o desenvolvimento bacteriano, porém uma vez que o agente é removido, o crescimento pode ser retomado
TAXA DE MORTE MICROBIANA
		Quando as populações microbianas são aquecidas ou tratadas com substâncias químicas elas normalmente morrem em uma taxa constante...
Se uma população de 1 milhão de células bacterianas é tratada por 1 minuto e 90% da população morre, temos então 100.000 células...se novo tratamento é realizado por mais 1 minuto, 90% dos sobreviventes anteriores morrem, isto é sobra apenas 10.000 células vivas...e assim por diante.
Se a curva de mortalidade é plotada logaritmicamente, observa que a taxa de morte é constante.
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
Nº DE MICRÓBIOS – quanto mais micróbios existem no início, mais tempo leva para eliminar a maior parte da população;
 CARACTERÍSTICAS MICROBIANAS – os endósporos são difíceis de eliminar, e mesmo os micróbios em forma vegetativa exibem uma variação considerável em sua sensibilidade aos métodos de controle; bactérias gram (-), principalmente do gênero Pseudomonas, apresentam resistência natural aos meios físicos de controle microbiano.
FATORES QUE INFLUENCIAM A EFETIVIDADE DOS TRATAMENTOSANTIMICROBIANOS
TEMPO DE EXPOSIÇÃO – tratamentos de calor e radiação são muito dependentes do tempo; os agentes químicos necessitam de ação prolongada para que os endósporos sejam afetados;
INFLUÊNCIAS AMBIENTAIS – a presença de matéria orgânica (sangue, saliva, fezes) inibe a ação dos antimicrobianos químicos; meio em suspensão (com gorduras e proteínas) tende a proteger as bactérias; pH é fator importante, pois o calor é mais eficiente em pH ácido;
		Mesmo na Idade da Pedra é provável que os seres humanos já utilizassem algum método físico de controle microbiano para preservar alimentos;
A secagem e o uso do sal (pressão osmótica) provavelmente estiveram entre as técnicas iniciais;
Ao selecionar os métodos de controle deve-se considerar:
- calor pode inativar vitaminas e antibióticos
- látex e borracha podem ser danificados com o calor
- considerações econômicas:
 descartáveis X vidraria reutilizável
MÉTODOS FÍSICOS DE CONTROLE
MICROBIANO
Métodos Físicos de Controle Microbiano
CALOR
O CALOR USADO NA ESTERILIZAÇÃO PODE SER APLICADO EM DUAS DIFERENTES FORMAS:
CALOR ÚMIDO: fervura, vapor de fluxo livre, autoclave, pasteurização e UHT.
CALOR SECO: chama direta e ar quente (incubadora).
A resistência ao calor varia entre as diferentes formas de micróbios
PONTO DE MORTE TÉRMICA: 	é a menor temperatura em que todos os microrganismos em uma suspensão líquida serão mortos.
TEMPO DE MORTE TÉRMICA: período mínimo em que todos os microrganismos são mortos em uma cultura líquida, em uma dada temperatura.
TEMPO DE REDUÇÃO DECIMAL: tempo em minutos em que 90% de uma população, em uma dada temperatura serão mortos.
Métodos Físicos de Controle Microbiano
Calor úmido: Fervura ou fluxo de vapor
• Ação: Desnaturação das proteínas.
• Mata os patógenos bacterianos vegetativos e fungos, e quase todos os vírus, dentro de 10 minutos e é menos efetivo em esporos bacterianos.
• É utilizado para esterilizar equipamentos variados, latas para acondicionamento de alimentos.
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FERVURA
(100ºC – ao nível do mar)
Mata as formas vegetativas de bactérias, quase todos os vírus, fungos e seus esporos em 10 minutos.
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VAPOR DE FLUXO LIVRE
Vapor não pressurizado
(temperatura semelhante à fervura =100ºC ao nível do mar)
Os endósporos bacterianos e alguns vírus não são mortos, ou necessitam de tempo maior de ação para morte.
