3.Aula - Agentes Físicos 2013

Profª Glória Maria

Vinhas

Agentes Físicos

Inibição do crescimento

microbiano

O Controle de uma população microbiana visa:

- Prevenir a transmissão de doenças; - Evitar a decomposição de alimentos;

- Evitar a contaminação da água e do ambiente;

- Evitar a contaminação de processos fermentativos.

   

Esse controle de micro-organismos é possível pela ação de agentes físicos e químicos, que possuem propriedades em destruir a célula microbiana, ou de impedir a sua reprodução.

POR QUE CONTROLAR O

Esterilização - A prática da esterilização visa a incapacidade de reprodução de todos os organismos presentes no material, causando a morte microbiana (vírus, bactérias e fungos) até que a probabilidade de sobrevivência do agente contaminante seja menor que 1:1.000.000 quando um objeto é considerado estéril.

Mecanismos - Os possíveis mecanismos de destruição microbiana estão associados com os principais aspectos estruturais de uma célula bacteriana. Uma compreensão de como um agente atua sobre os micro-organismos possibilita a seleção do agente mais efetivo. A alteração do estado físico do citoplasma, a inativação de enzimas, ou o rompimento da membrana ou parede celular, pode levar à morte da célula bacteriana.

CONTROLE DA POPULAÇÃO

MICROBIANA

CONTROLE DA POPULAÇÃO

MICROBIANA

Desinfecção: Desinfetante Germicida Desinfecção: Desinfetante Germicida Assepsia: Antisséptico Assepsia: Antisséptico Biocid a Biocid a Biostático Biostático X X Remoção ou destruição dos organismos vivos capazes de causar damos e ou infecção Agentes químicos aplicado em pessoas e animais para eliminação de microrganismo patogênicos

TAXA DE MORTE MICROBIANA

DEFINIÇÕES:

É baseado em uma única propriedade: capacidade de

se reproduzir. 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.

Para avaliar a eficiência de um agente microbicida, uma

amostra do material tratado é cultivada para

determinar o número de sobreviventes, isto é, aqueles

que podem crescer e multiplicar-se.

FATORES QUE INFLUENCIAM O

TRATAMENTO MICROBIANO

1.

TAMANHO DA POPULAÇÃO MICROBIANA;

2.

NATUREZA DO MATERIAL QUE CONTÉM OS

MICRO-ORGANISMOS;

3.

INTENSIDADE OU CONCENTRAÇÃO DOS

AGENTES;

4.

TEMPO DE EXPOSIÇÃO;

5.

TEMPERATURA DE EXPOSIÇÃO;

6.

CARACTERÍSTICAS DA POPULAÇÃO MICROBIANA;

AGENTES FÍSICOS

I) Altas temperaturas Calor: 1) Seco 2) Úmido Pasteurização II) Baixas Temperaturas III) Dessecamento

IV) Pressão Osmótica V) Filtração

INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA

Em relação a temperatura, os micro-organismos são classificados em 3 grupos:

- Psicrófilos: crescem em baixas temperaturas (15 a 20°C) ou temperatura inferior;

- Mesófilos: crescem em temperaturas moderadas (25 a 40°C); - Termófilos: crescem em altas temperaturas (40 a 70°C)

INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA

ALTAS TEMPERATURAS - CALOR

 Mata os micro-organismos desnaturando suas enzimas;

 A resistência ao calor varia de acordo com o micro-organismo. - Ponto de Morte Térmica (PMT): menor temperatura em que

todos os micro-organismos em uma suspensão líquida serão mortos por calor em 10 min;

- Tempo de Morte Térmica (TMT): período mínimo de tempo em que todos os micro-organismos serão mortos em condições específicas;

- Tempo de Redução Decimal (TRD ou D): o tempo, em min, em que 90 % de uma população microbiana em uma determinada temperatura será morta.

1) CALOR SECO:

Causa a oxidação dos constituintes orgânicos da célula (“queima lentamente a célula”) - temperatura elevada;

Flambagem (Chama direta) : processo onde o material é levado diretamente ao fogo, seja seco ou embebido em álcool (utilizado na desinfecção de alças de cultivo / inoculação).

