Seres microscópicos, individualmente invisíveis a olho nu.

(1)

(2)

Micro-organismos

 Seres microscópicos, individualmente invisíveis a olho nu.

2

Principais grupos de micro-organismos

Grupo Organização celular

Vírus Não apresentam estrutura celular

Arqueas Célula procariótica

Bactérias Célula procariótica

Algas Célula Eucariótica

Protozoários Célula Eucariótica

(3)

3

(4)

4

Esterilização Esterilização Comercial Desinfecção Anti-sepsia Degerminação Sanitização

Tratamento de calor suficiente par matar os endosporos do Clostridium botulinum

nos alimentos enlatados

Destruição dos patógenos vegetativos

Destruição dos patógenos vegetativos em tecidos “vivos”

Remoção dos micróbios de uma área limitada (local em torno de uma injeção)

Semelhante a desinfecção, porem usado rotineiramente na indústria de alimentos

Destruição de todas as formas de vidas microbiana

(5)

5 Métodos

Físicos:  Temperatura;  Filtração;  Ressecamento;  Pressão Osmótica;  Radiação;  Vibrações Sônicas Químicos:  Desinfetantes;  Antissépticos;  Esterilizantes;  Conservantes Químicos.

(6)

6 Métodos químicos

 São substâncias de origem natural ou sintéticas usadas para

eliminar ou inibir o crescimento de micro-organismos. A resposta dos micro-organismos aos agentes químicos varia em relação a fatores tais como pH, temperatura, presença de matéria orgânica, fase de multiplicação e presença de outros agentes químicos.

 Normalmente as bactérias Gram-negativas são mais

(7)

7 Métodos químicos

Químicos

Efeito microbicida Efeito estático

(8)

8 Desinfetantes

Compostos químicos que podem matar ou inibir o crescimento dos micro-organismos, são usados em superfícies e objetos inanimados. Existem métodos para avaliar a eficácia destes desinfetantes que são o coeficiente fenólico e método da diluição e uso.

Coeficiente fenólico

É um processo clássico, cujo objetivo é realizar uma comparação da atividade germicida de determinação desinfetante-teste com a atividade do fenol em condições padronizadas.

(9)

9 Coeficiente fenólico

CF = Maior diluição do desinfetante-teste

que mata o micro-organismo em 10 min, mas não em 5min. / Maior diluição fenol que tem o mesmo efeito.

(10)

10 Diluição de uso

Determina a concentração apropriada do desinfetante e não compara com nenhum desinfetante-padrão.

Diluição aceitável: morte dos micro-organismos em pelo menos 59 de cada 60 cilindros testados, em 10 minutos.

(11)

11 Tipos de desinfetantes

• Padrão de comparação;

• Raramente usado, qualidades

irritantes;

• Ruptura da membrana plasmática,

desnaturação proteínas.

Fenol e Compostos

• Bactericida e fungicida, inofensivo contra endosporos bacterianos;

• Desnaturação das proteínas e

dissolução dos lipídeos;

• Quanto maior cadeia de carbono,

maior ação bactericida.

(12)

12 Tipos de desinfetantes

• Forte agente oxidante (altamente reativo),

destruindo componentes vitais das células.

Bromo

• Um dos mais antigos e eficientes antimicrobianos;

• Pouco solúvel em água, porem altamente

solúvel em álcool etílico;

• Ex. de uso: iodo 2% com iodeto de sódio 2%

diluído em álcool 70%.

Iodo

• Agente de desinfecção universal de águas;

• Oxidante que destroe substancias celulares

vitais. Pode combinar-se diretamente com proteínas celulares, destruindo suas

atividades biológicas.

Cloro e Compostos

(13)

13 Tipos de desinfetantes

• Exercem ação antimicrobiana oxidando os componentes celulares dos micróbios tratados;

• O ácido peracético é um dos mais

efetivos esporicidas químicos líquidos disponíveis, sendo considerado um esterilizante.

Peroxigênios (ozônio, peróxido

de hidrogênio e ácido peracético

(14)

Esterilizantes Químicos

São particularmente utilizados para esterilização de materiais sensíveis ao calor: bolsas de sangue para transfusão, seringas plásticas e equipamentos de cateterização. Também são utilizados para esterilizar ambientes fechados.

Óxido de etileno Β-propiolactona

Glutaraldeído Formaldeído

Peróxido de Hidrogênio / Ác. Perácetico – baixa toxicidade

(15)

Óxido de etileno

 É líquido a temperaturas abaixo de 10,8°C, e torna-se gás acima desta temperatura;

 É inflamável mesmo em baixas concentrações;

 A mistura de óxido de etileno + CO₂ e freon evita a combustão;

 Tem alto poder de penetração (pacotes, roupas, plásticos);

 Tem baixa velocidade de ação;

 A esterilização é por 3-4 horas, Temp. 50-60°C, umidade

relativa 40-60%, concentração do gás 500-600 mg/L,

embalagem apropriada, em equipamento próprio

 No mecanismo de ação o óxido inativa enzimas e proteínas.

