CINÉTICA DE CRESCIMENTO DE Escherichia coli EM ALFACE AMERICANA SOB DIFERENTES CONDIÇÕES ISOTÉRMICAS DE ARMAZENAMENTO

Este capítulo faz parte da coletânea de trabalhos apresentados na VII Semana de Alimentos (Semal), publicado no livro: Avanços e Pesquisas em Ciência dos Alimentos: Novas Tendências e Aplicações. – Acesse ele aqui.

DOI: 10.53934/agronfy-2025-03-13

ISBN:

Matheus Gabriel Alves Ferreira ; Mateus Antônio Souza Silva ; Raffael Martins de Souza ; Ellen Godinho Pinto ; Dayana Silva Batista Soares ; Ana Paula Stort Fernandes ; Wiaslan Figueiredo Martins

*Autor correspondente (Corresponding author) –Email: wiaslan.martins@ifgoiano.edu.br;

RESUMO

A alface (Lactuca sativa) é suscetível à contaminação de microrganismos patogênicos, com destaque para Escherichia coli, que representa um risco significativo à segurança de alimentos. Essa bactéria pode ser introduzida na cadeia de produção de alimentos por meio de água ou estrume contaminados em contato com as folhas. Este estudo teve como objetivo modelar o crescimento de E. coli na parte vegetativa da alface, sob diferentes temperaturas de armazenamento (10 °C, 15 °C, 20 °C e 25 °C), utilizando o software ComBase para estimar os parâmetros de crescimento. O tratamento de 10°C se mostrou superior se comparados aos demais, tendo uma fase lag maior que os outros, que foi estimada de aproximadamente de 36 horas, mostrando que o produto tem que ser armazenado depois de colhido e limpo. Os outros tratamentos a fase lag foi menor de aproximadamente de 5 horas o que indica a deterioração do produto em curto espaço de tempo. O estudo reforça a importância de armazenar alimentos hortícolas em temperaturas controladas para prolongar sua qualidade e segurança pós-colheita. Além disso, destaca a relevância do ComBase como uma ferramenta fundamental para pesquisadores e indústrias alimentícias, oferecendo informações valiosas sobre a deterioração de alimentos e contribuindo para o avanço de estudos e estratégias de conservação.

Palavras–chave: Lactuca sativa; Escherichia coli; temperatura; ComBase.

INTRODUÇÃO

A Escherichia coli é uma bactéria patogênica, encontrada em diversos alimentos de origem agrícola de consumo in natura, causando sintomas como diarreia, vômito, cólica, e insuficiência renal. Os principais grupos de vulnerabilidade são crianças de até cinco anos e idosos acima de sessenta e cinco anos por suas baixas imunidades. Apresenta seis grupos patogênicos (enteropatogênicas, enterotoxigênicas, enteroinvasivas, enterohemorrágicas, enteroagregativas, difuso-aderentes) (1).

A alface é produzida em todas as regiões do país, logo trás importância economia, social para pequenos, médios e grandes produtores rurais. Sendo de grande importância instruir o produtor rural a não usar água contaminada com coliformes fecais, ou evitar o contato direto entre o estrume e a parte vegetativa. A contaminaçãodo produto pode ocorrer em todas as etapas de produção sendo assim um dos fatores limitantes para produção. Entre os principais métodos de prevenção à utilização de plástico mulching e não usar água contaminada (2).

A curva de crescimento da E. coli em diferentes temperaturas muda o seu fator de multiplicação onde em temperaturas mais amenas sua fase latente é maior, e com temperaturas mais elevadas sua fase exponencial se inicia no período menor. Fazendo assim que o nível de contaminação em temperaturas mais elevadas seja maior, segundo Cavalcante et. al 2014.

Na microbiologia preditiva são utilizados modelos matemáticos para estimar e prever a hábito de crescimento de determinados microrganismos. Os modelos primários têm como estudo curvas de multiplicação em inativação microbiana, ou seja, concentração microbiana, em proporção ao tempo. Modelos secundários tem como base os modelos primários, onde parâmetros cinéticos são obtidos (velocidade de multiplicação, tempo de fase lag, população máxima final), e fatores abióticos como (temperatura, pH, e atividade de água) Modelos terciários, utilizam-se de softwares que tem como base os modelos primários e secundários, tendo em vista ser mais assertivo (3).

O intuito deste trabalho é analisar o desenvolvimento da E. coli na cultura da alface em diferentes temperaturas, com as mesmas condições. Utilizando modelos matemáticos de softwares.

MATERIAL E MÉTODOS

O estudo foi realizado para modelar o crescimento de Escherichia coli em alface americana sob diferentes condições isotérmicas de armazenamento, utilizando o modelo do banco de dados ComBase (www.combase.cc). Na plataforma em categoria de alimento “Vegetable or fruit and their products”, o microrganismo “Escherichia coli” e a faixa de temperatura de 5 a 30 °C. Em seguida foram selecionados dados de crescimento populacional (log10 UFC/g) de quatro diferentes temperaturas (10 °C, 15 °C, 20 °C e 25 °C) com as mesmas condições.

