bactérias de interesse industrial - SOL

BACTÉRIAS DE INTERESSE INDUSTRIAL
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Família Pseudomonodaceae
Família Enterobacteriaceae
Família Micrococcaceae
Família Lactobacillaceae
Família Bacillaceae
Família Vibrionaceae
Grupo das Enterobactérias
Microrganismos Patogênicos em Alimentos
Família Pseudomonodaceae
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Bastonetes retos ou curvos, Gram -, flagelados, crescem aerobicamente e não formam
esporos. Não obtém energia por fermentação.
As propriedades metabólicas e fisiológicas desta família é caracterizada pela variedade de
substratos que estes microrganismos podem usar.
Exemplo: Grande número de compostos heterocíclicos e aromáticos que não são utilizados
por outras bactérias.
Estão presentes no solo, água, ar, esgoto.
Crescem em meio simples.
Algumas Pseudomonas sp oxidam açúcares (incompleta) Þ gluconato e 2-oxogluconato.
Pseudomonas aeruginosa: associada com infecções dos tratos urinários e respiratórios em
humanos. Causa infecções em pacientes com queimaduras graves e lesões de pele.
P. aeruginosa: "em solos" - tem um papel importante no ciclo do nitrogênio.
P. putida e P. fluorescens: oxidam uma grande variedade de compostos orgânicos.
Xanthomonas: patógenos de plantas com pigmentação amarelada.
Xanthomonas campestris: secretam polissacarídeos resistentes à ação enzimática.
"Gomas xantanas" - produzidas industrialmente e usados para aumentar a viscosidade de
sopas dietéticas, sobremesas e tintas para impressoras.
Outros bastonetes Gram - aeróbios
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Microrganismos capazes de fixar N2 aerobicamente:
Azotobacter: fixa N2 não simbioticamente.
Cresce numa variedade de carboidratos, álcoois e ácidos orgânicos.
Possui a maior taxa respiratória (medida como consumo de O2) que qualquer outro
organismo.
Rhizobium: fixa N2 em simbiose com plantas leguminosas.
Bactérias do Ácido Acético
Importantes por:
1. oxidarem o álcool etílico à ácido acético. Ex. Acetobacter.
2. Extraordinário poder oxidante: utilizado na síntese de ácido ascórbico.
Família Enterobacteriaceae
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Gêneros importantes: Escherichia, Aerobacter, Erwinia, Serratia, Salmonella e Shigella
São bastonetes Gram - , não esporulados, anaeróbios facultativos, crescem bem em meio
sintético (nutrientes simples), fermentam açúcares produzindo uma variedade de produtos
finais.
Escherichia e Aerobacter: fermentam lactose Þ ácido e gás em 24 h e 1 37°C a 45°C Þ
grupo coliformes.
Salmonella e Shigella: microrganismos patogênicos
Família Micrococcaceae
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Staphilococcus: cocos Gram +, aérobios facultativos. Ex. S. aureus
Família Lactobacillaceae
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Bastonetes Gram +, microaerofílicas, não esporuladas, a maioria são catalase negativa.
Bactérias do ácido lático ou láticas.
Metabolismo: Homofermentativas ou heterofermentativas
Família Bacillaceae
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Bastonetes Gram + , aérobios, anaeróbios facultativos ou anaeróbios.
Apresentam motilidade ou não. Formam esporos.
Gêneros importantes: Bacillus (aeróbios ou anaeróbios facultativos);
Clostridium (anaeróbios estritos)
Bactérias patogênicas: B. cereus, B. subtilis, C. perfringens, C. botulinum.
Família Vibrionaceae
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Bastonetes retos ou curvos, Gram - , não esporulados, anaeróbios facultativos, oxidase
positivo. Apresentam motilidade.
Gêneros importantes: Aeromonas e Vibrio.
Bactérias patogênicas: Vibrio cholerae, V. parahaemolyticus, Aeromonas sp.
Grupo das Enterobactérias
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As enterobactérias são bacilos Gram -, com muitas propriedades em comum.
Embora possam ser encontradas em uma diversidade de lugares, a maioria habita os
intestinos do homem e dos animais, seja como membros da flora normal ou como agentes
de infecção.
Este grupo apresenta células na forma de bastonetes encurvados ou retos.
Algumas bactérias apresentam motilidade apresentando flagelos perítricos, flagelos
polares ou flagelos mistos.