(16)

 É líquido em temperatura ambiente, com ponto de

ebulição 155°C;

 Não é inflamável;

 Causa bolhas em contato com a pele;  Não tem poder de penetração;

 Velocidade de ação boa com os micro-organismos;

 Cancerígeno.

(17)

Glutaraldeído

 É um líquido oleoso e incolor;

 Solução a 2% (30 min) tem largo espectro de atividade

antimicrobiana;

 Para esterilização: 2%/10 horas.

 Potencial cancerígeno – Limite de exposição permitido 1 ppm/30min.

 Muito utilizado para esterilizar instrumentos cirúrgicos;

 Inativam proteínas formando ligações cruzadas covalentes com vários grupos funcionais destas.

(18)

Formaldeído

 Aldeído;

 o gás de formaldeído é um excelente desinfetante;

 Para esterilização o tempo mínimo é de 18 horas tanto

em sol. alcoólica a 8% como aquosa a 10%.

 a solução aquosa a 37%, formalina é utilizada para

conservar amostras biológicas;

 Potencial cancerígeno;

(19)

19

Métodos de esterilização Indicadores biológicos

Calor úmido Bacillus sterothermophilus

Calor seco Bacillus subtilis

Radiação Gama Bacillus pumilus

Óxido de etileno Bacillus subtilis

Filtração Pseudomonas diminuta

Indicadores biológicos usados em métodos de

esterilização

(20)

20 Resistência aos

(21)

21 Conservantes Químicos

 São adicionados aos alimentos para retardar a

deterioração;

 São ácidos orgânicos simples ou sais de

ácidos orgânicos.

 Ácido sórbico, sorbato de potássio, benzoato

de potássio, ácido cítrico, entre outros;

(22)

22 Conservantes Químicos

Agente Mecanismo de ação Uso

Ácidos orgânicos: acético, lático, propiônico, benzoico sórbico e sais

pH ácido com inibição do cresc. microbiano

Preservação de cafés, bolos, queijos, sucos de frutas,

geleias, molhos, margarinas.

Nitratos e nitritos Formam ácido nitroso e óxido nítrico, que são

substâncias oxidantes.

Preservação de carnes curadas como presunto e bacon

Gás sulfeto, metabissulfito e SO₂

Preservação de sucos vinhos e frutas secas.

(23)

BIOCIDAS

 São compostos (ou misturas de

compostos) capazes de matar os

micro-organismos, ou eliminar o

crescimento microbiológico.

 É o método mais comumente usado

para controle da biocorrosão.

(24)

BIOCIDAS

 Alvos celulares

Existem diferentes alvos nos quais os agentes químicos e físicos podem atuar impedindo

o crescimento dos

micro-organismos ou eliminando-os totalmente.

(25)

Alvos celulares

 Parede celular

Protege os procariotos da lise

osmótica. Agentes antimicrobianos que têm como alvo esta estrutura

levam â morte celular por lise

osmótica.

(26)

Alvos celulares

 Membrana citoplasmática

É alvo de muitos agentes

antimicrobianos. Uma das suas

funções é o controle da passagem de nutrientes para a célula e a eliminação de substâncias tóxicas.

A estrutura danificada, leva ao

extravasamento do meio

intracelular.

(27)

Alvos celulares

 Enzimas e Proteínas

Agentes que atuam nestas

moléculas tais como o calor e

alguns agentes químicos rompem as pontes de hidrogênio, dissulfeto ou covalentes, levando a desnaturação da proteína ou enzima com perda de suas funções celulares.

(28)

28

Desnaturação da proteína

(29)

Alvos celulares

 DNA e RNA

Os ácidos nucleicos são a fonte da informação celular. Danos nestas moléculas decorrentes de agentes físicos, como calor, radiações ou agentes químicos levam a morte celular por impedir a replicação celular e a síntese de proteínas e enzimas.

(30)

30

(31)

Biofilmes

Estrutura complexa, constituída

por

água,

micro-organismos,

polímeros excretados e material

inorgânico.

(32)

32

(33)

33

(34)

Controle do Biofilme

 Em sistemas industriais, os processos de controle devem incluir, como

primeira medida, o conhecimento e controle efetivo dos

micro-organismos presentes nos circuitos de água, para retardar a deposição destes nas superfícies. Diante disto, as estratégias devem ser traçadas no sentido de:

 Evitar ou retardar a formação de biofilmes;

 Remover total ou parcialmente os biofilmes estabelecidos.

