Controle do Crescimento Microbiano

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CONTROLE DO CRESCIMENTO 
MICROBIANO
Prof. Gilberto Barbosa Cardoso
O bem estar da humanidade depende em grande parte da capacidade do 
homem em controlar a população dos microrganismos, visando:
- Prevenir a transmissão de doenças. 
- Evitar a decomposição de alimentos. 
- Evitar a contaminação da água e do ambiente.
 Esse controle de microrganismos é possível pela ação de agentes 
físicos e químicos, que possuem propriedades de matar a célula 
microbiana, ou de impedir a sua reprodução.
POR QUE CONTROLAR O 
CRESCIMENTO MICROBIANO?
PRINCÍPIOS DO CONTROLE 
MICROBIANO
● DEFINIÇÕES
1. ESTERILIZAÇÃO
2. DESINFECÇÃO
3. ANTI-SEPSIA
4. DEGERMINAÇÃO
5. SANITIZAÇÃO
PRINCÍPIOS DO CONTROLE 
MICROBIANO
● DEFINIÇÕES
1. ESTERILIZAÇÃO:
- Destruição de todas as formas de vida microbiana, 
incluindo os endosporos (formas mais resistentes)
- Método mais comum: Aquecimento
- Esterilização comercial: tratamento de calor suficiente 
para matar os endosporos do Clostridium botulinum nos 
alimentos enlatados.
PRINCÍPIOS DO CONTROLE 
MICROBIANO
2. DESINFECÇÃO:
- Processo que promove a inibição, morte ou remoção de 
vários microrganismos patogênicos e saprófitas, sem 
eliminar todas as formas de vida.
(somente a destruição dos patógenos vegetativos e não 
dos endosporos)
- Métodos: - substâncias químicas 
- radiação ultravioleta
- água fervente
- vapor
PRINCÍPIOS DO CONTROLE 
MICROBIANO
● DESINFECÇÃO: utilização de desinfetantes (produtos químicos) 
para tratar uma superfície ou substância inerte.
● ANTI-SEPSIA: quando este tratamento é para um tecido vivo.
Produto químico = anti-séptico
***Anti-Sépticos: menos tóxicos que os desinfetantes
PRINCÍPIOS DO CONTROLE 
MICROBIANO
MODIFICAÇÕES DA DESINFECÇÃO:
(A) DEGERMINAÇÃO: remoção mecânica dos 
microrganismos, em vez da morte, em uma área limitada.
****mata somente os microrganismos e não os endosporos
Ex. quando a pele é esfregada com álcool antes de 
receber a injeção. 
PRINCÍPIOS DO CONTROLE 
MICROBIANO
MODIFICAÇÕES DA DESINFECÇÃO:
(B) 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).
Ex. lavagem de copos, talheres e louças com alta 
temperatura ou aplicando desinfetante químico. 
Curiosidades
● SUFIXO CIDA: Nome dos tratamentos que causam a morte direta 
dos micróbios (MORTE).
germicida, fungicida
● SUFIXO STÁTICO/STASE: Inibem o crescimento e multiplicação
bacteriostase
● SEPSE: Termo grego= estragado/podre (indica contaminação)
Asséptico = sem contaminação
FUNGICIDA/BACTERICIDA: Quando um determinado 
produto exerce uma ação específica sobre determinado 
grupo de microrganismos.
FUNGISTÁTICO/BACTERIOSTÁTICO: devem ser 
usados apenas quando eles inibem as atividades vitais 
daquele determinado microrganismo sem matá-lo.
A TAXA DE MORTE MICROBIANA
● DEFINIÇÕES: 
A morte microbiana ocorre na forma exponencial. Após uma
rápida redução da população, a taxa de morte torna-se mais 
lenta devido à sobrevivência de células mais resistentes. 