As enterobactérias podem ser diferenciadas de outras Gram - com estruturas similares
pela propriedade de anaerobiose facultativa.
Sob condições anaeróbicas, a energia é obtida pela fermentação de carboidratos. Sob
condições aeróbicas, uma ampla faixa de compostos orgânicos pode servir como substrato
para respiração celular.
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O representante clássico deste grupo é a Escherichia coli, um dos mais importantes
membros da flora intestinal dos mamíferos e um importante patógeno, causador de
infecção no trato intestinal e urinário.
Outras bactérias deste grupo, denominadas bactérias coliformes são os gêneros
Salmonella e Shigella. São patógenos, responsáveis por infecções intestinais como
desinteria bacteriana, febre tifóide e algumas toxi-infecções alimentares.
Outros gêneros relacionados ao grupo das bactérias coliformes, mas de diferente ecologia
são: Enterobacter, Serratia e Proteus, que ocorrem primariamente no solo e água, e a
Erwinia, que é um patógeno de plantas.
PROPRIEDADES COMUNS DOS GRUPOS DAS ENTEROBACTÉRIAS
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A maioria dos membros do grupo entérico pode utilizar um grande número de compostos
orgânicos simples como substratos para o metabolismo respiratório: ácidos orgânicos,
aminoácidos, carboidratos.
Sob condições aérobicas, todas as bactérias deste grupo cresce em um meio
bacteriológico complexo convencional, sendo que os constituintes nitrogenados fornecem
substratos oxidáveis.
Sob condições anaeróbias, entretanto, o crescimento bacteriano é dependente da
presença de um carboidrato fermentável: alguns monossacarídeos, dissacarídeos e
poliálcoois são fermentados por todos os membros do grupo entérico.
A utilização é menos comum, entretanto, a pectina é hidrolizada por alguns patógenos de
plantas (Erwinia), e a quitina e o ácido algínico por algumas espécies marinhas.
A maioria não apresenta requerimento de fatores de crescimento (Escherichia,
Enterobacter, Serratia, a maioria das espécies de Salmonella).
O METABOLISMO FERMENTATIVO
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A fermentação de carboidratos por bactérias entéricas ocorre através da via EmbdenMeyerhof.
Os produtos variam qualitativa e quantitativamente. Estas fermentações apresentam uma
característica bioquímica singular, que não é encontrada em outras fermentações
bacterianas: um modo especial de clivar o ácido pirúvico para produzir ácido fórmico:
CH3COCOO + CoA ---- CH3COCoA + HCOO
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O ácido fórmico é, portanto, frequentemente o produto final nos processos fermentativos.
Mas nem sempre este ácido é acumulado, pois algumas bactérias entéricas possuem o
sistema enzimático do ácido fórmico hidrogenio liase (formiase), que oxida o ácido fórmico
a C02 e H2:
HC00- ---- CO2 + H2
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A fermentação de açúcares mais comum no grupo entérico é a fermentação ácido-mista,
que produz principalmente ácido lático, ácido acético, ácido succínico, ácido fórmico (ou
CO2 e H2), e etanol.
Esta fermentação é característica dos gêneros Escherichia, Salmonella, Shigella, Proteus,
Yersinia, Photobacterium e Vibrio e em algumas espécies de Aeromonas.
As taxas dos produtos finais podem variar consideravelmente, de espécie a espécie; e
dentro de uma única espécie desenvolvida sob condições ambientais diferentes.
Esta variabilidade reflete o fato de que o produto final obtido do ácido pirúvico passa
através de vias metabólicas independente.
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Em algumas bactérias entéricas, a fermentação de açúcares resulta em um produto final
adicional: 2,3-butanodiol, que é formado de ácido pirúvico por uma outra via metabólica
independente.
A fermentação butanediol é característica dos gêneros Enterobacter e Serratia, a maioria
das espécies de Erwinia e algumas espécies de Aeromonas e Photobacterium.
A formação de butanodiol é acompanhada pelo aumento da formação de etanol, assim a
formação do butanodiol, a partir da glicose resulta na geração de poder redutor:
C6H12O6 ----- CH3CHOHCHOHCH3 + 2CO2 + 2H
Fermentação butanodiol
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Algumas bactérias que realizam a fermentação butanediol produz uma mistura de produtos
finais que inclui quantidades substanciais de compostos neutros (butanediol e etanol), bem
como ácidos orgânicos.