(35)

35

Agente Modo de ação Sequestrante /

Quelante

Formação de complexos químicos com depósitos, de forma a mantê-los em solução ou suspensão, inibindo ou mesmo reduzindo a precipitação de componentes formadores de fouling.

Dispersante

Dispersão das células e de outras partículas coloidais de maneira a que permaneçam em suspensão e não ocorra a sua deposição nas superfícies.

Tensoativo/ Detergente

Redução da tensão superficial da água

Biocida Eliminação dos micro-organismos; inviabilização da capacidade de

adesão dos micro-organismos às superfícies.

Bioestático Inibição da reprodução dos micro-organismos; redução da atividade

dos micro-organismos (inibição metabólica).

(36)

36

 ativo contra uma gama de microrganismos;

 toxicidade alta para os micro-organismos alvo, e baixa para as restantes formas de vida;  biodegradável;

 não corrosivo;

 a eficiência do biocida não deve ser prejudicada pela presença de materiais orgânicos e/ou inorgânicos no sistema;

 compatibilidade com outros aditivos;  custo do tratamento;

 Segurança;

 estabilidade (pH e temperatura)

(37)

(38)

 Oxidantes inorgânicos

(cloro, bromo ozônio e peróxido de hidrogênio);

 não-oxidantes e orgânicos

(isotiazolinas, compostos de amônio quaternário, aldeídos - glutaraldeido e a acroleina, THPS).

38

BIOCIDAS

(39)

BIOCIDAS

39

Biocidas Propriedades/concentrações usuais

Cloro Efetivo contra bactérias e algas; oxidante; depende do

pH; 0,1-0,2 ppm (contínuo).

Dioxido de cloro Efetivo contra bactérias; menos efetivo sobre algas e

fungos; oxidante; não depende do pH; 0,1-1,0 ppm.

Bromo Efetivo contra bactérias e algas; oxidante; amplo

intervalo de pH; 0,05-0,1 ppm (contínuo).

Ozônio Efetivo contra bactérias e biofilmes; oxidante; depende

do pH; 0,2-0,5 ppm.

Isotiazolinas Efetivo contra bactérias algas e biofilmes;

não-oxidante; não depende do pH; 0,9-10,0 ppm.

Quats Efetivo contra bactérias e algas; não-oxidante; tem

ação tensoativa; 8,0-35,0 ppm.

Glutaraldeido Efetivo contra bactérias, algas, fungos e biofilmes;

não-oxidante; amplo intervalo de pH; 10,0-70,0 ppm.

THPS

Efetivo contra bactérias, algas, fungos; baixa toxicidade ambiental; ação especifica sobre as BRS;

(40)

Cloro

40

O cloro e seus compostos são os biocidas mais utilizados na maioria das indústrias por mostrarem-se extremamente eficazes na redução da contaminação;

 apresenta restrições como a geração de subprodutos tóxicos ao corpo d’água e também ser um composto oxidante, provocando a incidência de processos corrosivos nos sistemas industriais;

 apresenta vantagens como um custo de tratamento baixo e

compatibilidade com outros aditivos de tratamentos (dispersantes,

(41)

Cloro - características principais

41

MECANISMO DE AÇÃO: por meio da destruição das células, através da oxidação de suas enzimas. Esta ação se deve ao seu pequeno tamanho molecular que permite a penetração na célula intacta e a reação com a enzima.

Quando o cloro se combina com água, há formação dos ácidos

hipocloroso e hipoclórico, porém, somente o primeiro apresenta ação

bactericida.

Cl₂+ H₂O ↔H+ _Cl- _{+ HOCl↔H}+ _{+ OCl}

(42)

42

 EMPREGO MAIS COMUM :

 1. NO CONTROLE DO CRESCIMENTO

DE ALGAS, CRUSTÁCEOS E

BACTÉRIAS NA ÁGUA DO MAR

BRUTA;

 2.TROCADORES DE CALOR;

 3.INJEÇÃO EM RESERVATÓRIOS.

(43)

43

Cloro - NaClO

 Tratamentos contínuos com cloro:

0,1 a 0,2ppm;

 tratamentos periódicos: 0,5 a 1,0

(44)

44

Cloração da água do mar

A efetividade da cloração depende:

 matéria orgânica presente;  pH;

(45)

45 Sais quaternários de amônio (QUATS)

 Detergentes iônicos, derivados da amônia. Possuem quatro grupos

orgânicos ligados a um átomo de nitrogênio do íon amônio, NH₄+  Considerados desinfetantes de baixa toxicidade;

São mais efetivos contra bac Gram-positivas;

Mecanismo: são tensoativos catiônicos e, como a superfície dos micro-organismos está carregada negativamente, tendem a se adsorverem aos micro-organismos e, com seu poder detergente, dissolverem os lipídios e causarem perda de material celular vital.