TAXA DE MORTE MICROBIANA
Tempo (min.) Mortes/min. nº de cél. vivas
0 0 1.000.000
1 900.000 100.000
2 90.000 10.000
3 9.000 1.000
4 900 100
5 90 10
6 9 1
Taxa de Morte é normalmente constante (Para cada 1 min. – 90 % da pop. morre)
FATORES QUE INFLUENCIAM O 
TRATAMENTO MICROBIANO
1. TAMANHO DA POPULAÇÃO
2. NATUREZA DA POPULAÇÃO
3. CONCENTRAÇÃO DOS AGENTES
4. TEMPO DE EXPOSIÇÃO
5. TEMPERATURA
6. CONDIÇÕES AMBIENTAIS
FATORES QUE INFLUENCIAM O 
TRATAMENTO MICROBIANO
1. TAMANHO DA POPULAÇÃO
Quanto > a população microbiana > o tempo de tratamento
2. NATUREZA DA POPULAÇÃO
- Presença de Endosporos: mais resistentes
- Diferentes estágios de crescimento:
células jovens mais suscetíveis (do que as na fase estacionária)
- Presença de Mycobacterium (mais resistentes)
FATORES QUE INFLUENCIAM O 
TRATAMENTO MICROBIANO
3. CONCENTRAÇÃO DO AGENTES
Quanto + concentrado o agente > a eficiência
Exceção: álcool
**** relação não linear
4. TEMPO DE EXPOSIÇÃO
De acordo com a OMS (Organização Mundial da Saúde) o tempo
mínimo de exposição = 30 min. (chance de haver sobreviventes
de 1 em 106 indivíduos)
FATORES QUE INFLUENCIAM O 
TRATAMENTO MICROBIANO
5. TEMPERATURA
- Temperaturas mais altas: mais eficiência no tratamento
- 1º C aumenta 10 x a eficiência (potencializa o controle e em 
conjunto com o agente pode-se diminuir sua concentração)
6. CONDIÇÕES AMBIENTAIS
- Presença de material orgânica: inibe a ação dos antimicrobianos 
químicos
- pH do meio e calor: ácido (potencializa o resultado)
AÇÕES DOS AGENTES DE 
CONTROLE MICROBIANO
1. ALTERAÇÃO DA PERMEABILIDADE DA 
MEMBRANA
Membrana Plasmática: 
● localizada imediatamente no interior da parede celular
● regula ativamente a passagem de nutrientes para dentro da 
célula e a eliminação de dejetos da mesma
Lesão na membrana: causa o vazamento do conteúdo celular
no meio (agentes químicos e antibióticos).
AÇÕES DOS AGENTES DE 
CONTROLE MICROBIANO
2. DANOS ÀS PROTEÍNAS E AOS ÁCIDOS 
NUCLÉICOS
Proteínas:
● Enzimas = vitais para o desenvolvimento celular (ligações 
covalentes e pontes de hidrogênio são rompidas por certos 
produtos químicos e calor).
DNA, RNA:
● Fonte de informação genética (lesão por calor, radiação ou 
substâncias químicas são letais para a célula).
MÉTODOS DE CONTROLE 
MICROBIANO
1. MÉTODO FÍSICO:
2. MÉTODO QUÍMICO:
MÉTODOS DE CONTROLE 
MICROBIANO
1. MÉTODO FÍSICO:
- CALOR (SECO OU ÚMIDO)
- PASTEURIZAÇÃO
- FILTRAÇÃO
- BAIXAS TEMPERATURAS
- RESSECAMENTO
- PRESSÃO OSMÓTICA
- RADIAÇÃO
MÉTODO FÍSICO
1. CALOR:
- MATA OS MICRORGANISMO DESNATURANDO SUAS ENZIMAS
- A RESISTÊNCIA AO CALOR VARIA DE ACORDO COM O MICRÓBIO:
● Ponto de Morte Térmica (PMT): < temperatura em que todos os 
microrganismos em uma suspensão líquida serão mortos por calor em 
10 min.
● Tempo de Morte Térmica (TMT): período mínimo de tempo em que 
todos os microrganismos serão mortos.
● Tempo de Redução Decimal (TRD ou D): o tempo, em min, em que 90 
% de uma população microbiana em uma determinada temperatura 
serão mortas. 
MÉTODO FÍSICO
1. CALOR:
A) CALOR SECO: 
● Incineração: processo drástico de eliminação dos microrganismos e 
que destroem o produto.