ALTAS TEMPERATURAS - CALOR

A chama azul chega a atingir 800ºC

Estufa esterilizante: amplamente utilizada para as vidrarias,

instrumentos de corte e outros materiais (160ºC por 2h ou 180ºC por 1h).

ALTAS TEMPERATURAS – CALOR

SECO

Incineração: processo drástico de eliminação dos

micro-organismos e que destroem o produto. Ex: eliminação de carcaças de animais ou de outros materiais contaminados.

ALTAS TEMPERATURAS – CALOR

SECO

2) CALOR ÚMIDO:

É mais eficiente que o calor seco para destruir os micro-organismos, isto porque o calor úmido causa a desnaturação e coagulação de proteínas vitais, como as enzimas.

-Esterilização por calor úmido: - Fervura (100ºC);

- Vapor de fluxo livre;

- Vapor de água sobre pressão - Autoclave.

Fervura:

Mata as formas vegetativas presente no líquido;

Não destrói endoesporos bacterianos, vírus da hepatite príons, que podem resistir a 100oC.

Vapor de fluxo livre (não pressurizado):

Equivalente a água fervente;

Não mata os endoesporos bacterianos e alguns vírus.

Um tipo do vírus (o da hepatite) pode sobreviver a até 30 min de

fervura e alguns endoesporos bacterianos resistem à fervura por mais de 20h.

ALTAS TEMPERATURAS – CALOR

ÚMIDO

Vapor de água:

Vapor de água sobe pressão é o método mais prático e seguro de aplicação de calor úmido;

Em um sistema fechado a volume constante o aumento de pressão permitirá um aumento de temperatura;

Fornece temperaturas maiores do que aquelas possíveis com vapor sem pressão ou água fervente.

ALTAS TEMPERATURAS – CALOR

ÚMIDO

 Autoclave:

É o aparelho destinado a esterilização com vapor sob pressão;

121ºC por 15 min. – suficiente para matar todos os micro-organismos e seus endoesporos.

Certos meios bacteriológicos e drogas químicas não

podem ser aquecidos além de 100°C sem serem

afetados de maneira adversa. Mas, se suportarem a

temperatura de vapor livre (100°C), é possível

esterilizá-los

através

da

esterilização

fracionada

(tindalização).

O processo envolve o aquecimento do material a 100°C

em três dias sucessivos, com períodos de incubação

intercalados. Os esporos resistentes germinarão durante

as fases de incubação e, nas subsequentes exposições

ao calor, as células vegetativas serão destruídas. Porém,

se os esporos existentes não germinarem durante o

período de incubação, o material não será esterilizado.

Cinética de destruição térmica de micro-organismos:

T₁ T₂ T₁ T₃ T₂ ln N t

N

K

dt

dN

.





N é o número de micro-organismos viáveis por mL; K é a constante específica de morte (min-1_);

t é o tempo em minutos.

t

K

N

N

.

ln

0





ln N₀

)

.

exp(

.

0

K

t

N

N





ALTAS TEMPERATURAS – CALOR

A cinética de destruição de microrganismos se comporta com uma cinética de primeira ordem

Cinética de destruição térmica de micro-organismos:

Como funciona a cinética de destruição para os esporos? ln N₀

Tratamento pelo calor controlado. Mata as células vegetativas de micro-organismos patogênicos ou não, e desse modo prolonga a manutenção da qualidade do produto.

Tratamento Clássico: 63~66ºC por 30 min.

Pasteurização de Alta Temperatura e Curto Tempo (HTST – high

– temperature short-time): 72ºC por 15s.

Leite

Pasteurização - submetido a temperatura (72ºC) 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 74ºC para 140ºC e depois retorna para a temperatura inicial).

ALTAS TEMPERATURAS -

PASTEURIZAÇÃO

Pasteurizador Tubular para Produtos Líquidos e Pastosos.

ALTAS TEMPERATURAS -

PASTEURIZAÇÃO

O congelamento é comumente utilizado para preservar alimentos, drogas e espécimes laboratoriais, e sua aplicação depende do tipo de micro-organismo e da intensidade;

Diminuição / interrupção do metabolismo celular;

Refrigeradores comuns (0 – 7ºC): efeito bacteriostático (a temperatura afeta a reprodução e o metabolismo celular).;

O nitrogênio líquido, em temperaturas de -196°C, é empregado na preservação de muitos vírus e outros micro-organismos, assim como as fontes de células de mamíferos usadas em pesquisas.

