CURSO DE INFORMÁTICA (BACHARELADO)
SISTEMA ESPECIALISTA PARA IDENTIFICAÇÃO DE TOXINFECÇÕES ALIMENTARES
PAOLA CHERLISE POSTALI
(BACHARELADO)
SISTEMA ESPECIALISTA PARA IDENTIFICAÇÃO DE TOXINFECÇÕES ALIMENTARES
Relatório de Trabalho de Conclusão de Curso submetido à Universidade do Planalto Catarinense para obtenção dos créditos de disciplina com nome equivalente no curso de Informática - Bacharelado.
PAOLA CHERLISE POSTALI
Orientador: Carlos Roberto da Silva Filho, M. Eng.
Co-Orientadora: Profª. Lucia Helena Baggio Martins, M. Sc.
SISTEMA ESPECIALISTA PARA IDENTIFICAÇÃO DE TOXINFECÇÕES ALIMENTARES
PAOLA CHERLISE POSTALI
ESTE RELATÓRIO, DO TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO, FOI JULGADO ADEQUADO PARA OBTENÇÃO DOS CRÉDITOS DA DISCIPLINA DE TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO DO VIII
SEMESTRE, OBRIGATÓRIA PARA OBTENÇÃO DO TÍTULO DE: BACHAREL EM INFORMÁTICA
Prof. Carlos Roberto da Silva Filho, M.Eng.
Orientador
Profa. Lucia Helena Baggio Martins, M.Sc.
Co-Orientador
BANCA EXAMINADORA:
Prof. Wilson Castello Branco Neto, M.Eng. UNIPLAC
Profa. Sabrina Bet, M.Sc. Instituição
Prof. Angelo Augusto Frozza, Esp.
Supervisor de TCC
Prof. Wilson Castelo Branco Neto, M.Eng.
Coordenador de Curso
Dedico este trabalho às pessoas que me trouxeram a este mundo, que estão sempre tentando mostrar o melhor caminho, que me ensinaram a lutar, me amaram, souberam ter paciência em meus momentos difíceis, não deixando de me apoiar e tendo confiança em minha capacidade, mesmo quando eu não acreditava mais em mim. A vocês: Pai e Mãe.
Agradeço a todos os Professores, que ao longo de minha jornada, me incentivaram, apoiaram, cobraram, para que eu pudesse chegar aonde cheguei.
Aos Mestres, que como os professores tiveram um papel muito importante no meu crescimento.
Aos meus Orientadores, Carlos e Lúcia, que sem os quais eu não poderia concluir esta etapa de minha vida, não só por uma obrigação, mas por amor ao seu trabalho, e agradecer principalmente pela paciência em me ensinar.
Ao Rodrigo, que me apoiou nos meus momentos difíceis.
À minha família, que direta ou indiretamente me deram forças para continuar, pelo exemplo de vida de cada um.
Os sonhos trazem saúde para a emoção, equipam o frágil para ser autor da sua história, renovam as forças do ansioso, animam os deprimidos, transformam os inseguros em seres humanos de raro valor. Os sonhos fazem os tímidos terem golpes de ousadia e os derrotados serem construtores de oportunidades. (Augusto Cury)
LISTA DE ILUSTRAÇÕES ... IX LISTA DE SIGLAS ... XI RESUMO ... XII ABSTRACT ... XIII 1INTRODUÇÃO ... 1 1.1 Apresentação ... 1 1.2 Descrição do problema ... 2 1.3 Justificativa ... 2 1.4 Objetivo geral ... 3 1.5 Objetivos específicos ... 3 1.6 Metodologia ... 3 2TOXINFECÇÕES ALIMENTARES ... 5
2.1 Quanto à importância do estudo das Toxinfecções Alimentares ... 5
2.2 Definição ... 7
2.2.1 Infecção alimentar ... 8
2.2.2 Intoxicação alimentar ... 8
2.3 Incidência das Toxinfecções Alimentares ... 9
2.4 Caracterização das principais Toxinfecções Alimentares ... 10
2.4.1 Staphylococcus aureus ... 10 2.4.2 Bacillus cereus ... 12 2.4.3 Clorstridium botulinum ... 14 2.4.4 Clostridium perfringens ... 16 2.4.5 Escherichia coli ... 18 2.4.6 Salmonella sp ... 19 2.4.7 Shigella sp ... 21 2.4.8 Listeria monocytogenes ... 22 2.5 Conclusão ... 24
3INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL E SISTEMAS ESPECIALISTAS ... 26
3.1 Inteligência artificial ... 26
3.1.1 Histórico ... 28
3.1.2 Aplicações ... 33
3.1.3 Paradigmas ... 35
3.2.1 Engenheiro de conhecimento... 36
3.2.2 Técnicas de elicitação do conhecimento ... 37
3.3 Técnicas de representação do conhecimento ... 38
3.4 Arquitetura ... 40
3.4.1 Tipos de busca ... 41
3.4.2 Tipos de encadeamento ... 42
3.5 Conclusão ... 43
4SHELL SINTA E SINTAVCL ... 44
4.1 O Shell Expert SINTA ... 44
4.2 Estrutura de um sistema especialista no Expert SINTA... 45
4.2.1 Variáveis ... 47
4.2.2 Regras de produção ... 49
4.2.3 Resultados com o Expert SINTA ... 51
4.3 Expert SINTA VCL ... 52
4.3.1 O que pode ser feito com o Expert SINTA VCL ... 53
4.3.2 Componentes do Expert SINTA VCL ... 53
4.4 Conclusão ... 54
5DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA ... 56
5.1 Aquisição do conhecimento ... 56
5.2 Elaboração da base de conhecimento ... 58
5.3 Desenvolvimento da interface do sistema ... 63
5.4 Simulação do sistema ... 80
5.5 Conclusão ... 83
6CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 84
FIGURA 1 - Máquina Pascaline ... 29
FIGURA 2 - Modelo conceitual de inteligência artificial ... 33
FIGURA 3 - Arquitetura de um sistema especialista. ... 40
FIGURA 4 - Arquitetura Expert SINTA. ... 46
FIGURA 5 - Editor de variáveis no Expert SINTA. ... 48
FIGURA 6 - Editor de regras no Expert SINTA ... 48
FIGURA 7 - Estrutura da cauda ... 49
FIGURA 8 - Estrutura de cada cabeça ... 50
FIGURA 9 - Regra criada no Expert SINTA ... 51
FIGURA 10 - Apresentação do resultado no Expert SINTA ... 52
FIGURA 11 - Componentes do Expert SINTA VCL, Delphi. ... 54
FIGURA 12 - Regra para diagnóstico da toxina Staphylococcus Aureus ... 59
FIGURA 13 - Regra para diagnóstico da toxina Bacillus Cereus ... 60
FIGURA 14 - Regra para diagnóstico da toxina Clostridium Boitulinum ... 60
FIGURA 15 - Regra para diagnóstico da toxina Clostridium Perfringens ... 61
FIGURA 16 - Regra para diagnóstico da toxina Escherichia Coli ... 61
FIGURA 17 - Regra para diagnóstico da toxina Shigella sp ... 62
FIGURA 18 - Regra para diagnóstico da toxina Listeria Monocytogenes... 62
FIGURA 19 - Regra para diagnóstico da toxina Salmonella sp ... 63
FIGURA 20 - Tela principal do sistema na interface com o Delphi ... 64
FIGURA 21 - Leitura dos dados no sistema ... 81
FIGURA 22 - Resultado final fornecido pelo sistema ... 81
FIGURA 23 - Árvore de busca gerada pelo sistema ... 82
FIGURA 24 - Valores instanciados no processo de inferência ... 82
FIGURA 25 - Regras da base de conhecimento ... 83
QUADRO 1 - Aspectos da toxinfecção por Staphylococcus aureus... 12
QUADRO 2 - Aspectos da toxinfecção por Bacillus cereus ... 14
QUADRO 3 - Aspectos da toxinfecção por Clostridium botulinum ... 16
QUADRO 4 - Aspectos da toxinfecção por Clostridium perfringens ... 18
QUADRO 5 - Aspectos da toxinfecção por Escherichia coli ... 19
QUADRO 6 - Aspectos da toxinfecção por Salmonella sp ... 21
QUADRO 7 - Aspectos da toxinfecção por Shigella sp ... 22
QUADRO 9 - Definições de Inteligência Artificial ... 27 QUADRO 10 - Aspectos da toxinfecção por Staphylococcus aureus... 58
AG - Algoritmos Genéticos IA - Inteligência Artificial
IAS - Inteligência Artificial Simbólica IAC - Inteligência Artificial Conexionista IAE - Inteligência Artificial Evolucionária IAH - Inteligência Artificial Híbrida RNA - Redes Neurais Artificiais SE - Sistema Especialista TA - Toxinfecções Alimentares