A modelagem primária se utilizou do modelo matemático de Baranyi e Roberts tendo o intuito de estabelecer uma avaliação biológica sob a presença de microrganismos e prever o comportamento em diferentes temperaturas. O modelo matemático primário sigmoidal com função de ajuste e está representado pelas equações 1, 2 e 3 estabelece uma relação entre a velocidade de crescimento do microrganismo e o tempo.

Nas equações incógnitas representam y(t) é o logaritmo da concentração microbiana N (UFC/g) no tempo t (horas), portanto, y(t) = log [N(t)]. O parâmetro μmáx é a velocidade máxima específica de crescimento (h–1); λ é a duração da fase de latência (h); y é o logaritmo da concentração microbiana inicial, y0 = log (N0); Ymáx é o logaritmo da população máxima, Ymáx = log (Nmáx); h0 é o parâmetro relacionado ao estado fisiológico das células (adimensional); A(t) é a função do modelo Baranyi e Roberts.

Os modelos secundários Linear e Exponencial (Equações 4 e 5, respectivamente) foram usados para descrever o efeito da temperatura na velocidade específica máxima de crescimento (μmáx), em que a e b são parâmetros empíricos e T é a temperatura de armazenamento (°C).

Os ajustes do modelo primário aos dados experimentais de crescimento de E. coli em alface nas temperaturas de armazenamento de 10, 15, 20 e 25 °C. Na interface DMFit online, do ComBase. Foi realizado uma etapa o ajuste, obtendo os parâmetros μmáx, λ, y0 e Ymáx. O Coeficiente de Determinação (R2) e o Erro Padrão (EP) do ajuste, obtidos no DMFit. Um valor de R2 de aproximadamente 1 e EP de aproximadamente 0, demonstra a veracidade dos dados mostrando que estão próximas das expectativas esperadas, logo existe uma concordância entre os dados experimentais logo os valores dos parâmetros ajustados aos modelos em função da temperatura de armazenamento.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

As curvas de crescimento de E. coli em folhas de alface e os ajustes do modelo de Baranyi e Roberts aos dados experimentais nas temperaturas entre 10 °C, 15 °C, 20 °C e 25 °C de armazenamento estão representadas na figura 1.

Os resultados experimentais indicaram que a temperatura de armazenamento tem um impacto significativo no crescimento de E. coli nas folhas de alface americana. As amostras foram analisadas durante 120 horas, com as contagens de E. coli expressas em log10 UFC/g de alface temperatura de 10 °C o crescimento de E. coli foi observado em uma velocidade mais lenta, com um aumento gradual nas contagens bacterianas atingindo a sua fase exponencial depois de 36 horas. Após 120 horas, as contagens médias de E. coli alcançaram cerca de 4,9 log10 UFC/g.

A temperatura mais baixa (10 °C) parece retardar significativamente o crescimento bacteriano, mas não impede a multiplicação de E. coli num grande espaço de tempo o que reforça que o produto deve ser consumido em um breve período por não suportar ser armazenado em baixas temperaturas.

A uma temperatura de 15 °C, houve um aumento mais rápido nas contagens bacterianas, com valores chegando a aproximadamente 4,69 log10 UFC/g após 6 horas de armazenamento. Essa velocidade de crescimento foi mais pronunciada do que a observada a temperatura de 10 °C, logo a tal temperatura apresentou condições favoráveis para o crescimento de E. coli, o que resulta na perda do produto em curto espaço de tempo.

A uma temperatura de 20 °C, o crescimento de E. coli foi significativamente mais rápido. Após cerca de 4 horas, iniciou-se a fase exponencial e as contagens de E. coli chegaram a cerca de 4,97 log10 UFC/g. A velocidade de crescimento bacteriano aumentou, o que sugere que essa temperatura é mais favorável para a multiplicação de E. coli. Esse comportamento está de acordo com as expectativas, uma vez que temperaturas mais altas aceleram os processos metabólicos e a divisão celular das bactérias. A temperatura de 25 °C apresentou o crescimento mais rápido de E. coli, com as contagens de até 4,91 log10 UFC/g após 3 horas. A multiplicação bacteriana foi muito mais acentuada em comparação com as outras condições, o que reflete o efeito da temperatura mais alta no aumento da atividade metabólica da bactéria.

Foi possível observar a modelagem do crescimento bacteriano utilizando o ComBase nas condições experimentais. Em temperaturas mais amenas de (10 °C). O modelo matemático do software ComBase previu com boa precisão do crescimento da bactéria E. coli na temperatura de 10 °C, mostrando um crescimento microbiano com uma fase lag maior que nas demais temperaturas, uma fase exponencial mais longa, chegando na fase estacionária em um período tempo mais longo com uma população menor. O que resulta na cadeia de produção que essa é a melhor temperatura a ser armazenada das que foram analisadas e mostrando que essa bactéria é um indivíduo mesofilo e tem dificuldades de aumentar sua população em temperaturas mais amenas.