● Flambagem: processo onde o material é levado diretamente ao fogo, 
seja seco ou embebido em álcool (utilizado na desinfecção de alças 
de vidro).
● Estufa esterilizante: amplamente utilizada para as vidrarias e outros 
materiais (160 ºC/2 h ou 180 ºC/1 h). 
MÉTODO FÍSICO
1. CALOR:
B) CALOR ÚMIDO: 
● mata os microrganismos pela coagulação das proteínas (ruptura das 
pontes de h – estrutura tridimensional)
● ESTERILIZAÇÃO POR CALOR ÚMIDO:
- Fervura (100 ºC)
- Vapor de fluxo livre
- Autoclave
MÉTODO FÍSICO
FERVURA:
Mata as formas vegetativas dos patógenos bacterianos, quase
todos os vírus e os fungos e seus esporos (~ 10 min.)
VAPOR DE FLUXO LIVRE (NÃO PRESSURIZADO)
Equivalente a água fervente
Não mata os endosporos bacterianos e alguns vírus 
Um tipo do vírus da hepatite pode sobreviver a até 30 min de fervura e 
alguns endosporos bacterianos resistem à fervura por mais de 20 h.
MÉTODO FÍSICO
AUTOCLAVE:
Esterilização mais confiável: temperatura acima da água fervente 
(através do vapor sob pressão)
Quanto maior a pressão na autoclave > a temperatura
100 ºC sob pressão de 1 atm (15 libras de pressão por polegada 
quadrada – psi) aumentará para 121 ºC
121 ºC – suficiente para matar todos os organismos e seus endosporos 
por 15 min.
Figura 1. Autoclave
MÉTODO FÍSICO
PASTEURIZAÇÃO:
Louis Pasteur: descobriu ummétodo prático de prevenir a
deterioração da cerveja e vinho através de um aquecimento leve
(suficiente para matar microrganismos que causavam a
deterioração sem alterar o sabor do produto).
- Principalmente utilizado na Indústria de Laticínios 
- Teste de eficiência: atividade da fosfatase (enzima presente no
leite que após a pasteurização deve estar inativada).
MÉTODO FÍSICO
PASTEURIZAÇÃO:
Tratamento Clássico: 63 ºC por 30 min
Pasteurização de Alta Temperatura e Curto Tempo (HTST – high – 
temperature short-time):
72 ºC por 15 s
Leite
Pasteurização - submetido a temperatura (72 ºC) enquanto flui continuamente 
por uma serpentina. Conserva-se bem sob refrigeração
Esterilização – submetido a altas temperaturas (UHT – ultra-high temperature) 
para que possa ser armazenado sem refrigeração (a temperatura vai de 74 ºC 
para 140 ºC e depois retorna para a temperatura inicial)
MÉTODO FÍSICO
Tratamentos Equivalentes:
À medida que a temperatura é aumentada, muito menos tempo é 
necessário para matar o mesmo nº. de micróbios.
Ex. Endosporos
- 115º C – 70 min.
● 125 ºC – 7 min.
63 ºC – 30 min. (pasteurização)
72 ºC – 15 s (HTST)
140 ºC - < 1 s (UHT)
Resultados similares
MÉTODO FÍSICO
2. FILTRAÇÃO:
Passagem de um líquido ou gás através de um material semelhante
a uma tela, com poros pequenos o suficiente para reter os
microrganismos.
- Filtro de Partículas de Ar de Alta Eficiência (HEPA – high
efficiency particulate air). Ex: salas de hospitais com pacientes
queimados (0,3 µm).
● Filtro de Membrana – compostos por ésteres de celulose ou
polímeros plásticos (normalmente usa-se filtro de 0,2 µm).
Bactérias retidas na superfície de um filtro do tipo Isopore®
(Adaptado de Prescott et al., Microbiology, 1997)
OBS: Filtro tipo Isoporo: filmes de policarbonato tratados com radiação nuclear 
seguido de cauterização química.
MÉTODO FÍSICO
3. BAIXAS TEMPERATURAS:
● Depende do tipo de microrganismo e da intensidade de
aplicação.
● Diminuição/interrupção do metabolismo celular.