Este trabalho apresenta uma ferramenta computacional que pode ser utilizada para ensino, pesquisa e extensão, bem como para formação de médicos na área de toxinfecções. A ferramenta também pode ser utilizada para realizar diagnósticos, desde que na presença de um especialista, pois o sistema não possui todas as possíveis causas de toxinfecções. Para o desenvolvimento deste sistema foi necessário um levantamento de informações sobre toxinfecções, tanto bibliográficas quanto de um especialista humano, inteligência artificial, sistemas especialistas e ferramentas de desenvolvimento. Para determinar as regras do sistema foi necessário aplicar técnicas de elicitação do conhecimento para buscar ao máximo as informações do especialista. O engenheiro do conhecimento também precisou estudar um pouco sobre o assunto na literatura para poder elicitar com maior facilidade o conhecimento do especialista humano. No processo de elicitação foram utilizadas entrevistas e a apresentação de outros sistemas especialistas existentes para o especialista humano, entre outras. O processo de elicitação foi cíclico, com o engenheiro do conhecimento apresentando as regras para determinação de toxinfecções e o especialista apontando os possíveis erros para correções. A elaboração do primeiro protótipo utilizou o shell Expert SINTA VCL em conjunto com o ambiente de desenvolvimento Delphi 3.0 da Borland. No shell foram geradas as regras do sistema com relação as toxinfecções e no Delphi desenvolvida a interface com o usuário. As regras foram desenvolvidas no shell, pois o mesmo já possui um editor de regras, que permite gerar e alterar sempre que preciso as regras para diagnóstico de toxinfecções. O desenvolvimento da interface proporciona um ambiente mais amigável para o especialista bem como para os estudantes da área. No desenvolvimento foi dada a preferência para seleção de opções numa única tela de modo a diminuir o número de interfaces e tornar mais prático o uso da ferramenta. Os testes do sistema foram feitos em conjunto com o especialista humano para verificação das regras. Na avaliação do especialista o sistema é satisfatório, podendo ser aplicado no estudo das toxinfecções.
Palavras-chave: Inteligência artificial, sistema especialista, Toxinfecções Alimentares, ferramenta.
This project is a computational tool which can be used to teach, to search and extend, also to instruct doctors in the “toxinfections” area. The tool can also be used to provide diagnosis, since in the present of a specialist because the system does not have all the possible causes of “toxinfections”. To develop the system a research was needed to get the information about “toxinfections”, as bibliographic as of a human specialist, artificial intelligence, specialist systems and tools of development. To determinate the system rules it was necessary to use techniques of elicitation of knowledge to search maximum information from the specialist. The engineer of knowledge also needed to study a little about the subject to be able to elicit more easily the knowledge of human specialist. In the process of elicitation a interview took place, explanations of others specialists systems to the human specialist and so on. The elicitation process it was cyclic with the engineer of knowledge explaining the rules to determinate toxinfections and the specialist illustrating the possible mistakes to be corrected. To elaborate the first prototype shell Expert SINTA VCL was utilized with Delphi 3.0 of Borland. At Shell the system rules were created, connected with toxinfections and at Delphi a interface was developed with the user. The rules were developed at Shell because it has a rules editor, which allows to create and change whenever necessary the rules to diagnosis and toxinfections. The interface’s development provides a friendly and more amicable atmosphere to the specialist and to the students of the area. On the development it was given the preference to select the options on a screen to have less interfaces and become the wear of this tool less born. The tests of the system was make in conjoined with a human specialist for the verifications of the rules. On the appraisement of the specialist the system is satisfied, can be applied on the study of toxinfection.
1.1 Apresentação
A expressão Inteligência Artificial (IA) surgiu na década de 50 e representa o desejo e a expectativa do homem em criar dispositivos e máquinas dotadas de inteligência, capazes de raciocinar e tomar decisões tal qual um ser humano (BITTENCOURT, 2001).
Para RUSSELL e NORVIG (2004), a IA é uma das ciências mais recentes. Esta ciência abrange uma grande variedade de subcampos, dentre eles aprendizado, percepção, diagnóstico de doenças e etc.
Portanto, o computador é um instrumento que traz versáteis possibilidades ao processo de ensino e aprendizagem, seja pela destacada presença na sociedade moderna ou pela sua aplicação nesse processo, sendo considerado, desta forma, um grande aliado de aprendizagem cognitiva do aluno por permitir distintos ritmos de aprendizagem (BRASIL, 1997).
Na Universidade do Planalto Catarinense, diversos trabalhos estão sendo e outros já foram desenvolvidos na Área da Inteligência Artificial, em especial, na área dos Sistemas Especialistas como, por exemplo, o Sistema Especialista para Auxílio ao Diagnóstico de Doenças em Macieiras (SILVA, POZZEBON e ALMEIDA, 2001); Protótipo para Determinação de Roteiros Turístico Utilizando Sistemas Baseados em Conhecimento (LIZ, 2002); Sistema Especialista para Diagnóstico de Doenças em Videiras (BRANCO, 2003); Sistema Especialista para Avaliação Institucional (FRANÇA, 2001), entre outros.
1.2 Descrição do problema
O problema abordado neste trabalho é a carência de ferramentas interativas que orientem a identificação das Toxinfecções Alimentares pelos estudantes das áreas da saúde e pelos manipuladores de alimentos. Portanto, como resultado desta lacuna, percebe-se a dificuldade dos profissionais na compreensão da dimensão destes quadros para a saúde pública e para o empreendedor.
1.3 Justificativa
O desenvolvimento de uma ferramenta pedagógica, que utiliza a informática como um artefato mediador da aprendizagem, permitirá melhorar a compreensão dos estudantes e manipuladores de alimentos na caracterização dos sintomas oriundos das Toxinfecções Alimentares e suas conseqüências para a saúde da população. Considerando-se que a aplicação da informática na educação oportuniza novas metodologias de ensino que permitem a interatividade dos estudantes, entende-se que a aplicação destas em cursos da área da saúde e de treinamento de manipuladores de alimentos melhore a capacidade de aprendizagem do indivíduo.
Considera-se que o sistema proposto é importante porque facilita o processo de ensino-aprendizagem a respeito das Toxinfecções Alimentares, especialmente por permitir o estabelecimento de relações entre o consumo de alimentos e a saúde de consumidor, já que permite a simulação de situações problema pelo estudante e gera condições próximas à realidade e, desta forma, maior interesse pelo conteúdo ministrado. Assim sendo, a informática passa a cumprir um dos seus objetivos, que é a interação com outras áreas de conhecimento, além da instrumentação.
Como resultado do desenvolvimento e uso deste sistema espera-se que a capacitação, tanto dos estudantes como dos manipuladores de alimentos, se dê de forma mais dinâmica, onde o modelo centrado no repasse do conhecimento técnico seja substituído por outro baseado na construção de conhecimentos. O recurso educacional proposto utiliza a informática como um artefato mediador da aprendizagem. Conforme KOMOSINSKI (2000), a informática não irá solucionar os
problemas educacionais, mas considera que ela se insere como um elemento concreto das sociedades modernas mediando os esforços para uma nova educação.
1.4 Objetivo geral
Desenvolver um sistema computacional que auxilie no processo ensino-aprendizagem da identificação das Toxinfecções Alimentares, qualificando o profissional de forma mais prática do que teórica.
1.5 Objetivos específicos
Os objetivos específicos são:
Desenvolver e disponibilizar um sistema especialista que colabore para o diagnóstico das Toxinfecções Alimentares;
Aplicar o sistema na prática médica, a fim de avaliar seu índice de acerto.