A FERVURA E O VAPOR DE FLUXO LIVRE NÃO SÃO PROCEDIMENTOS CONFIÁVEIS DE ESTERILIZAÇÃO.
Métodos Físicos de Controle Microbiano
AUTOCLAVE
Ação: Desnaturação de proteínas.
Todas as células vegetativas e seus esporos são mortos em cerca de 15 minutos quando são submetidos a 15 psi de pressão (121ºC).
É utilizado para meios microbiológicos, soluções,equipamentos e outros itens que podem suportar temperatura e pressão.
Métodos Físicos de Controle Microbiano
Autoclave vertical
Métodos Físicos de Controle Microbiano
Autoclave horizontal
PASTEURIZAÇÃO
 Ação: Desnaturação de proteínas.
 É o tratamento de calor utilizado no leite para matar todos os patógenos e quase todos os não patogênicos (72ºC por 15 seg).
 É utilizado no leite, creme e certas bebidas alcoólicas.
Métodos Físicos de Controle Microbiano
Pasteurização lenta: em que se aplicam temperaturas mais baixas durante maior tempo (65°C por 30 minutos).
Pasteurização rápida: quando se aplicam temperaturas mais altas (75°C) durante alguns segundos - HTST (High Temperature and Short Time) ou "alta temperatura e curto tempo".
Pasteurização muito rápida: quando a temperatura vai de 130°C a 150°C, durante três a cinco segundos – UHT (Ultra High Temperature) ou "temperatura ultra-elevada
Métodos Físicos de Controle Microbiano
 Calor seco: Esterilização com ar quente
• Ação: Efeito de oxidação.
• Necessita de temperaturas de 170ºC durante 2h.
• É utilizado para vidraria de laboratório.
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CHAMA DIRETA
Ação: Efeito de oxidação,queimando os contaminantes até se tornarem cinzas.
Utilizados em alças de inoculação.
INCINERAÇÃO
Ação: Efeito de oxidação, queimando os contaminantes até se tornarem cinzas.
Copos de papel, carcaças de animais.
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FILTRAÇÃO
Passagem de líquido ou gás através de um material semelhante a uma tela com poros pequenos o suficiente para reter os microrganismos.
Usada para esterilização de materiais sensíveis ao calor: meios de cultura, enzimas, vacinas, antibióticos
 Ação: Separação
das bactérias do líquido de suspensão.
 Ocorre a passagem de um líquido ou gás através de um material semelhante a uma tela que aprisiona os micróbios.
 É utilizado para esterilizar líquidos como toxinas, vacinas, enzimas e soluções antibióticas que são destruídos pelo calor.
Métodos Físicos de Controle Microbiano
Uso de filtros de membrana
Composição:
ésteres de celulose ou polímeros plásticos 0,22 e 0,45 μm de porosidade.
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Uso de bomba à vácuo: 
	O vácuo é criado para auxiliar a gravidade a puxar o líquido através do filtro
Métodos Físicos de Controle Microbiano
	FILTROS DE PARTÍCULAS DE AR DE ALTA EFICIÊNCIA (HEPA – High Efficiency Particulate Air)
Uso em salas cirúrgicas e ocupadas por pacientes queimados – redução de infecções.
Removem quase todos (99,9%) dos microrganismos maiores que 0,3 μm de diâmetro.
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BAIXAS TEMPERATURAS
O efeito depende do microrganismo e da intensidade da aplicação.
Temperaturas de 0 a 7ºC a taxa metabólica da maioria dos microrganismos é reduzida – efeito Bacteriostático
Refrigeração
 Ação: Redução das reações químicas e possíveis alterações nas proteínas.
 Tem efeito bacteriostático.
 É utilizado para a conservação dos alimentos, drogas e culturas.
Métodos Físicos de Controle Microbiano
Psicróficlos ainda crescem lentamente em temperaturas de refrigerador – alteram o aspecto e sabor dos alimentos.
Patogênicos não crescem em temperaturas de refrigerador
Métodos Físicos de Controle Microbiano
Temperaturas baixas (abaixo do ponto de congelamento) obtidas RAPIDAMENTE tendem a tornar os micróbios dormentes – não necessariamente os mata.
