micro biofilmes

Prévia do material em texto

Introdução 
Muitas das contaminações ou recontaminações ocorrem em indústrias de diferentes tipos de alimentos. Grande parte destas contaminações está diretamente relacionada à formação de biofilmes dentro da linha de processamento (HAUN, 2004). Os microrganismos em geral utilizam os alimentos como fonte de nutrientes para seu crescimento e podem desta forma promover alterações significativas (FRAZIER; WESTHOFF, 1993; PAULI, 2001apud KECHICHIAN, 2007).
Muitas bactérias, vivem em comunidades, associadas a vários tipos de superfícies bióticas e/ou abióticas, compondo dessa forma o biofilme (CAIXETA, 2008). Esses biofilmes são constituídos, por microrganismos, material polimérico extracelular (polissacarídeos, proteínas, lipídeos) e resíduos do ambiente colonizado, embebidos numa matriz polimérica e aderidos a uma superfície sólida, formando uma estrutura porosa e altamente hidratada contendo exopolissacarídeos e pequenos canais, abertos por entre as microcolônias (CAPELLETTI, 2006; LAWRENCE et al., 1991).
A formação do biofilme ocorre através da adesão inicial de bactérias planctônicas à superfície, é seguida por proliferação e acúmulo de camadas de células e, finalmente, pela formação da comunidade microbiana.
As suas atividades podem ser benéficas e/ou prejudiciais (CAPELLETTI, 2006). Quanto aos efeitos prejudiciais na indústria alimentícia, a adesão de microrganismos à superfície de equipamentos utilizados para o processamento de alimentos resulta em graves problemas, como, riscos a saúde do consumidor e também pode ocasionar prejuízos financeiros para a indústria, devido á diminuição da vida de prateleira dos produtos (FLACH; KARNOPP; CORÇÃO, 2005). E dentre os benefícios proporcionados pelos biofilmes na indústria de alimentos, citam-se a utilidade para a produção de fermentados, no tratamento de efluentes e de água potável, assim como na produção de biopolímeros (ARCURI, 2000).
A eliminação de biofilmes em superfícies é um processo exigente e difícil, a forma de higienização deve ser analisada como um todo (CAIXETA, 2008).
Histórico 
A microbiologia tradicional caracterizou durante anos as células encontradas em suspensões como planctônicas. Algumas das bactérias planctônicas estudadas têm a capacidade de aderir em várias superfícies, formando biofilmes (LUCCHESI, 2006).
A primeira publicação detalhada que descreve biofilmes foi descrita por Zobell em 1943, onde o autor iniciou estudos sobre a adesão de bactérias marinhas em cascos de navios (LUCCHESI, 2006; CAIXETA, 2008).
Aos microrganismos aderidos foi atribuído o nome de biofilme, composto por células microbianas de fisiologia distinta, chamadas sésseis. Os microrganismos precursores da formação de biofilmes, denominados planctônicos, são encontrados em suspensão, o que os torna mais sensíveis a agressões ambientais que em sua forma séssil (CAPELLETTI, 2006).
Estrutura e composição do biofilme
Biofilme microbiano é definido como uma associação de células bacterianas e de fungos, fixadas as superfícies, bióticas ou abióticas, inclusas em uma complexa matriz extracelular de substâncias poliméricas (LUCCHESI, 2006), juntamente com os nutrientes capturados para a formação da matriz (HAUN, 2004). As células aderidas são designadas de sésseis, enquanto aquelas livres e dispersas na fase aquosa são denominadas de planctônicas (BOARI, 2008).
Existem, no mínimo, três estruturas diferentes de biofilme. A primeira é a tradicional, plana, visão homogênea da estrutura do biofilme. A segunda, denominada de “Modelo do Mosaico Heterogêneo”, foi descoberta utilizando-se microscopia de contraste de interferência diferencial (DIC). O terceiro tipo de biofilme representa o modelo na forma de cogumelo ou tulipa, com estrutura porosa e canais capilares de água, por onde ocorre a distribuição de nutrientes e água (POULSEN, 1999 apud CAIXETA, 2008).
Os biofilmes são tipicamente constituídos por água, microrganismos, substâncias poliméricas extracelulares (EPS, Extracellular Polymeric Substances), partículas retidas e substâncias dissolvidas e adsorvidas (PEREIRA, 2001). A água é a parte mais significativa da massa total do biofilme, variando entre 70 a 97%, ou mais, da massa total (SUTHERLAND, 2001).
A estrutura unificadora e protetora dos biofilmes é denominada matriz extracelular ou EPS, a qual é formada em parte pelas próprias células e em parte por componentes do ambiente, como proteínas, detritos e matéria inorgânica, portanto é de composição heterogênea e complexa (CAPELLETI, 2006; LUCCHESI, 2006; SUTHERLAND, 2001).
A matriz extracelular possui composição variada entre diferentes espécies bacterianas ou até mesmo, dentro da mesma espécie, sob diferentes condições ambientais. Apesar da heterogeneidade, o exopolissacarídeo é considerado componente essencial da matriz (LASA & PENADÉS, 2006 apud CAIXETA, 2008).
Os exopolissacarídeos produzidos pelos genomas de uma grande variedade de microrganismos, com destaque para o alginato, são gomas hidrossolúveis que possuem propriedades químicas, físicas e estruturais diferentes (SOUZA & GARCIA-CRUZ, 2004). Alguns exopolissacarídeos são sintetizados durante todo o crescimento bacteriano, enquanto que outros são produzidos somente durante a fase logarítmica ou estacionária (SOUZA & GARCIA-CRUZ, 2004). Exopolissacarídeos são considerados componentes importantes que determinam a estrutura e a integridade funcional do biofilme microbiano, age como adesivo e barreira defensiva, protegendo as células para que não sejam arrastadas pelo fluxo de substâncias, auxiliando a célula a resistir a condições de estresse múltiplo (CAIXETA, 2008). Em alguns casos, o EPS é capaz de seqüestrar cátions, metais e toxinas, conferindo, também, proteção contra radiações UV, alterações de pH, choques osmóticos e dessecação (BOARI, 2008).
Na estrutura do biofilme, destacam-se as seguintes características: (BOARI, 2008).
1) são estruturas viscoelásticas e hidratadas, em que o grau de elasticidade se relaciona à interação de exopolissacarídeos e ou proteínas com a superfície a ser utilizada.
2) sua matriz, que basicamente se constitui por EPS, confere a proteção ao biofilme
3) possuem uma quantidade variável de microcolônias
4) são compostos por microcanais internos, úteis na distribuição de nutrientes e água, transportados por difusão passiva ou com o auxílio de água que ocorre através de capilaridade especial; no escoamento de metabólitos.