1.6 Metodologia
Para desenvolver este estudo foi necessário abordar alguns temas: Inteligência Artificial, Toxinfecções Alimentares, Sistemas Especialistas, shells, Linguagens de Programação, entre outros. A primeira etapa consistiu em um levantamento bibliográfico dos temas a serem abordados, incluindo trabalhos similares nesta área. Os temas pesquisados foram: inteligência artificial e seus paradigmas; sistemas especialistas e sua arquitetura; tecnologias disponíveis para desenvolvimento de sistemas especialistas, desde linguagens de programação até shells; determinação das Toxinfecções Alimentares e seus diagnósticos.
Grande parte do esforço de desenvolver um SE ocorre na elicitação do conhecimento, ou seja, como capturar e utilizar o conhecimento de um ser humano em uma aplicação computacional. Essa é uma tarefa realmente importante, mas para que ela resulte em um bom SE deve-se utilizar técnicas que considerem todo o universo
que o cerca, desde o início do projeto até a morte do programa. Essas técnicas envolvem o ciclo de vida de um programa, que aumenta a sua qualidade e facilita a sua manutenção (SILVA, POZZEBON e ALMEIDA, 2001).
A segunda etapa consistiu no levantamento bibliográfico e do conhecimento específico de um ou mais especialistas sobre Toxinfecções Alimentares e seus diagnósticos. Incluiu também o levantamento bibliográfico de algumas técnicas de elicitação do conhecimento com o especialista, buscando encontrar a técnica que se adaptou melhor a este trabalho.
A terceira etapa incluiu a determinação dos parâmetros e arquitetura do sistema especialista proposto, bem como os elementos necessários para o seu desenvolvimento. Nesta etapa foi realizado um estudo sobre o motor de inferência do sistema especialista com relação a sua metodologia de busca e processo de encadeamento das regras. Este incluiu a especificação do shell para a edição da base de conhecimento, a definição de um especialista para elaboração das regras, as técnicas de aquisição de conhecimento utilizadas de modo cíclico e progressivo, e técnicas de verificação do conhecimento elicitado.
A quarta etapa consistiu na programação da interface com o usuário e dos primeiros testes com o protótipo da ferramenta.
A quinta e última etapa consistiu na redação final do trabalho e dos resultados alcançados.
Para o desenvolvimento do SE foi necessário um microcomputador com um Sistema Operacional Windows 98 ou superior, a ferramenta de desenvolvimento de sistemas Delphi, versão 3.0, incluindo banco de dados Paradox, versão 7.0, o shell para o desenvolvimento do sistema especialista e o editor de base de conhecimento SINTA e, para a geração da interface final com o usuário, o SINTA VCL.
Neste capítulo é abordado o tema Toxinfecções Alimentares, sua definição, e a caracterização de cada agente causador das TA.
Na seção 2.1, tem-se a introdução à importância de se estudar as Toxinfecções Alimentares, e como e onde os alimentos podem ser contaminados. Na seção 2.2 dá-se a definição do que são Toxinfecções Alimentares, e como subtítulos tem-se a definição do que é infecção alimentar e intoxicação alimentar; na seção 2.3, fala-se da incidência das Toxinfecções Alimentares; na seção 2.4 tem-se a caracterização das principais TA, tendo como subtítulos cada um dos agentes causadores das TA, com suas respectivas definições, fechando com a conclusão do capítulo.
2.1 Quanto à importância do estudo das Toxinfecções Alimentares
Os altos índices da ocorrência de surtos de Toxinfecções Alimentares indicam a ausência de controles sistematizados que possam garantir a qualidade sanitária desejável dos alimentos. O controle das condições sanitárias em estabelecimentos de manipulação de alimentos ocorre, principalmente, a partir das visitas de inspeção sanitária. A análise microbiológica que permite avaliar o estado higienico-sanitário do alimento acabado não é incluida como rotina dos estabelecimentos que comercializam alimentos, na região do Planalto Catarinense. O resultado destas análises levam um tempo prolongado para ser liberado e, muitas vezes quando os resultados ficam prontos, os alimentos pesquisados já foram consumidos.
Portanto, tem-se demonstrado uma grande preocupação com a aplicação de ações mais eficientes para controle e garantia da inocuidade dos alimentos como, por exemplo, o treinamento dos manipuladores de alimentos como medida preventiva a situações que caracterizem os perigos de origem microbiológica presentes nas várias etapas do processo de produção de alimentos (ARRUDA, 2000).
Destas destacam-se dois métodos que representam importante ferramenta no controle da qualidade higiênico-sanitária dos alimentos. O primeiro é a elaboração e aplicação das Boas Práticas de Fabricação que são definidas como "normas e procedimentos que visam atender a um determinado padrão de identidade e qualidade de um produto ou serviço" (BRASIL, 1993).
A portaria n.1428, faz referência a enfoques básicos como, por exemplo, as instalações e saneamento, os equipamentos e utensílios, os recursos humanos, o armazenamento e transporte, entre outros. Salienta aspectos que devem ser controlados (BRASIL, 1993).
Conforme a natureza das TA, os pontos de controle variam de acordo com: a) fonte dos ingredientes;
b) formulação do produto;
c) equipamentos utilizados no processamento; d) métodos de processamento/preparação;
e) duração dos processos e do armazenamento; e
f) experiência, conhecimento e atitudes dos funcionários.
O segundo método é o sistema Hazard Analysis Critical Control Point (HACCP), proposto pela Organização Mundial da Saúde (OMS). Cuja abordagem concentra-se na identificação e controle dos perigos de contaminação dos alimentos e fundamenta-se na identificação e controle dos fatores causadores de surtos de doenças transmitidas por alimentos e nas características dos agentes patogênicos que podem contaminar os alimentos via equipamentos e manipuladores. No Brasil, o sistema HACCP também é conhecido como APPCC – Análise de Perigos e Pontos Críticos de Controle. Dos pré-requisitos a implantação do sistema HACCP, ressalta-se a educação
e treinamento das pessoas envolvidas (ARRUDA, 2000).
Desta forma, a inspeção fiscal tem se utilizado dos registros e documentos comprobatórios de qualidade dos quais o sistema HACCP/APPCC valida suas ações (ARRUDA, 2000).
2.2 Definição
As Toxinfecções Alimentares são definidas como doenças transmitidas por alimentos contaminados por bactérias infecciosas ou toxigênicas, ricketsias, vírus, mofos, parasitas ou fungos. Apresentam um grau considerável de morbidade e de mortalidade, especialmente em populações clinicamente debilitadas. Sua ocorrência está vinculada, geralmente, às técnicas empregadas para o preparo e conservação dos alimentos e as condições sanitárias dos utensílios, ambiente e manipuladores (ARRUDA, 2000).
Com isto, pode-se dizer que a probabilidade dos alimentos serem contaminados, principalmente, por bactérias, fungos, vírus, e/ou protozoários depende diretamente da atitude sanitária dos manipuladores de alimentos.
Conforme COSTA1 (apud OLIVEIRA, ÁVILA e LIMA, 2003, p. 35), as doenças de origem alimentar tem como porta de entrada do patógeno ou toxina, no organismo humano, a via oral. Neste contexto, o alimento contaminado torna-se o mais importante veículo do agente patogênico.
Quando o agente etiológico causador é uma toxina produzida, por microrganismos, no alimento ingerido, tem-se caracterizada a intoxicação alimentar. Diferente desta, a infecção alimentar ocorre quando microrganismo é ingerido com o alimento e se multiplica no intestino, com ou sem agressão do epitélio, para então produzir a toxina (ABERC, 1999).
Desta forma as doenças de origem alimentar podem ser divididas em duas grandes categorias: as intoxicações e as infecções alimentares.
2.2.1 Infecção alimentar
Conforme apresentado pela ABERC (1999), as infecções alimentares são decorrentes da ingestão de microrganismos patogênicos que se multiplicam no intestino, agredindo, colonizando e produzindo toxinas. Existem dois tipos de processos infecciosos:
Um deles provocados por microrganismos invasivos que, após colonizarem o intestino, podem invadir outros órgãos através da circulação sanguínea, tais como: Salmonella sp., Shigella sp., Yersinia enterocolítica, Campylobacter jejuni, etc.;
O outro é causado por microrganismos que produzem toxinas quando se multiplicam no intestino ou quando esporulam (endoenteroxina), tais como: Escherichi coli patogênica, Clostridium perfringens, Virbrio parahaemolyticus, Vibrio cholerae, etc.