O congelamento LENTO é mais nocivo – os cristais de gelo que se formam e crescem rompem a estrutura celular e molecular dos microrganismos.
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CONGELAMENTO PROFUNDO
 Ação: Redução das reações químicas e possíveis alterações nas proteínas.
 É efetivo para conservar culturas microbianas, com congelamento rápido a -50 e -95ºC.
 É utilizado para conservação de alimentos, drogas e culturas.
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.
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RESSECAMENTO
 Ação: Interrupção do metabolismo.
 Envolve a remoção de água dos micróbios.
 Tem efeito bacteriostático.
 É utilizado na conservação de alimentos.
A resistência das células vegetativas ao ressecamento varia com a espécie e o ambiente do organismo. Bactéria da gonorréia – pode suportar o ressecamento por cerca de 1 hora.
Bactéria da tuberculose – pode permanecer viáveis por meses
Endósporos bacterianos podem sobreviver
por séculos.
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PRESSÃO OSMÓTICA
Ação: Plasmólise.
 Resulta na perda de água das células microbianas.
 É utilizado na conservação dos alimentos.
Uso de altas concentrações de sais e açúcares.
Criam um ambiente hipertônico que ocasiona a saída da água da célula microbiana
Métodos Físicos de Controle Microbiano
RADIAÇÃO
		
		Tem vários efeitos sobre as células, dependendo de seu comprimento de onda, intensidade e duração.
Há dois tipos de radiação:
 - Ionizante: raios gama, raio X e feixes de elétrons de alta energia
 - Não ionizante: luz ultravioleta (UV)
.
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IONIZANTE
 Ação: Destruição do DNA por raios gama e feixe de elétrons de alta energia.
 Método não utilizado na esterilização de rotina.
 Utilizado para esterilização de superfície de alimentos.
 NÃO IONIZANTE
Ação: Lesão ao DNA pela luz ultravioleta com lâmpada UV.
 É uma radiação não muito penetrante.
 É utilizado para controle de ambiente fechado
Métodos Físicos de Controle Microbiano
Não ionizante
Métodos Físicos de Controle Microbiano
MÉTODOS QUÍMICOS DE CONTROLE
MICROBIANO
São usados para controlar o crescimento de micróbios em TECIDOS VIVOS e OBJETOS INANIMADOS.
Com poucos agentes se obtêm a esterilidade – somente há redução das populações microbianas em níveis seguros.
Um problema é a seleção de um agente, pois nenhum desinfetante será apropriado para todas as circunstâncias.
Métodos Químicos de Controle Microbiano
PRINCÍPIOS DA DESINFECÇÃO EFETIVA:
Ler o rótulo do produto: quais grupos microbianos é capaz de controlar e a concentração de uso;
Natureza do material a ser desinfetado (pH e
matéria orgânica);
Contato microrganismo X desinfetante;
Temperatura de ação (quanto maior melhor a
ação).
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TIPOS DE DESINFETANTES
Métodos Químicos de Controle Microbiano
FENOL E COMPOSTOS FENÓLICOS
Fenol
Ação: Ruptura da membrana plasmática, desnaturação de proteínas e desativação de enzimas.
 Raramente usado como desinfetante ou anti-séptico por suas características irritantes e odor desagradável.
Compostos fenólicos
 Ação: Ruptura da membrana plasmática, desnaturação de proteínas e desativação de enzimas.
 Os derivados do fenol são reativos em presença de material orgânico.
 É utilizado em superfícies ambientais, instrumentais, etc
Métodos Químicos de Controle Microbiano
BIGUANIDAS (CLOREXIDINA)
Ação: Ruptura da membrana plasmática.
 É bactericida contra gram (+) e gram (-), atóxico, persistente.
Usada no controle microbiano na pele e membranas mucosas;
Combinada a um detergente ou álcool, é utilizada para a escovação cirúrgica das mãos e preparo pré-operatório.