Por convenção, a fermentação é denominada do tipo ácido-mista se o ácido produzido é
suficiente para reduzir o pH de um meio específico para valores iguais ou menores que
4.5.
A fermentação é designada como do tipo butanodiol se o ácido produzido for insuficiente
para reduzir o pH a valores menores que 4.5, e se grandes quantidades de butanodiol for
produzido.
A formação de gás como um resultado da fermentação de açúcares é uma característica
de valor diferencial no grupo entérico , que se dividem em formadores de gás como os
gêneros Escherichia, e os que fermentam açúcares sem produzir gás como os gêneros
Shigella e Salmonella typhi.
Outra característica de considerável importância para diagnóstico de bactérias do grupo
entérico é a capacidade para fermentar o dissacarídeo lactose, que depende da síntese
das enzimas galactosideo permease e b-galactosidase.
As linhagens que não possuem a permease, mas, sintetizam b-galactosidase não podem
utilizar a lactose à uma taxa suficiente para produzir uma fermentação vigorosa e
normalmente devem ser classificadas como não fermentadores deste açúcar.
A fermentação da lactose é característica da Escherichia e Enterobacter e é ausente nos
gêneros Salmonella, Shigellla e Proteus.
BACTÉRIAS COLIFORMES NA ANÁLISE SANITÁRIA
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As doenças entéricas causadas pelas bactérias coliformes são transmitidas quase
exclusivamente pela contaminação fecal de água e alimentos.
A transmissão através de águas contaminadas constitui uma das mais sérias fontes de
infecção e foi responsável por grandes epidemias de doenças entéricas graves como febre
tifóide e coléra, que periodicamente aparecia em todos os países até o início deste século.
Atualmente, estas doenças são quase desconhecidas em algumas partes do mundo,
entretanto, a cólera continua ocorrendo esporadicamente em países subdesenvolvidos ou
em desenvolvimento.
Para se avaliar a presença de organismos patogênicos na água, é determinado a presença
ou ausência de um organismo e respectiva população que esteja presente na água,
sempre que organismos patogênicos estejam, indicando a contaminação.
Esse organismo é chamado de indicador.
Esse indicador deve apresentar as seguintes características:
o
o
o
o
Ser aplicável a todos os tipos de água;
Ter uma população mais numerosa no ambiente que os patógenos;
Não crescer na água;
Sobreviver melhor que os possíveis orgânismos patogênicos;
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o Ser detectado através de uma metodologia simples e barata.
Infelizmente, não existe um indicador ideal da qualidade sanitária da água, mas sim alguns
organismos que se aproximam-se das exigências referidas.
Para possibilitar a comparação de dados obtidos nas diferentes localidades e laboratórios,
a metodologia deve ser padronizada tanto na detecção como na amostragem.
Todo material a ser usado deve ser previamente esterelizado e a coleta feita em condições
assépticas. O transporte deve ser rápido e as amostras mantidas em banhos de gelo.
Para amostras de água clorada deve-se neutralizar o cloro imediatamente após a coleta,
com 100 mg/ml de solução esterelizada de tiossulfato de sódio.
INDICADORES DE POLUIÇÃO FECAL
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O indicador de poluição fecal mais empregado é o grupo coliforme.
Como já referido os coliformes são bactérias Gram -, não esporuladas, na forma de
bastonetes, e que fermentam a lactose com formação de gás a 35°C.
São organismos típicos da microflora fecal, podendo a maioria ser encontrados em outros
locais.
A espécie Escherichia coli é considera da como sendo de origem unicamente fecal.
A detecção e medida de bactérias coliformes tem sido efetuada na água desde o fim do
século XIX.
A metodologia emprega um meio seletivo com inibidores de Gram + e capacidade de
fermentação da lactose.
A temperatura de incubação elevada, de 35-37°C, para coliformes totais, e 44,5 ±0,2°C
para coliformes fecais, tem como objetivo evitar o crescimento de bactérias não fecais mais
adaptadas a temperaturas mais baixas do meio ambiente.
Por esse motivo, o teste de coliformes fecais torna-se mais seletivos para Escherichia coli,
e mais específico para determinação de contaminação de origem fecal.
A metodologia padrão empregada no exame bacteriológico da água, para medida da água,
para medida do grupo coliforme, inclui dois procedimentos: a técnica dos tubos múltiplos e
a técnica da membrana filtrante.
Essas técnicas são detalhadas na referência "Standard Methods for Examination of Water
and Wastewater", editada pela Associação Americana de Saúde |Pública (APHA, 1980).