2.2.2 Intoxicação alimentar
Segundo KRIEG, CHAN e PELCZAR (1996, p. 222), a intoxicação alimentar ocorre após a ingestão de alimentos contaminados com toxinas produzidas por microrganismos, sendo a toxina a responsável pelos sintomas clínicos. Consideram que sua ocorrência deva-se a situações diárias, rotineiras de manipulação, como por exemplo, a contaminação das mãos do manipulador, com secreções nasais durante a preparação do alimento, inoculam o microrganismo Staphylococcus aureus no alimento; ou ainda pelo consumo de alimentos conservados durante muitas horas sem refrigeração adequada, período esse em que o Staphylococcus aureus multiplica-se e produz a enterotoxina. Neste caso, não faz diferença se o alimento é consumido cru ou cozido, já que o cozimento não destrói a enterotoxina, que se mantém ativa após a fervura de 30 minutos ou mais.
1 COSTA, A. S. Microbiologia de alimentos. Disponível em:
2.3 Incidência das Toxinfecções Alimentares
A capacidade de crescimento e de sobrevivência dos microrganismos patogênicos nos alimentos depende não só das características físicas e nutricionais do alimento. Mas, também, de um conjunto de fatores extrínsecos e intrínsecos ao próprio alimento, tais como: temperatura, pH, atividade da água e potencial redox, cada um dos quais pode ser manipulado convenientemente de modo a impedir a contaminação e o crescimento dos microrganismos (CÂMARA, 2002).
Conforme CÂMARA (2002), a ocorrência de surtos das Toxinfecções Alimentares estão associadas à presença de alguns fatores de risco, dentre os quais, destaca como fontes de contaminação dos alimentos: o manipulador, o método de obtenção e origem da matéria prima. A autora cita que os prováveis mecanismos de contaminação que favoreceram toxinfecções identificadas foram: falhas na cadeia de refrigeração; manipuladores de alimentos com práticas inadequadas de higiene pessoal ou portadores de lesões ou doenças passíveis de contaminação; existência de condições ambientais favoráveis ao crescimento de agentes etiológicos; exposição de alimentos mornos à temperatura ambiente; alimento preparado várias horas antes de seu consumo; utilização da matéria prima contaminada; práticas inadequadas de armazenamento e utilização de água não potável.
Os manipuladores de alimentos são citados constantemente como uma das causas da ocorrência de surtos de Toxinfecções Alimentares, especialmente, pela falta de práticas de higiene pessoal adequadas. Justifica-se tal indicação pelo fato de que as pessoas tem grande potencial para apresentarem focos de contaminação por microrganismos (CÂMARA, 2002).
Segundo CORRÊA (2005), as formas de contaminação dos alimentos a partir dos manipuladores devem-se a não observação e a não aplicação de normas de higiene pesssoal, tais como: a prática do banho antes do início da jornada de trabalho; a higiene dos uniformes; a higienização das mãos ao saírem do banheiro e do vestiário; e enfatiza-se a higienização das mãos após o desjejum, antes do início do trabalho no setor de pré-preparo de vegetais.
durante o seu processamento, os alimentos podem ser contaminados por bactérias patogênicas provenientes, especialmente, de pessoas infectadas e sem hábitos de higienização adequados.
2.4 Caracterização das principais Toxinfecções Alimentares
Os sintomas das Toxinfecções Alimentares, em geral, são: náuseas, vômitos, cólicas, prostração, dores abdominais intensas, febre, mal estar, entre outros, por exemplo, a toxina produzida pelo Clostridium botulinum causa visão dupla, dificuldade para falar ou engolir, paralisia.
Os principais agentes causadores das Toxinfecções Alimentares são: Staphylococcus Aureus, Bacillus Cereus, Clostridium Botulinum, Clostridium Perfringens, Escherichia Coli, Shigella sp, Listeria Monocytogene e Salmonella sp.
2.4.1 Staphylococcus aureus
Segundo FRANCO e LANDGRAF2 (apud CÂMARA, 2002), as bactérias do gênero Staphylococcus apresentam-se em forma de cocos gram positivos3, pertencentes à família Micrococcaceae, são anaeróbias facultativas e aeróbias, apresentam temperatura de crescimento na faixa de 7 a 47,8ºC; as enterotoxinas são produzidas entre 10 e 46ºC, com temperatura ótima entre 40 e 45ºC. Portanto, quanto mais baixa for a temperatura, maior será o tempo necessário para a produção de enterotoxina. Em condições ótimas, a enterotoxina torna-se evidente num período entre quatro a seis horas.
2 FRANCO, G. M.; LANDGRAF, M. Microbiologia de alimentos. São Paulo: Atheneu, 1996. 3
A técnica de coloração de Gram foi desenvolvida em 1884 pelo médico dinamarquês Hans Christian Joachim Gram (1853-1938) e serve para a visualização e diferenciação de bactérias. Bactérias gram positivas: sua parece celular é composta por uma espessa camada de peptideoglicanos (proteínas + carboidratos. Bactérias gram negativas: possuem parede celular composta por lipopolissacarídeos, lipopoliproteínas e fosfolipídeos.
Dezenove espécies fazem parte deste gênero, e dentre estas, as seguintes apresentam interesse em microbiologia de alimentos: S. aureus, S. hyicus, S. chromogens e S. intermedius, sendo S. aureus o mais importante agente das Toxinfecções Alimentares. Com exceção de S. chromogens, as demais espécies apresentam testes positivos para presença de enzimas.
O S. aureus pode ser encontrado no solo, água, ar, no homem e nos animais. Em seu principal reservatório, o homem, pode ser encontrado nas fossas nasais, de onde se propaga direta ou indiretamente para a pele e feridas (BERGDOLL4 apud CÂMARA, 2002).
As bactérias deste gênero são tolerantes a concentrações de 10% a 20% de cloreto de sódio e nitratos, o que torna os alimentos curados veículos potenciais para as mesmas (FRANCO e LANDGRAF2 apud CÂMARA, 2002).
A maioria das cepas de S. aureus cresce na faixa de pH 4,5 a 9,3, sendo que o valor de pH mais adequado para a produção de toxina está na faixa da neutralidade, entre 6 e 7 (BERGDOLL4 apud CÂMARA, 2002).
O S. aureus é um patógeno, relacionado a TA, que possui capacidade de crescer em um teor de umidade bastante variável, ou seja, na mais ampla faixa de atividade de água (0,83 a 0,99 ), em condições aeróbias. A produção de enterotoxina é possível a partir de uma atividade de água de 0,86, sendo a ótima 0,99 (BERGDOLL4 apud CÂMARA, 2002).
O período de incubação de um surto varia de trinta minutos a oitos horas, sendo a média de duas a quatro horas, após a ingestão do alimento contaminado(FRANCO e LANDGRAF2 apud CÂMARA, 2002).
Os sintomas são: náuseas, vômitos, cólicas abdominais e sudorese, variam com o grau de suscetibilidade do indivíduo, concentração da enterotoxina no alimento e quantidade de toxina ingerida (FRANCO e LANDGRAF2 apud CÂMARA, 2002).
4 BEGDOLL, M. S. Staphylococcal enterotoxins. In. Compendium of methods for the microbiological
Os métodos de diagnósticos que se utilizam com mais freqüência estão fundamentados na verificação da capacidade dos Staphylococcus produzirem várias enzimas, como: catalase, coagulase, lipase, lecitinase, DNASE e termonuclease. O método que se baseia na habilidade para coagular o plasma é o mais difundido. Algumas cepas de S. lugdunensis e espécies associadas a área de saúde animal como o S. intermedius, S. hyicus, S. delphini e S. Schleiferi também são coagulase positivas, por isso se recomenda provas diferenciais adicionais (BERGDOLL4 apud CÂMARA, 2002).