Apresenta baixa toxicidade;
Ação é efetiva no controle da maioria das bactérias vegetativas e fungos,
mas não é esporicida;
Métodos Químicos de Controle Microbiano
HALOGÊNIOS
Ação: O iodo inibe a função das proteínas e é um forte agente oxidante; o cloro forma o agente oxidante forte (ácido hipocloroso), que altera os componentes celulares.
 O iodo e o cloro podem agir separadamente ou como componentes de compostos orgânicos e inorgânicos.
 O iodo é um anti-séptico disponível como tintura e iodofor; o gás cloro é usado para desinfetar água e os compostos de cloro são usados em plantas de processamento de laticínios, utensílios para refeições, itens domésticos e vidraria.
Métodos Químicos de Controle Microbiano
IODO
É um dos anti-sépticos mais antigos e mais efetivos.
Tem ação contra todos os tipos de bactérias, muitos endósporos, vários fungos e alguns vírus.
Ação antimicrobiana:
Se combina ao aminoácido tirosina, inibindo sua função protéica;
Oxida grupos sulfidrila (-SH), importantes para manutenção da estrutura de proteínas
Está disponível como:
tintura – solução em álcool
 iodóforo – molécula orgânica da qual o iodo é liberado lentamente (não mancham e são menos irritantes)
Aplicação: desinfecção da pele e tratamento de feridas.
Métodos Químicos de Controle Microbiano
CLORO
Como gás ou em combinação com outras substâncias químicas – é amplamente usado.
Sua ação germicida é causada pelo ÁCIDO HIPOCLOROSO – é formado quando o cloro (Cl2) é adicionado à água.
CLORO - Ácido Hipocloroso:
Forte agente oxidante, que impede o funcionamento de boa parte do sistema enzimático celular;
Forma mais efetiva de cloro, pois tem carga elétrica neutra e se difunde facilmente através da parede celular.
Forma líquida (gás cloro comprimido) – usada para desinfetar água (tratamento municipal) e piscinas
Métodos Químicos de Controle Microbiano
Outras formas de cloro desinfetante:
 Hipoclorito de cálcio: usado para desinfetar equipamentos de laticínios e utensílios de
restaurantes.
Hipoclorito de sódio: desinfetante doméstico, utilizado em indústrias alimentícias e em sistemas de hemodiálise 
CLOROAMIDAS: cloro+amônia
compostos estáveis que liberam o cloro durante períodos prolongados;
são relativamente efetivos em contato com a matéria orgânica, mas agem de forma
lenta e menos efetiva que outras formas de cloro;
a amônia controla o sabor e odor do cloro;
Métodos Químicos de Controle Microbiano
ÁLCOOIS
Ação: Desnaturação de proteínas e dissolução dos lipídeos.
 É bactericida e fungicida, não sendo efetivo contra esporos ou vírus não envelopados.
Alcoóis mais usados são o etanol e o isopropanol.
 Alcoóis mais comumente usados:
ETANOL e ISOPROPANOL
Tem a vantagem de agir e então evaporar-se, sem deixar resíduos. Porém não são considerados anti-sépticos satisfatórios quando aplicados a feridas – causam a coagulação de uma camada de proteína, sob a qual as bactérias continuam a crescer.
Métodos Químicos de Controle Microbiano
A concentração ótima recomendada é de 60 a 95% - mesma eficiência – por isso utiliza-se álcool 70%
O etanol puro é menos efetivo que as soluções aquosas (etanol + água), pois a desnaturação requer água.
Métodos Químicos de Controle Microbiano
METAIS PESADOS E SEUS COMPOSTOS
Ação: Desnaturação das enzimas.
 Os metais pesados como a prata e o mercúrio são germicidas ou anti-sépticos.
 O nitrato de prata pode ser usado para prevenir as infecções oculares gonocócicas; o mercurocromo desinfeta a pele e as mucosas; o sulfato de cobre é um algicida.