Na ausência de água, os micro-organismos não podem crescer ou se reproduzir, mas podem permanecer viáveis por anos através das formas de resistência (endoesporos / esporos);

Indústrias de alimentos utilizam este método quando secam frutas, carnes ou pães;

Quando a água é oferecida aos micro-organismos, eles retornam ao seu crescimento e divisão;

Técnica comum – Liofilização – Os micro-organismos são submetidos à extrema desidratação no estado congelado e, então, fechados em embalagens à vácuo.

A osmose é o nome dado ao movimento da água entre meios com concentrações diferentes de sal separados por uma membrana semipermeável – tendência ao equilíbrio.

Pressão osmótica é a pressão necessária para impedir (interromper) o fluxo de água através da membrana seletiva.

Isotônica

Hipertônica Hipotônica

 Altas concentrações de sais e açúcar – Plasmólise;  Baixas concentrações de sais e açúcar – Plasmoptise;

 Processo semelhante ao ressecamento - retira da célula a umidade que ela necessita para sobreviver;

 Bastante utilizado na conservação de alimentos. Ex: curar carnes (sal) e conservar frutas (açúcar);

 Fungos – mais resistentes a altas concentrações de sais.

Taxa de crescimento de alguns micro-organismos vs. a concentração de sal.

Não Halófilos: não

necessitam de sal e não toleram a presença no meio;

Halotolerantes: não

necessitam de sal mas

toleram a presença no meio;

Halófilos: necessitam de sal

em uma concentração moderada;

Halófilos extremos:

necessitam de sal em altas concentrações.

Passagem de um líquido ou gás através de um material semelhante a uma tela, com poros pequenos o suficiente para reter os micro-organismos – não é considerada esterilização; Utilizada em líquidos ou gases sensíveis ao calor, como soros animais, enzimas, meios de cultura, toxinas, vacinas, algumas vitaminas e soluções antibióticas.

Tipos de Filtro:

1. Filtro de materiais fibrosos – cerâmica, asbesto, vidro sintetizado; 2. Filtro de membranas – membranas filtrantes;

3. Filtros HEPA (High Efficiency Particulate Air). Filtro de Partículas de Ar de Alta Eficiência

1. Filtro de materiais fibrosos (Lã de vidro)

2. Filtro de Membrana – compostos por ésteres de celulose ou polímeros plásticos (terflon)

(normalmente usa-se filtro de 0,2 µm)

Vantagens das membranas filtrantes em relação aos filtros mais antigos:

1 – Poros com diâmetros conhecidos e uniformes;

2 – Filtros podem ser fabricados com qualquer tamanho de poro;

3 – Absorvem muito pouco o fluido que está sendo filtrado; 4 – A filtração é mais rápida;

5 – São descartáveis, não necessitando etapas de lavagem e esterilização.

Filtro de Partículas de Ar de Alta Eficiência (HEPA ).

Um filtro HEPA é constituído de acetato de celulose aderido a uma folha de alumínio – Retém 99% das partículas presentes no ar.

FILTRAÇÃO

Cabine de

Segurança Biológica nível 1.

Bactérias retidas na superfície de um filtro do tipo Isopore®

(Adaptado de Prescott et al., Microbiology, 1997)

OBS: Filtro tipo Isoporo: filmes de policarbonato

rádio micro-onda infravermelho visível ultravioleta Raio-X Raio-gama 104 ₁₀2 _{1 10}-2 ₁₀-5 ₁₀-6 ₁₀-8

₁₀-10 ₁₀-12

Comprimento de onda em centímetros

i) Radiação Ionizante ii) Radiação não-ionizante

Raios Gama, raios X ou feixes de elétrons de alta Energia.

Baixo 

Luz Ultravioleta (UV) ( entre 136 – 400nm) Efeito bactericida (260 nm)

Raios Gama: emitidos por isótopo radioativo: 60Co

radioativo;

Feixes de Elétrons: são produzidos acelerando elétrons até energias elevadas em máquinas especiais;

Raios X: são produzidos por máquinas similares as dos feixes de elétrons e são de natureza similar aos raios gama;

Principal efeito da Radiação Ionizante:

RADIAÇÃO IONIZANTE

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 micro-organismos.