A manipulação inadequada dos alimentos por parte dos portadores da bactéria ou por pessoas com feridas nos braços e mãos, constitui a principal fonte de contaminação dos alimentos com estafilococos (LANCETTE5 apud CÂMARA, 2002). Para prevenir a intoxicação estafilocócica, é importante além da saúde e da higiene dos manipuladores, manter os alimentos sob refrigeração, pois desta forma impede-se a multiplicação bacteriana e conseqüentemente a produção de enterotoxina, evitando os surtos de intoxicação (FRANCO e LANDGRAF2 apud CÂMARA, 2002).
QUADRO 1 - Aspectos da toxinfecção por Staphylococcus aureus.
1. Staphylococcus aureus Período de Incubação De uma a seis horas.
Fonte Nariz, boca, pele e mãos.
Contaminação Manipulação inadequada dos alimentos.
Alimentos envolvidos Carnes cozidas, produtos lácteos, cremes e recheios doces ou salgados.
Quadro clínico Vômitos, náuseas, diarréias, prostração.
(Fonte: SEMAB, 2004).
2.4.2 Bacillus cereus
O Bacillus cereus pertence ao gênero Bacillus, apresentam-se na forma de bacilo gram positivo3, aeróbio, mesófilo, ou seja cresce na temperatura de 35º C, móvel por flagelos peritríquios, e produtor de esporos que podem ser centrais ou subterminais. Todas as cepas são produtoras de hemolisinas, sendo conhecidas pelo
5 LANCETTE, G. A. Staphylococcus aureus. In. Compendium of methods for the microbiological examination
menos duas : cereolisina termoestável e hemolisina termolábil (FRANCO e LANDGRAF2 apud CÂMARA, 2002).
O Bacillus cereus multiplica-se bem entre 10ºC e 48ºC, apresentando um ótimo de temperatura entre 28ºC e 35ºC. A atividade de água mínima necessária para seu crescimento é 0,95, sendo o crescimento bastante reduzido quando a concentração de cloreto de sódio do meio é 7,5 %. A faixa de pH em que ocorre multiplicação varia de 4,9 a 9,3 (FRANCO e LANDGRAF2 apud CÂMARA, 2002).
O B. cereus é um microrganismo que se encontra amplamente distribuído no meio ambiente, sendo o solo seu reservatório natural, por esta razão contamina facilmente a vegetação, cereais e derivados de cereais, alimentos, águas naturais, leite, produtos lácteos, e condimentos (VARNAM6 apud CÂMARA, 2002).
Em estudos feitos com arroz cozido, esporos de B. cereus apresentaram um tempo de geração de vinte e seis a cinqüenta e sete minutos quando a temperatura foi mantida próxima de 30ºC. A freqüência de isolamento de B. cereus em arroz é de 40% a 100% (FRANCO e LANDGRAF2 apud CÂMARA, 2002).
Os fatores de virulência do B. cereus estão relacionados com a produção de várias toxinas extracelulares, entre elas uma toxina diarreica termolábil, que é inativada em cinco minutos a 56ºC e uma toxina termoestável de ação emética que se mantém inalterada após uma hora a 120ºC. Este microrganismo tem sido responsável por 1% a 23% dos casos de TA relatados na literatura. Podem apresentar duas formas clínicas: a síndrome diarreica e a emética (BENNETT3 apud CÂMARA, 2002).
A síndrome diarréica caracteriza-se por um período de incubação que varia de oito a dezesseis horas e seus principais sintomas são: diarréia intensa, dores abdominais, espasmos retais, raramente ocorrendo náuseas e vômitos. A duração da doença é de doze a vinte e quatro horas; geralmente está associada ao consumo de alimentos de composição protéica, contaminados com aproximadamente 106UFC/g (Unidades Formadoras de Colônias / grama). Estes microrganismos podem fazer parte da flora fecal, dependendo do tipo de alimento e da sazonalidade, principalmente no verão; entretanto não coloniza o intestino, não persistindo por longos períodos
(FRANCO e LANDGRAF2 apud CÂMARA, 2002).
A síndrome emética caracteriza-se por um período de incubação curto, de uma a cinco horas, causando vômitos, náuseas e mal estar geral, com seis a vinte e quatro horas de duração. Esta síndrome está associada a alimentos com alto teor de amido e que contenham número elevado de microrganismos viáveis de B. cereus (maior ou igual a 106UFC/g ) (RHODEHAMEL e HARMON7 apud CÂMARA, 2002).
O consumo de alimentos recém preparados não oferece risco. Dentre as várias formas de tratamento térmico, o cozimento em vapor sob pressão, a fritura e o assar em forno quente destroem tanto células vegetativas quanto esporos. O cozimento em temperaturas inferiores a 100ºC pode não ser eficaz para a destruição de todos os esporos de B. cereus (FRANCO e LANDGRAF2 apud CÂMARA, 2002).
A intoxicação alimentar causada por B. cereus, pode ocorrer quando alimentos preparados são contaminados e mantidos à temperatura ambiente por várias horas antes do consumo (RHODEHAMEL e HARMON7 apud CÂMARA, 2002).
QUADRO 2 - Aspectos da toxinfecção por Bacillus cereus
2. Bacillus cereus
Período de Incubação De oito a vinte e duas horas (em forma diarréica) de uma a seis horas (de forma emética).
Fonte Solo, cereais e grãos, farinhas e hortaliças.
Contaminação Cruzada, principalmente por vegetais, caixas de transporte e exposição a pó.
Alimentos envolvidos Arroz, feijão e outros cereais e vegetais cozidos, pudins e cremes de amido, sopas de vegetais e massas secas.
Quadro clínico Náuseas e vômitos na forma emética e diarréia na forma diarréica.
(Fonte: SEMAB, 2004).
2.4.3 Clorstridium botulinum
O Clostridium botulinum é um bacilo gram positivo3, produtor de esporos, encontrado com freqüência no solo, em legumes, verduras, frutas, fezes humanas e animais. Apresentam forma de bastonetes retos ou levemente curvos, móveis,
anaeróbicos. Para produzir a toxina necessita de pH básico ou próximo da neutraliade (EDUARDO et al., 2002).
São descritos sete tipos de Clostridium botulinum (de A a G) que se distinguem pelas características antigênicas da neurotoxina que produzem, embora tenham ação farmacológica similar.
A intoxicação alimentar, em humanos, está diretamente relacionada à produção de esporos resistentes ao calor, que sobrevivem a métodos de preservação que normalmente matariam organismos não esporulados. A resistência dos esporos ao calor varia de cepa para cepa. Embora, algumas cepas não sobrevivam a 80ºC, os esporos de outras requerem temperaturas acima do ponto de fervura para a sua destruição. Em meios com pH próximo a neutralidade e com concentrações baixas de sal a resistência térmica do esporo é maior (EDUARDO et al., 2002).
O Clostridium botulinum produz uma exotoxina potente (mais que a tetânica), de ação neurotrópica (ação nas terminações nervosas), que é a única que tem a característica de ser letal por ingestão. É letal na dose de 1/100 a 1/120ng. Ao contrário do esporo, a toxina é destruída à temperatura de 65 a 80ºC por 30 minutos ou a 100ºC por 5 minutos (EDUARDO et al., 2002).
Os sintomas aparecem após 2 horas, até cerca de 5 dias, com período médio de 12 a 36 horas, dependendo da quantidade de toxina ingerida.
O período de incubação para o botulismo alimentar, em geral, é de 12 horas a setenta e duas horas, casos raros chegaram até 10 dias. Contudo, o tempo entre a ingestão da toxina e o início dos sintomas pode variar entre 18 a 36 horas. Quanto mais toxina ingerida, mais curto o tempo entre a ingestão e o aparecimento da doença. Quanto menor o tempo de aparecimento dos sintomas, maior a gravidade e a letalidade (EDUARDO et al., 2002).
O botulismo é diagnosticado através dos sinais e sintomas, pela detecção e tipagem da toxina no sangue do paciente e outros exames laboratoriais, e pelos testes complementares nos alimentos suspeitos (EDUARDO et al., 2002).
Provavelmente, muitos casos de botulismo não chegam a ser diagnosticados. Nos quadros muito característicos e, principalmente, na ocorrência de surtos com
grande número de casos, não é difícil fazer o diagnóstico. Em alguns surtos pode-se observar falhas de diagnóstico nos primeiros casos, que são associados somente retrospectivamente, quando se faz a subsequente ligação a outros semelhantes, e após o alerta da saúde pública para o referido surto.