OUTROS INDICADORES
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Nenhum indicador é perfeito e aqueles destinados a determinar a contaminação fecal
certamente não funcionam adequadamente como indicadores de poluição de outras
origens.
Os coliformes e outros indicadores fecais podem ser suplementados com indicadores
adicionais que compensem a ineficiência destes na monitoragem de poluição diversificada.
Vários grupos de microrganismos têm-se mostrado adequados para essa
finalidade:
o
o
o
o
o
Bactérias heterotróficas;
Leveduras;
Pseudomonas aeruginosa;
Staphylococcus aureus;
Vírus
Microrganismos Patogênicos em Alimentos
Os microrganismos causadores de enfermidades transmitidas por alimentos podem ser:
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Liberadores de toxina: S. aureus, Clostridium perfringens, C. botulinum,Vibrio
cholerae,Bacillus cereus, fungos filamentosos.
Causadores de infecções: Salmonella sp, E. coli, Shigella sp, Vibrio parahaemoliticus,
Campilobacter sp, Listeria monocytogenes, Yersinia sp.
Staphylococcus aureus
1. Características fisiológicas:
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o Cocos Gram +;
o Anaeróbios facultativos ou aeróbios;
o Temperatura ótima: 35-37°C (10-45°C)
o pH: 7,0 a 7,5 (4,2 a 9,3)
o Elevada tolerância ao sal: toleram meios com 10 a 20% de NaCl.
o Atividade de água(Aa): 0,99 a 0,86
Habitat: homem e animais de sangue quente (mucosa nasal; garganta, cabelos e pele).
Disseminação: manipuladores de alimentos; úbere de vaca; pele e carcaça de animais;
equipamentos e utensílios.
Alimentos envolvidos:
o Aves congeladas;
o Saladas (batata, ovos, atum)
o Bolos recheados (doces com creme, tortas)
o Leite cru;
o Sorvetes.
Dose infectante: Acima de 105 UFC/ g de alimento; nestas condições, quantidades
suficientes de enterotoxinas serão produzidas e liberadas no alimento, causando a
intoxicação quando for ingerido.
Enterotoxina: proteínas simples, com PM de 27.300 a 34.000 daltons, designadas, A, B,
C1, C2, D e E, com base em suas reações com anticorpos específicos.(termoresistentes)
Dose da enterotoxina: 0,015 a 0,357 mg/kg corpóreo
Período de incubação: média de 1 a 6 horas
Sintomas: Náuseas, vômitos., diarréias, dores abdominais e em alguns casos, salivação
intensa, sudorese e desidratação.
Outras infecções: processos supurativos, superficiais ou profundos.
Duração: 24 horas, sendo a intoxicação raramente fatal.
Clostridium perfringens
1. Características fisiológicas:
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o Bastonetes Gram + ;
o Esporulado, microaerofílico, imóvel
o Temperatura ótima:37 a 47°C
o pH: 5,5 a 8,0
o Tipos A, B, C, D e E de acordo com capacidade para síntese de toxinas
Habitat: Trato digestivo do homem e animais, água e solo, poeira
Alimentos envolvidos: produtos cárneos (bovinos, aves), molhos, temperos, tortas, saladas,
queijos tipo frescal
Dose infectante: acima de 106 a 108 UFC/g de alimento
Enterotoxina: 12 toxinas diferentes,designadas por letras gregas, termolábil, com
inativação a 60°C por 10 min.
Sintomas: Severa diarréia com odor fétido, dores abdominais, grande quantidade de
gases, vômitos e febres (incomuns).
Outras infecções: gangrena gasosa, infecções pós-aborto, enterite necrosante.
8. Período de incubação: 8 a 24 horas.
9. Duração da doença: 24 horas, sendo normalmente de pouca gravidade
Clostridium botulinum (Botulismo)
1. Características fisiológicas:
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8.
9.
o Bastonetes Gram +;
o Esporulado, anaeróbios;
o Temperatura ótima: 30 a 37°C;
o pH: 4,5 a 8,0;
o Tipos: A, B, C, D, E, F, G.
Habitat: solo, trato intestinal de animais, peixes, alimentos, rações
Disseminação: animais sadios portadores assintomáticos, solo e poeira.
Alimentos envolvidos: conservas caseiras, alimentos embalados à vácuo, enlatados
consumidos sem cozimento.