(46)

46 Sais quaternários de amônio (QUATS) - Vantagens

 São tensoativos;

 São excelentes detergentes;

 Formam filmes e persistem após o tratamento;  Tem poder de penetrar no biofilme;

 Melhoram o desempenho de outros biocidas (glutaraldeído e

(47)

47 Sais quaternários de amônio (QUATS) - Restrições

 Tendem a formar espuma;

 São muito reativos, diminuindo sua ação inibitória;

 São incompatíveis com agentes oxidantes fortes como o cloro,

peróxidos, cromatos, percloratos e permanganato;

 Podem desenvolver resistência das bactérias;

 Eficiência reduzida na presença de sabões, íons cálcio ou magnésio,

(48)

48 Glutaraldeído

Composto acíclico de cinco átomos de carbono, onde os carbonos terminais são grupos funcionais Aldeídos – (PENTANODIAL)

Mecanismo: seus grupos funcionais aldeídos são agentes alquilantes que reagem com os constituintes básicos de proteínas (por ex.:, os

grupos –NH2, -OH, -COOH, e -SH) existentes na membrana, na parede

(49)

49 Glutaraldeído

– Vantagem

 O

glutaraldeído

é

um

biocida

bastante

eficiente,

especialmente

na

inibição

de

BRS

sésseis,

quando

conjugados a sais quaternários de amônio.

(50)

50 Glutaraldeído

– Restrições

 Aumenta a corrosividade dos fluidos;

 É incompatível com aminas livres, álcalis;  É altamente tóxico;

 É degradado na presença de o₂;

 Seu caráter corrosivo tende a ser potencializado na presença de o₂ pois as carbonilas adeídicas são convertidas à carboxilas, produzindo ácidos orgânicos que, além de metabolizados pela brs, acidifica a solução aquosa e aumenta a corrosividade ao aço carbono.

(51)

51

Antraquinona (AQ)

 É um agente bioestático ⇒ produto químico que interrompe um dos

caminhos da respiração microbiana sem matar o micro-organismo.

 AQ ⇒ é um bioestático que interrompe o processo de transferência de

elétrons requerido pelas BRS para reduzir sulfato a sulfeto e, deste modo, reduz a produção de H₂S.

(52)

52

Antraquinona (AQ) - Vantagens

 Não-tóxica, insolúvel em água (< 70 μg/L);

 Inibe a respiração da BRS;

 Interrompe a transferência de elétrons na célula;  Não afeta outras bactérias;

 Não mata a BRS;

 As espécies iônicas solúveis formam partículas coloidais em meio aquoso ⇒ facilita sua penetração no biofilme e em depósitos

(53)

53

Antraquinona (AQ) - Restrições

 Sua ação específica sobre a BRS;  Apresentam alto custo;

 Só inibem a atividade das bactérias enquanto houver residual de

(54)

54

THPS - Vantagens

 Apresenta efeito ambiental menos drástico do que as outras bases

ativas biocidas normalmente utilizadas no combate aos

micro-organismos causadores da CIM.

 Totalmente solúvel em água;  Efetivo em relação às BRS;

 Prontamente biodegradável. É oxidado a THPO (óxido de trihidroximetilfosfina), que tem baixa toxicidade aquática..

(55)

55

THPS - Restrições

 Ser corrosivo ao aço (pH = 3,0);  Formar espuma;

 Ser incompatível com outros produtos químicos (seq. de O₂, inibidor de corrosão, etc);

 Ser desativado em meios aerados;

(56)

56

Biodispersante

Um efetivo biodispersante deve dispersar as populações microbianas

em suspensão, tornando-as mais sujeitas à ação dos biocidas;

 devem apresentar a capacidade de fragilizar as interações da matriz

polimérica e as interações entre o biofilme e o material de suporte;

 devem ajudar na penetração dos biocidas nos depósitos orgânicos,

(57)

57

Biodispersante

biopolímero comercial obtido por fermentação através da bactéria

Xanthomonas campestris pv. campestris. O seu êxito no mercado deve-se

às suas características reológicas e de estabilidade.

A xantana é um ótimo agente de suspensão, estabilizante, espessante e emulsificante, sendo largamente utilizada como tal em diversos tipos de indústrias, têxtil, cerâmica, agrícola, alimentos, cosmético-farmacêutico, petrolífera, entre outras.

(58)

58

Eficiência do Biocida

velocidade de escoamento do liquido;

 concentração efetiva e o tempo de contato;  temperatura,

 pH;

 tipo de micro-organismos presentes, idade e qualidade do biofilme

(denso e compacto ou aberto e pouco coeso);

 presença de matéria orgânica (que não os micro-organismos) e/ou

inorgânicos em suspensão;

(59)