QUADRO 3 - Aspectos da toxinfecção por Clostridium botulinum
3. Clostridium botulinum Período de Incubação De doze a setenta e duas horas.
Fonte Solo, vegetais, frutas e peixes.
Contaminação Manipulação industrialização inadequada.
Alimentos envolvidos Conservas de origem vegetal, carnes cozidas, patês, escabeche.
Quadro clínico Visão dupla, dificuldade para falar ou engolir, paralisia.
(Fonte: SEMAB, 2004).
2.4.4 Clostridium perfringens
O Clostridium perfringens apresenta-se em forma de bacilo gram positivo3, anaeróbio, esporulado, apresenta cápsula e é imóvel. As cepas de Cl. perfringens são classificadas em cinco tipos: A, B, C, D, e E , de acordo com a produção de quatro toxinas extracelulares mais importantes: alfa, beta, épsilon e iota. Todos os cinco tipos produzem a toxina alfa que é hemolítica. A toxina beta é produzida por Cl. perfringens dos tipos B e C, a toxina épsilon por Clostridium perfringens tipos B e D e a toxina iota é produzida somente pelo tipo E (FRANCO e LANDGRAF2 apud CÂMARA, 2002).
A toxina é formada em pH entre 6,0 e 8,0. Atividade de água entre 0,98 e 0,99, e temperatura entre 35 e 40ºC. Como a toxina do Clostridium perfringens forma-se durante a faforma-se de esporulação, e esta forma-se dá após a ingestão do alimento contaminado, no intestino delgado, a temperatura de esporulação se aproxima da temperatura corporal do homem. São necessárias oito a dez miligramas de toxina para o desencadeamento da enfermidade (LABBE8 apud CÂMARA, 2002).
O número de células necessárias para desencadear a sintomatologia e a
8 LABBE, R. G. Clostridium perfrigens. In: Compendium of methods for the microbiological examination of
intoxicação esta compreendido entre 105 ou mais por grama do alimento (JAY9 apud CÂMARA, 2002).
Este microrganismo faz parte da microbiota do solo, especialmente as cepas do tipo A, sendo também comum no conteúdo intestinal do homem e de muitos animais. Sua ampla distribuição na natureza é devida aos esporos que o Clostridium perfringens produz, altamente resistentes às condições ambientais (FRANCO e LANDGRAF2 apud CÂMARA, 2002).
As células vegetativas de Clostridium perfringens perdem rapidamente sua viabilidade em temperaturas de congelamento, porém os esporos não demonstram a mesma sensibilidade que a forma vegetativa em baixas temperaturas (ICMSF10 apud CÂMARA, 2002).
O Cl perfringens é responsável por dois tipos diferentes de toxinfecção alimentar. As cepas do tipo A causam intoxicação de forma clássica e as do tipo C causam enterite necrótica, bem mais grave. Os sintomas da intoxicação alimentar por Clostridium perfringens do tipo A são dores abdominais agudas, diarréia com náuseas e febre, sendo os vômitos raros. Aparecem entre oito a doze horas após a ingestão do alimento contaminado, cuja duração é de doze a vinte e quatro horas. A enterite necrótica é rara; os sintomas são dores abdominais agudas, diarréia sanguinolenta e inflamação necrótica do intestino delgado, sendo freqüentemente fatal (FRANCO e LANDGRAF2 apud CÂMARA, 2002).
O primeiro relato de Clostridium perfringens como agente de intoxicação alimentar data de 1943, desde então surtos tem sido relatados em crescente número, envolvendo grande quantidade de pessoas, tendo como locais de ocorrência escolas, hospitais e restaurantes, porém não apresenta nenhuma prevalência de sazonalidade (ICMSF10 apud CÂMARA, 2002).
Os alimentos comumente associados com Clostridium perfringens são: carnes e produtos cárneos, leite e derivados, peixes e produtos de pescado e vegetais. Em carnes cruas, a presença deste microrganismo indica más condições higiênicas no
9
JAY, J. M. Modern food microbiology. 4 ed. New York, 1992.
10 INTERNATIONAL COMMISSION ON MICROBIOLOGICAL SPECIFICATION FOR FOODS (ICMSF).
abate; já em carnes cozidas, uma baixa contagem reflete o nível de contaminação da matéria prima e uma contagem elevada indica processamento ou cozimento inadequado. Nos Estados Unidos os produtos cárneos são responsáveis por 70% dos surtos de Toxinfecção Alimentar (VARNAM6 apud CÂMARA, 2002).
Leite e produtos de leite pasteurizado podem raramente estar contaminados por Clostridium perfringens oriundos das fezes do animal. A estocagem em temperaturas elevadas contribui para a esporulação do microrganismo (VARNAM6 apud CÂMARA, 2002).
De acordo com ICMSF10 (apud CÂMARA 2002), o isolamento de Clostridium perfrinfens em peixe é considerado um incidente, ou seja, falhas durante o processamento e preparo, a superfície do corpo e o canal alimentar de algumas espécies de peixes abrigam naturalmente o microrganismo.
O consumo de grande número de células vegetativas é pré-requisito para a ocorrência da toxinfecção por Clostridium perfringens. Portanto, seu controle efetivo consiste em impedir a multiplicação bacteriana, que pode ser atingida através do resfriamento rápido, de 55ºC para 10ºC, ocorrendo choque térmico que mata todas as células vegetativas; outra medida é o reaquecimento do alimento a 70ºC antes de ser consumido (ICMSF10 apud CÂMARA, 2002).
QUADRO 4 - Aspectos da toxinfecção por Clostridium perfringens
4. Clostridium perfringens Período de Incubação De oito a vinte e duas horas.
Fonte Solo, fezes e hortaliças.
Contaminação Cruzada entre utensílios e alimentos, carnes e aves, caixas de transporte.
Alimentos envolvidos Carnes mal cozidas, legumes cozidos, massas.
Quadro clínico Cólica, diarréia e dores abdominais intensas.
(Fonte: SEMAB, 2004).
2.4.5 Escherichia coli
A Escherichia coli (E.coli) é espécie predominante da flora intestinal de animais de sangue quente. Pertence à família Enterobacteriacceae, são bacilos gram negativos3, não esporulados, apresentam diversas linhagens comprovadamente
patogênicas para o homem e para animais (CÂMARA, 2002).
Com base nos fatores de virulência, manifestações clínicas e epidemiológicas, as linhagens de E.coli consideradas patogênicas são agrupadas em 5 classes ( FRANCO e LANDGRAF2 apud CÂMARA, 2002):
EPEC (E. coli enteropatogênica clássica) EIEC (E. coli enteroinvasora)
ETEC (E. coli enterotoxigênica) EHEC (E. coli enterohemorrágica) EaggEC (E. coli enteroagregativa) .
O isolamento deste microrganismo em alimentos é extremamente difícil, porque mesmo níveis não detectáveis causam a doença. E. coli enterotoxigênica causa gastroenterite; são cepas capazes de produzir enterotoxina, cujo efeito é uma diarréia aquosa, conhecida como diarréia dos viajantes. O período de incubação varia de oito a vinte e quatro horas. A quantidade de microrganismos capazes de gerar infecção também é alta, 106 a 108 células. Pode produzir uma enterotoxina termolábil, inativada a 60ºC por trinta minutos e uma enterotoxina termoestável, que suporta 100ºC por trinta minutos (FRANCO e LANDGRAF2 apud CÂMARA, 2002).
QUADRO 5 - Aspectos da toxinfecção por Escherichia coli
5. Escherichia coli
Período de Incubação De cinco a quarenta e oito horas.
Fonte Fezes, água.
Contaminação Cruzada, matéria prima.
Alimentos envolvidos Hortaliças, carnes mal cozidas, saladas, massas frescas, alimentos manipulados.
Quadro clínico Diarréia sanguinolenta, vômito, cólicas, febre na dependência da ingestão das toxinas ou do agente.
(Fonte: SEMAB, 2004).