Refrigeradores comuns (0 – 7 ºC): efeito bacteriostático (a
temperatura afeita a reprodução e o metabolismo celular). 
Psicótrofos: crescem em baixas temperaturas.
Mesófilos: patógenos humanos (temperatura ambiente).
MÉTODO FÍSICO
4. RESSECAMENTO:
Na ausência de água, os microrganismos não podem crescer ou se
reproduzir mas podem permanecer viáveis por anos através das
formas de resistência (endosporos/esporos).
A resistência ao ressecamento varia de acordo com o
microrganismos. 
MÉTODO FÍSICO
5. PRESSÃO OSMÓTICA:
● Concentrações de sais – Plasmólise
● Processo semelhante ao ressecamento
● Bastante utilizado na conservação de alimentos. Ex: curar carnes (sal) 
e conservar frutas (açúcar).
● Fungos – mais resistentes em crescer em baixas concentrações de 
água e altas concentrações de sais.
MÉTODO FÍSICO
6. RADIAÇÃO:
Radiação tem vários efeitos sobre as células, dependendo do seu
comprimento de onda, intensidade e duração.
Dois tipos de radiação que mata microrganismos:
- Radiação Ionizante
- Radiação não-ionizante
RADIAÇÃO IONIZANTE:
● Radiações de pequeno comprimento de onda e portanto de alta 
energia e penetrabilidade.
● Raios Gama, raios X ou feixes de elétrons de alta Energia.
1. Raios Gama: emitidos pelo Cobalto radioativo.
2. Feixes de Elétrons: são produzidos acelerando elétrons até 
energias elevadas em máquinas especiais.
3. Raios X: são produzidos por máquinas similares as dos feixes de 
elétrons e são de natureza similar aos raios gama.
MÉTODO FÍSICO
RADIAÇÃO IONIZANTE:
Principal efeito da Radiação Ionizante: 
É através da ionização da água, que forma radicais hidroxila
altamente reativos. Estes radicais reagem com componentes
orgânicos, especialmente o DNA (destroem as pontes de H,
duplas ligações) .
Radical Hidroxila (OH) é outra forma intermediária do O2 sendo provavelmente o 
mais reativo. É gerado no citoplasma da célula por meio do efeito de radiações 
ionizantes. Estes radicais hidroxila são produzidos durante a respiração aeróbica 
na maioria dos microrganismos.
MÉTODO FÍSICO
RADIAÇÃO NÃO - IONIZANTE:
● Possui um comprimento de onda > que da Radiação Ionizante 
(normalmente acima de 1 nm).
● Luz Ultra Violeta (UV): comprimento de onda de 4 a 400 nm, 
sendo o comprimento de 260 nm o mais eficiente.
Desvantagem - apresenta baixa penetrabilidade (não atravessa
vidros, filmes escuros e outros materiais). 
MÉTODO FÍSICO
RADIAÇÃO NÃO - IONIZANTE:
A luz UV danifica o DNA das células expostas, produzindo
ligações entre as timinas adjacentes nas cadeias de DNA. Estes
dímeros de T = T inibem a replicação correta do DNA.
260 nm = mais efetivo para o controle microbiano
(comprimento de onda é absorvido especialmente pelo DNA
celular).
MÉTODO FÍSICO
MÉTODOS DE CONTROLE 
MICROBIANO
2. MÉTODO QUÍMICO:
Os agentes químicos são usados para controlar o crescimento de 
microrganismos em ambos os tecidos vivos e os objetos inanimados 
(DESINFETANTES).
AGENTES QUÍMICOS: dificilmente se obtém a esterilidade (a maioria 
não reduz a população microbiana e nem removem as formas 
vegetativas dos patógenos). 
PROBLEMA: ação dos agentes é diferente para cada micróbio.