Para as temperaturas de 15 °C, 20 °C e 25 °C, o modelo também foi eficaz, com as previsões de crescimento de E. coli próximos dos dados observados experimentalmente. As velocidades de crescimento aumentaram conforme esperado, especialmente a partir de 15 °C, encurtando a fase lag, proporcionando um aumento exponencial mais rápido.

A comparação entre os dados experimentais e as previsões do ComBase mostrou que o modelo é confiável para simular o crescimento bacteriano em alface americana sob diferentes temperaturas de armazenamento. No entanto, observou-se uma leve discrepância entre os dados experimentais e as previsões em 10 °C e 15 °C, provavelmente devido a fatores adicionais não considerados no modelo, como a presença de competidores microbianos ou diferenças na qualidade das folhas de alface.

Os resultados confirmam que a temperatura é um fator crítico para o crescimento bacteriano. Em temperaturas mais baixas (10 °C), o crescimento de E. coli foi retardado, embora não tenha sido completamente impedido. Esse comportamento está de acordo com o que é esperado para microrganismos mesófilos como E. coli, que crescem melhor entre 15 °C e 45 °C (4). As temperaturas mais altas (15 °C e 25 °C) proporcionaram um ambiente mais favorável para o crescimento, acelerando a divisão celular e aumentando a carga bacteriana rapidamente.

As condições de armazenamento em temperaturas (15 °C e 25 °C) possuem implicações para a segurança de alimentos, representando um risco elevado para os consumidores, já que E. coli pode se multiplicar rapidamente nessas condições. Isso reforça a importância de manter as temperaturas de armazenamento de vegetais frescos abaixo sob refrigeração para minimizar o risco de contaminação e surto de doenças alimentares.

A alface, como alimento consumido in natura, é particularmente vulnerável à contaminação por E. coli, e a análise de riscos microbiológicos deve considerar essas variações de temperatura para garantir a segurança dos consumidores e prever a melhor forma de armazenamento. Assim, o uso da modelagem preditiva pode ser útil para estimativas rápidas, e deve ser usada em conjunto com monitoramento microbiológico real para garantir a precisão das previsões em cenários reais.

CONCLUSÕES

Os resultados deste estudo enfatizam a necessidade de um controle rigoroso da temperatura no armazenamento de vegetais frescos, como a alface americana (Lactuca sativa), para minimizar os riscos à saúde do consumidor e garantir a qualidade do produto. Observou-se que a refrigeração a 10 °C prolonga a vida útil da alface por até 36 horas, retardando significativamente o crescimento microbiano em relação às temperaturas mais elevadas. Essa constatação reforça a relevância de práticas adequadas de armazenamento para preservar a segurança e a integridade dos alimentos. Além disso, o uso do banco de dados ComBase revelou-se uma ferramenta indispensável, fornecendo estimativas precisas sobre a deterioração microbiológica e auxiliando no desenvolvimento de estratégias mais robustas de conservação e segurança de alimentos. Esses achados oferecem subsídios valiosos tanto para a pesquisa quanto para a indústria, destacando a importância de integrar a ferramenta da microbiologia preditiva em práticas cotidianas para a gestão eficaz da qualidade e segurança de alimentos frescos.

REFERÊNCIAS

1. Susana E. Avaliação quantitativa do risco de Salmonella spp. e de Escherichiacoli O157:H7 em alface no Rio Grande do Sul. Ufrgsbr [Internet]. 2018 [cited2024 Nov 12]; Available from: https://lume.ufrgs.br/handle/10183/179388

2. Cavalcante DA, Ricardo B, Artigiani A, Cristianini M. Sanitização de alfaceamericana com água ozonizada para inativação de Escherichia coli O157:H7.Segurança Alimentar e Nutricional. 2015 Mar 2;13(1):373–3.https://doi.org/10.20396/san.v21i1.1662

3. Buchanan RL. Predictive food microbiology. Trends in Food Science &Technology. 1993 Jan;4(1):6–11.

4. Madigan MT, Martinko JM, Bender KS, Buckley DH, Stahl DA. Microbiologiade Brock – 14a Edição [Internet]. Google Books. Artmed Editora; 2016.

5. ComBase. ComBase Predictor. Version 5.4. Available from:https://www.combase.cc/

6. Silva A, Peixoto A, Diniz N, et al. Modelling the growth of Escherichia coli infresh-cut lettuce under different temperatures using the ComBase predictivemodel. Food Control. 2011 Mar;22(3-4):655-60. doi:10.1016/j.foodcont.2010.10.016.

7. Baranyi J, Roberts TA. A dynamic approach to predicting bacterial growth infood. Int J Food Microbiol. 1994 Jun;23(3):277-94. doi: 10.1016/0168-1605(94)90142-6.