2.4.6 Salmonella sp
A Salmonella sp é uma das principais bactérias envolvidas em surtos de doenças de origem alimentar, ocasionando perdas econômicas em todo o mundo; nos
Estados Unidos por exemplo, estima-se gasto de um bilhão por ano com esses surtos (CÂMARA, 2002).
O gênero Salmonella sp pertence à família Enterobacteriaceae e compreende bacilos gram negativos3 não produtores de esporos. São anaeróbios facultativos, a maioria é móvel, através de flagelos peritríquios, exceção feita à S. pullorum e à S. gallinarum, que são imóveis. O pH ótimo para multiplicação das salmonelas fica próximo de 7,0, sendo que valores superiores a 9,0 e inferiores a 4,0 são bactericidas. Não toleram concentrações de sal superiores a 4%. O nitrito é inibitório e seu efeito é acentuado em pH ácido. A temperatura ideal para multiplicação de Salmonella sp é 35- 37ºC, sendo o mínimo de 7ºC e máxima de 47ºC , a atividade de água é maior que 0,94 (JAY9 apud CÂMARA, 2002).
As doenças causadas por Salmonella sp se subdividem em três grupos: a febre tifóide, causada por Salmonella sp typhi, as febres entéricas, causadas pela Salmonella paratyphi (A,B e C) e as enterocolites ou salmoneloses, causadas pelas demais Salmonellas (FRANCO e LANDGRAF2 apud CÂMARA,2002).
As salmoneloses se caracterizam por sintomas que incluem: diarréia, febre e dores abdominais; com um período de incubação de doze a setenta e duas horas após contaminação; com duração de quatro a sete dias. Em crianças, idosos e pessoas imunodeprimidas, a salmonelose pode apresentar um quadro grave, levando a septicemia e óbito (CÂMARA, 2002).
O principal reservatório natural das Salmonellas sp é o trato intestinal do homem e dos animais. Dentre os animais, as aves são o reservatório mais importante. Suínos, bovinos, eqüinos e animais silvestres (roedores, anfíbios e répteis) também podem ser portadores de Salmonella sp, assim como os animais domésticos (cães, gatos, pássaros) que passam a representar grande risco de infecção, principalmente para as crianças. A contaminação das aves é, especialmente, grave pois podem ser portadoras assintomáticas, excretando continuamente salmonelas pelas fezes. Animais nessas condições podem causar contaminações cruzadas, com grande impacto nos abatedouros de aves (FRANCO e LANDGRAF2 apud CÂMARA, 2002).
QUADRO 6 - Aspectos da toxinfecção por Salmonella sp
6. Salmonella sp Período de Incubação Oito a quarenta e oito horas.
Fonte Fezes de animais contaminados, água contaminada.
Contaminação Matérias-primas contaminadas, tais como, carnes, aves, frutos do mar, ovos e hortaliças plantadas em locais adubados com fezes, e também os manipuladores.
Alimentos envolvidos Carnes, ovos e derivados.
Quadro clínico Diarréia, dor abdominal, vômito e febre.
(Fonte: SEMAB, 2004).
2.4.7 Shigella sp
As shigelas são enterobactérias gram negativas3, tipo bacilo, imóveis, e não formadoras de esporos. As espécies de shigela associadas às infecções de origem alimentar são: Shigella sonnei, Shigella boydii, Shigella flexneri e Shigella dysenteriae. Seu principal reservatório são os seres humanos.
A doença bacteriana aguda que envolve o intestino delgado é conhecida como disenteria bacilar. Caracteriza-se por dor abdominal e cólicas, diarréia com sangue, pus ou muco, febre, vômitos e tenesmo, podendo em alguns casos a ser diarréia líquida. O período de incubação é de 12 a 50 horas, em média de 1 a 3 dias, e cerca de 1 semana para a S. dysenteriae. Geralmente, trata-se de infecção auto-limitada, durando de 4 a 7 dias. Em geral é mais grave em crianças e em idosos debilitados e desnutridos e em pacientes com AIDS. Em crianças jovens, a convulsão pode ser uma complicação grave. As infecções graves estão associadas a uma ulceração da mucosa, com sangramento retal e forte desidratação (CVE, 2003).
Estima-se que shigelose seja responsável por cerca de 600.000 mortes no mundo; das quais cerca de dois terços e a maioria de mortes ocorra em crianças menores de 10 anos de idade. Ocorre em locais com precárias condições de higiene e problemas de saneamento básico; é endêmica em países em desenvolvimento e de clima tropical, especialmente, as espécies S. sonnei e S. dysenteriae. Sobrevivem e multiplicam-se em alimentos expostos e não refrigerados. Os portadores de shigelas podem transmitir a infecção pelas mãos mal lavadas, unhas sujas com matéria fecal,
que contaminam alimentos e objetos favorecendo a disseminação da infecção (CVE, 2003).
QUADRO 7 - Aspectos da toxinfecção por Shigella sp
7. Shigella sp
Período de Incubação De doze a setenta e duas horas.
Fonte Fezes e água.
Contaminação Cruzada, manipulação.
Alimentos envolvidos Manipulados.
Quadro clínico Diarréia com muco e pus, cólica e mal estar.
(Fonte: SEMAB, 2004).
2.4.8 Listeria monocytogenes
A L. monocytogenes é um gram positivo3 mótil, que causa infecções em humanos. Seus principais reservatórios são o solo, lodo, forragem e água. Alguns estudos sugerem que 1-10% de humanos podem portar no intestino a L. monocytogenes. É resistente aos efeitos do congelamento, secagem e calor, ainda que seja uma bactéria não formadora de esporos. Queijos em processo de maturação podem constituir meio para o crescimento de Listeria e são freqüentemente a causa de surtos. Seu período de incubação é variável; casos de surtos apresentaram um período de 3-70 dias após uma simples exposição ao produto implicado. Sendo que período médio de incubação é de 3 semanas (CVE, 2003).
A listeriose é a denominação de um grupo geral de desordens causadas pela L. monocytogenes que incluem septicemia, meningite (ou meningoencefalite), encefalite, infecção cervical ou intra-uterina em gestantes, as quais podem provocar aborto (no segundo ou terceiro trimestre) ou nascimento prematuro. Outros danos podem ocorrer como endocardite, lesões granulomatosas no fígado e outros órgãos, abscessos internos ou externos, e lesão cutânea papular ou pustular. Essas desordens comumente são precedidas por sintomas semelhantes ao da gripe com febre persistente. Sintomas gastrointestinais como náusea, vômitos e diarréia, podem preceder ou acompanhar as manifestações mais graves da doença. A taxa de letalidade em recém-nascidos é de 30%; em adultos (sem gravidez) é de 35%; em torno de 11% para < 40 anos e 63% para > 60 anos. Quando ocorre septicemia, a taxa de letalidade é
de 50% e com meningite pode chegar a 70% (CVE, 2003).
A ocorrência desta doença trata-se de infecção usualmente não diagnosticada com uma incidência de 4,5 casos - hospitalizados - por 1 milhão de habitantes (dados dos EEUU). No Brasil é subdiagnosticada e subnotificada. Infecções assintomáticas provavelmente ocorram em todas a idades, embora, sejam de importância, apenas na gravidez (CVE, 2003).
Surtos registrados mostraram estar associados à ingestão de leite contaminado (pasteurizado de fontes não seguras ou cru), queijos, sorvetes, água, vegetais crus, patês de carnes, molhos de carne crua fermentada, aves crus ou cozidas, peixes (inclusive defumados) e frutos do mar. Uma importante parcela de casos esporádicos é devida à transmissão alimentar. Lesões em mãos e braços podem ocorrer por contato direto com material infeccioso. Em infecções neonatais, o microrganismo pode ser transmitido da mãe para o feto no útero ou no canal do parto ao nascimento. Surtos em enfermeiras por contato com equipamento ou material contaminado têm sido raros (CVE, 2003).
Os principais grupos suscetíveis são: mulheres grávidas e fetos, com infecções neonatal e perinatal; pessoas imunossuprimidas devido à utilização de medicamentos como corticosteróides, drogas para câncer, para transplantados; pacientes com leucemia, câncer e AIDS; diabéticos, cirróticos, asmáticos e os com colite ulcerativa; idosos e pessoas normais fazendo uso de antiácidos ou cimetidina (CVE, 2003).