- Alta toxicidade para os microrganismos 
- Solúvel em água 
- Estabilidade elevada 
- Inócuo para o homem e animais 
- Ausência de afinidade por matéria orgânica estranha 
- Toxicidade para os microrganismos em temperatura 
ambiente 
- Capacidade de penetração 
- Não ser corrosivo e nem manchar 
- Desodorante 
- Detergente 
CARACTERÍSTICAS 
DOS AGENTES 
QUÍMICOS
MÉTODO QUÍMICO
TIPOS DE DESINFETANTES:
1. Compostos Orgânicos (Fenol e Compostos Fenólicos, Álcoois, 
Compostos de Amônio Quaternário -Quats)
2. Halogênios
3. Metais Pesados e seus compostos
4. Outros (Peroxigênios, Quimioesterilizantes Gasosos, Agentes 
de superfície, Biguanidas, Antibióticos)
MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS
FENOL (ácido carbólico) E COMPOSTOS 
FENÓLICOS
- Pastilhas de Garganta: apresenta fenol que tem um efeito 
analgésico mas baixo efeito antimicrobiano. Em conc. > 1% 
(sprays para garganta), > efeito antibacteriano.
● Compostos fenólicos contém uma molécula de fenol 
quimicamente alterada para reduzir suas qualidades irritantes 
e aumentar sua atividade antibacteriana em combinação com 
o sabão ou detergente (bifenol, hexaclorofeno).Ação: lesam a membrana plasmática, inativam as enzimas e desnaturam as 
proteínas.
MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS
BIGUANIDAS
● Clorexidina (frequentemente utilizada no controle microbiano 
da pele e mucosas).
● Efetiva para a maioria das bactérias vegetativas e fungos, mas 
não é esporicida
● Únicos vírus afetados: certos tipos envelopados.
Efeito bactericida: está relacionado à lesão que este reagente causa a membrana 
plasmática.
MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS
HALOGÊNIOS
● Particularmente Iodo e Cloro (agentes antimicrobianos 
efetivos)
● I2 – efetivo contra todos os tipos de bactérias, muitos 
endosporos, vários fungos e alguns vírus.
Mecanismo do I2: o iodo se combina ao aminoácido tirosina, um componente de 
muitas enzimas e outras proteínas celulares, inibindo a função proteíca. Também 
oxida os grupos sulfidrila (- SH) de certos aminoácidos que são importantes para 
manter a estrutura das proteínas. 
MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS
HALOGÊNIOS
● Cl2 – como gás ou em combinação com outras substâncias 
químicas.
● Ação germicida é causada pelo ácido hipocloroso (HOCl)
Ácido Hipocloroso: ação ainda desconhecida. 
É um forte oxidante que impede o funcionamento de boa parte do sistema 
enzimático celular.
MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS
ÁLCOOIS
● Matam efetivamenteas bactérias e fungos, mas não os
endosporos e os vírus não-envelopados.
- Os mais utilizados: Etanol (70 %) e Isopropanol 
VANTAGENS: agem e depois evaporam sem deixar resíduo.
Mecanismos de ação: desnaturação das proteínas, rompimento da membrana e 
dissolução de muitos lipídios.
MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS
METAIS PESADOS E SEUS COMPOSTOS
- Bastante utilizados como germicidas ou anti-sépticos.
● Prata, Mercúrio, Cobre e Zinco.
● Ação Oligodinâmica (oligo = pouco) = < [metais] - > atividade 
antimicrobiana
● Nitrato de Prata 1 %, Cloreto de Mercúrio, Sulfato de Cobre, 
Cloreto de Zinco.
Mecanismos de ação: quando os íons de metal se combinam com os grupos 
sulfidrilas nas proteínas celulares ocorre a desnaturação.
MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS
AGENTES DE SUPERFÍCIE
Agentes de superfície (tensoativos ou surfactantes) podem
reduzir a tensão superficial entre as moléculas de um líquido.
● sabão: pouco valor anti-séptico (mais importante na remoção 
mecânica através da esfregação).
● detergentes: ânion da molécula reage com a membrana 
plasmática (atuam sobre um amplo espectro de micróbios e não 
são tóxicos) 
MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS
ANTIBIÓTICOS
- Controle microbiano através da ingestão ou aplicação superficial.
- Alguns antibióticos são utilizados para controle de produtos
(bacteriocina).
Nisina: adicionada ao queijo para inibir o crescimento de certas bactérias da 
deterioração formadoras de endosporos
Natamicina: antibiótico antifúngico aprovado para uso em alimentos, 
principalmente para queijo.
Figura 3. Antibiograma