Métodos Químicos de Controle Microbiano
Vários metais pesados podem ser germicidas ou antisépticos:
-Prata
-Mercúrio
-Cobre
-Zinco
 AÇÃO OLIGODINÂMICA – QUANTIDADES MUITO PEQUENAS DE METAIS IRÃO:
EXERCEM ATIVIDADE ANTIMICROBIANA.
Os íons do metal se combinam com os grupos Sulfidrila (-SH) das proteínas celulares, e ocorre desnaturação.
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PRATA:
é utilizada como antiséptico em solução de nitrato de prata 1%
curativos impregnados com prata liberam lentamente os íons demonstram serem úteis quando há problemas com bactérias resistentes à antibióticos
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MERCÚRIO:
Cloreto de mercúrio – tem a história mais longa de uso como desinfetante – amplo espectro de atividade
EFEITO BACTERIOSTÁTICO.
- Seu uso é limitado devido sua toxicidade, poder de corrosão e ineficácia em contato com a matéria orgânica;
-Utilizado em tintas para evitar mofo;
- mercurocromo – usado domesticamente.
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COBRE:
Sulfato de cobre – usado para inibir algas verdes (algicida)
Hidroxiquinolina de cobre – utilizados em tintas para prevenir mofo
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ZINCO:
Telhas galvanizadas: revestidas com zinco para evitar crescimento microbiológico;
Soluções de bochecho – cloreto de zinco
Antifúngico em tintas – óxido de zinco (componente de pigmentos)
Métodos Químicos de Controle Microbiano
AGENTES DE SUPERFÍCIE
Sabões e detergentes aniônicos
Ação: Remoção mecânica dos micróbios através da escovação.
 É utilizado para degerminação da pele e remoção de resíduos.
 Detergentes ácido-aniônicos
Ação: Incerto; pode envolver a inativação ou ruptura das enzimas.
 Tem amplo espectro de atividade; atóxicos, não-corrosivos e de ação rápida, é utilizado na sanitização em indústrias de processamento de laticínios e alimentos.
Métodos Químicos de Controle Microbiano
CONSERVANTES DE ALIMENTOS:
Retardam a deterioração:
Benzoato de sódio e ácido sórbico – alimentos ácidos (queijos e refrigerantes);
Propionato de cálcio – pães
Nitrato de sódio – embutidos (presunto, salame,salsicha)
Métodos Químicos de Controle Microbiano
Esterilizantes Gasosos
 Ação: Desnaturação das proteínas.
 O óxido de etileno é o de uso mais comum.
 É um excelente agente esterilizante, especialmente para objetos que seriam danificados pelo calor.
Substâncias químicas que esterilizam em umacâmara fechada com o uso de gás
ÓXIDO DE ETILENO: desnatura proteínas e mata todos os micróbios e endosporos, mas requer tempo de exposição prolongado (4 a 18 horas). Altamente penetrante.
Outros gases: óxido de propileno e beta-propiolactona (suspeita de serem carcinogênicos)
Métodos Químicos de Controle Microbiano
PEROXIGÊNICOS
Exercem atividade antimicrobiana oxidando componentes celulares.
Ex: ozônio, peróxido de hidrogênio, peróxido de benzoíla e ácido peracético
O ozônio é amplamente usado como suplemento para a cloração;
 O peróxido de hidrogênio é um anti-séptico fraco, mas um bom desinfetante.
 São usados em superfícies contaminadas ; alguns ferimentos profundos, em que são muito efetivos contra os anaeróbios sensíveis ao oxigênio.
Métodos Químicos de Controle Microbiano
ANTIBIÓTICOS
Compostos químicos produzidos por microrganismos que inibem ou matam outros microrganismos – produtos naturais.
Alexander
Fleming
descobre a
Penicilina em
1928
Métodos Químicos de Controle Microbiano
RESISTÊNCIA A COMPOSTOS
ANTIMICROBIANOS
Capacidade adquirida por um organismo de resistir a um agente quimioterápico ao qual este é normalmente susceptível.
Envolve GENES DE RESISTÊNCIA:
-Trocas genéticas
-Mutação.
Obrigada!!!
Vanessa Nogueira