Toxinas:
o neurotoxina A, B, E, F - doenças humanas
o neurotoxina C, D - doenças em animais (galinhas, patos, equinos
o dose letal: 1 a 2 mg/kg
o Aquecimento a 100°C - 10 a 20 minutos
o São proteínas simples, estáveis em meios ácidos e em salmouras, com PM
variável.
Sintomas: antes do desenvolvimento dos sintomas neurológicos, pertubações
gastrointestinais ocorrem (tais como náuseas, vômito, diarréias, prisão de ventre, etc);
disturbios visuais, paralisia dos músculos da face, cabeça e faringe, paralisia respiratória,
taxa de mortalidade alta.
Período de incubação: 12 a 48 horas
Duração da doença: O processo toxicológico dura de 3 a 6 dias; e a recuperação pode
levar alguns meses.
Controle: tratamento térmico adequado de alimentos, assegurando a destruição total de
esporos, uso de métodos químicos e físicos (redução de Aa, acidificação ) que inibem
totalmente o desenvolvimento da bactéria.
Vibrio cholerae
1. Características fisiológicas:
2.
3.
4.
5.
6.
o Bastonetes curvos, Gram -;
o Aeróbio ou anaeróbio facultativo;
o Temperatura ótima: 30-35°C (15 a 42°C);
o pH: 7,6 a 8,6;
o Tolerância a NaCl: desenvolve-se em concentrações de até 6%;
o Resistência térmica: baixa, 55°C a 15 min;
o Classificação em sorotipos: Biotipos Clássico e El tor
Habitat: o único hospedeiro é o homem (trato intestinal).
Transmissão da bactéria: pela ingestão de água e alimentos contaminados.
Doença: a bactéria coloniza o intestino delgado, multiplica-se e produz uma enterotoxina.
O processo patológico provocado pela bactéria é muito severo. Inicia-se como uma diarréia
moderada ou abrupta muito intensa, podendo levar o paciente, após 12 horas de processo,
a entrar em choque, devido a perda intensa de fluidos.
Toxina: é uma enterotoxina de natureza protéica, que provoca nas células do intestino
delgado intensa liberação de fluídos e eletrólitos no lúmen intestinal.
Período de incubação: 1 a 5 dias
7. Duração: após o início, 5 a 12 horas, se não tratado os sintomas pode ocorrer morte em 24
h.
Salmonella
1. Características fisiológicas:
2.
3.
4.
5.
6.
7.
o Bastonetes Gram -;
o Anaeróbios facultativos;
o Temperatura ótima: 35 a 37°C (5 a 45°C);
o Ph ótimo: 6,5 a 7,5 (4,5 a 9,0);
o Resistência térmica: baixa, 60°C/ 5 min;
o Espécies mais conhecidas: S. typhi e S. paratyphi A, B, C
Habitat: trato intestinal do homem e animais.
Disseminação: alimentos, principalmente de origem animal, carnes preparadas, aves,
ovos, derivados do leite, produtos de panificação, saladas diversas.
Sintomas: febres tifóides e paratifóides (S. typhi e S. paratyphi), demais Salmonellas, febre
(38 a 39°C), diarréia mucosa, ocasionalmente com sangue, dores abdominais, náuseas,
vômitos.
Período de incubação: 1 a 168 h (6 a 48 h)
Duração: 2 a 5 dias
Dose infectante: 105 a 106 UFC/g
Escherichia coli
1. Características fisiológicas:
o
o
o
o
o
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Bastonetes Gram -;
Anaeróbios facultativos;
Temperatura ótima: 35 a 37ºC;
pH ótimo: 6.5 a 7,5;
Classificação:
 * E. coli enteropatogênica clássica;
 * E. coli enterotoxigênica;
 * E. coli enteroinvasiva;
 * E. coli enterohemorrágica.
Habitat: trato intestinal do homem e animais.
Disseminação: matérial fecal e por meio de vários veículos pode vir a contaminar a água e
o alimentos.
o Tipo Toxigênico Tipo Invasivo
o produtor de toxinas processo infeccioso das mucosas intestinal
Sintomas diarréia intensa aquosa, febres, náuseas, vômitos dores abdominais, etc diarréia,
fezes sanguinolentas, dores abdominais, febres, etc
Dose de infecção 107 a 108 UFC/g 106 a 107 UFC/g
Período de incubação 6 a 36 h 6 a 36 h
Duração dos sintomas 1 a 3-4 dias 1 a 3-4 dias
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