Os alimentos associados a listeriose são queijos, leite, carnes, peixes, frutos do mar e outros. Os métodos para análise de alimentos são complexos e demorados. Exames usuais levam de 24 a 48 horas para o preparo do meio, com uma variedade de testes, exigindo para sua conclusão, de 5 a 7 dias. Técnicas avançadas em biologia molecular podem simplificar os testes e reduzir o tempo para a confirmação de suspeitos (CVE, 2003).
QUADRO 8 - Aspectos da toxinfecção por Listeria monocytogenes
8. Listeria monocytogenes Período de Incubação Indeterminado.
Fonte Solo, água em putrefação, animais domésticos e aves.
Contaminação Cruzada, matéria-prima.
Alimentos envolvidos Produtos lácteos, patês, presunto, lingüiças, alimentos mal cozidos e de confeitaria, sucos.
Quadro clínico Cólica, diarréia, calafrios, dores nas juntas, linfadenites.
(Fonte: SEMAB, 2004).
2.5 Conclusão
Os microrganismos responsáveis pelas Toxinfecções Alimentares são diversos, assim como, suas manifestações e sintomas. As referências citadas indicaram como principais fontes de contaminação dos alimentos: o manipulador, apontado com maior incidência como causa de contaminação, e a obtenção e origem da matéria prima. Para que se possa identificar o microrganismo causador da Toxinfecção Alimentar é necessário que sejam definidos: o período de incubação, a fonte, as formas de contaminação, os alimentos envolvidos, e principalmente a sintomatologia, ou seja, o quadro clínico que um paciente apresentará, depois da ingesta do alimento contaminado, pelo microrganismo ou pela toxina, após determinado período de incubação. A relevância deste conhecimento é traduzida na melhoria das condições de produção dos alimentos e na saúde da população.
Através deste estudo, o engenheiro do conhecimento aprendeu um pouco sobre as Toxinfecções Alimentares. Deste modo, ficou mais fácil entender o vocabulário do especialista da área. Esta pesquisa fomentou o início dos trabalhos de formação da base de conhecimento desenvolvida em conjunto com o especialista.
No desenvolvimento da base de conhecimento, as variáveis, as conclusões e a formação das regras, foram elaboradas a partir do conhecimento obtido sobre Toxinfecções Alimentares com o especialista e com a literatura específica. A partir do primeiro conjunto de regras desenvolvidas, melhoramentos foram feitos com o auxílio do especialista. Deste modo, pode-se concluir que estudo realizado sobre TA foi
Neste capítulo são abordados os temas Inteligência Artificial e Sistemas Especialistas, para a implementação computacional de uma ferramenta, para a identificação de Toxinfecções Alimentares.
Este capítulo inicia com conceitos de Inteligência Artificial, na seção 3.1. Como complemento da seção 3.1, tem-se nos seus subtítulos, o histórico da Inteligência Artificial, suas aplicações e seus paradigmas. Na seção 3.2, tem-se os conceitos de Sistemas Especialistas e em seus subtítulos, a engenharia do conhecimento, as técnicas de elicitação do conhecimento, as técnicas de representação do conhecimento, a arquitetura em Sistemas Especialistas, fechando o capítulo com a conclusão do mesmo.
3.1 Inteligência artificial
Segundo RUSSEL e NORVIG (200), atualmente a IA abrange uma enorme variedade de subcampos, desde áreas de uso geral, como aprendizado e percepção, até tarefas específicas como jogos de xadrez, demonstração de teoremas matemáticos, criação de poesia e diagnóstico de doenças. A IA sistematiza e automatiza tarefas intelectuais e, portanto, é potencialmente relevante para qualquer esfera da atividade intelectual humana. Nesse sentido, ela é verdadeiramente um campo universal.
RUSSEL e NORVIG (2004) apresentam algumas definições do que é Inteligência Artificial, os quais encontram-se no quadro 9.
QUADRO 9 - Definições de Inteligência Artificial
Sistemas que pensam como seres humanos
Sistemas que pensam racionalmente
“O novo e interessante esforço para fazerem os computadores pensarem... máquinas com mentes, no sentido total e literal” (HAUGELAND11
, 1985).
“O estudo das faculdades mentais pelo uso de modelos computacionais” (CHARNIAK e McDERMOTT12, 1985).
“[Automação de] atividades que associamos ao pensamento humano, atividades como a tomada de decisões, a resolução de problemas, o aprendizado...” (BELLMAN13, 1978).
“O estudo das computações que tornam possível perceber, raciocinar e agir” (WINSTON14, 1992).
Sistemas que atuam como seres humanos
Sistemas que atuam racionalmente
“A arte de criar máquinas que executam funções que exigem inteligência quando executadas por pessoas” (KURZWEIL15
, 1990).
“A Inteligência Computacional é o estudo do projeto de agentes inteligentes” (POOLE16 et al., 1998).
(Fonte: RUSSEL e NORVIG, 2004, p. 5)
Segundo HARMON e KING (1988), Inteligência Artificial (IA) é um campo de estudos que busca o desenvolvimento de sistemas inteligentes. Um sistema inteligente é aquele capaz de resolver problemas, que, quando resolvidos por humanos, exigem um comportamento dito inteligente.
As RNA são utilizadas para o reconhecimento de padrões, como assinaturas e impressões digitais (podendo ser usada em conjunto com os sistemas de visão), e para solucionar problemas que não dispõe de informações completas, como as bases
11 HAUGELAND, J. Artificial intelligence. The very idea. Massachusetts: Cambridge, 1985. 12
CHARNIAK, E.; McDERMOTT, D. Introduction to artificial intelligence. Massachusetts: Wesley, Reading, 1985.
13 BELLMAN, R. E. An introduction to artificial intelligence. Can computers think? San Francisco: Boyd &
Fraser Publishing Company, 1978.
14
WINSTON, P. H. Artificial intelligence. 3 ed. Massachusetts: Wesley, Reading, 1992.
15 KURZWEIL, R. The age of intelligent machines. Massachusetts: MIT Press, Cambridge, 1990. 16 POOLE, D. Probabilistic horn abduction and bayesean networks. Artificial intelligence. 1998.
de dados inteligentes. Comercialmente já são largamente utilizadas, e constituem a principal aplicação do paradigma conexionista (STAIR, 1998).
Os algoritmos genéticos (AG) trabalham com um conjunto de indivíduos (população), no qual, cada elemento é candidato a ser a solução desejada e é codificado em uma cadeia de bits, denominada cromossomo. A função a ser otimizada é o ambiente no qual a população inicial vai ser posta. Espera-se, que através dos mecanismos de evolução das espécies e da genética natural, somente os mais aptos se reproduzam, e também, que cada nova geração, esteja mais apta ao ambiente (função a ser otimizada) (BARRETO, 2001).
3.1.1 Histórico
Segundo BITTENCOURT (2001), o que hoje chama-se Inteligência Artificial (IA) é um ramo da ciência da computação ao mesmo tempo recente (oficialmente a IA nasceu em 1956) e muito antigo, pois a IA foi construída a partir de idéias filosóficas, científicas e tecnológicas herdadas de outras ciências, algumas tão antigas quanto a lógica, com seus 23 séculos.
O interesse do homem em criar dispositivos que tenham um comportamento inteligente vem desde os tempos remotos (ALMEIDA, 1999). Para citar alguns exemplos, tem-se o distribuidor de água em Delfos, na Grécia antiga, e o relógio da catedral de Estrasburgo, que controlava um mecanismo responsável pelo movimento de todas as suas peças: ponteiros, galo cuco, bonecos representando as estações etc.
Atualmente, é atribuído a Wilhem Schickard (1592-1635), professor de matemática e astronomia na Universidade de Heidelberg o mérito de ter projetado e implementado a primeira calculadora mecânica, em 1623, que realizava instantaneamente adições e quase instantaneamente multiplicações e divisões (BARRETO, 2001).
Em 1642, Blaise Pascal (1623-1662), matemático e co-inventor da Teoria das Probabilidades, inventou uma máquina de fazer cálculos aritméticos, batizada de Pascaline, a qual realizava instantaneamente adições e subtrações, e também era capaz de converter várias moedas, com suas subdivisões (BARRETO, 2001).
