Modelagem probabilística do crescimento de Listeria monocytogenes em função do efeito de pH, temperatura e tempo de estocagem

Abstract

Listeria monocytogenes é um dos micro-organismos de interesse na indústria de alimentos, por ser capaz de ultrapassar as barreiras impostas durante o processamento e causar a grave doença, denominada listeriose, que possui alta taxa de mortalidade e acomete com maior frequência pessoas imunocomprometidas. Os ácidos orgânicos são empregados no processamento de alimentos para retardar a multiplicação microbiana, dentre os mais utilizados estão os ácidos lático, acético e, principalmente, o cítrico. Os objetivos desse estudo foram determinar o pH mínimo de crescimento de L. monocytogenes em meio de cultura, mediante ao uso dos ácidos lático, acético e cítrico e modelar os limites de crescimento/não crescimento desse micro-organismo em meio de cultura, por meio de enfoque probabilístico, em função do efeito de pH, temperatura e tempo de estocagem, com posterior validação em meio de cultura e em matriz alimentícia, para determinar a confiabilidade e especificar a versatilidade dos modelos probabilísticos gerados. Para determinar o pH mínimo de crescimento de L. monocytogenes em meio de cultura, frente aos diferentes ácidos orgânicos, foi utilizado caldo Brain Heart Infusion (BHI), que teve o pH ajustado para valores de 4,0 a 6,0, em um intervalo de 0,2, com os ácidos na concentração de 1 mol.L -1 . O crescimento de L. monocytogenes, em diferentes valores de pH, foi monitorado pela medida da Densidade Óptica (D.O) a 600 nm. Os ensaios foram realizados a 35 oC, durante 7 dias. As taxas de crescimento foram ajustadas ao modelo de raiz quadrada, sendo um modelo para cada antimicrobiano estudado. Para a modelagem dos limites de crescimento/não crescimento de L. monocytogenes, o pH do caldo BHI, foi ajustado em 4,6, 5,5, 6,5 e 7,0, utilizando o ácido lático; 5,0, 5,8, 6,6 e 7,0, empregando o ácido acético e 4,4, 5,4, 6,5 e 7,0, usando o ácido cítrico. Os tubos de ensaio contendo o meio de cultura e o micro-organismo estudado foram incubados a 5 oC, 10 oC , 15 oC , 25 oC e 35 oC, durante 21 dias. O desenvolvimento bacteriano foi acompanhado pela determinação da D.O a 600 nm. O inóculo inicial em todos os tratamentos foi de aproximadamente 1,0 x 10 3 UFC.mL -1 . Observou-se que o menor valor de pH mínimo para o crescimento de L. monocytogenes ocorreu ao ser empregado o ácido cítrico e o maior valor, ao ser empregado o ácido acético. A diferença estatística (p<0,05) entre as taxas de crescimento, calculadas pelos modelos de Baranyi e Roberts (empregando o software DMFit 2.1), para cada antimicrobiano, sugeriu que o ácido cítrico é o menos efetivo para a inibição do crescimento do micro-organismo pesquisado. O modelo de raiz quadrada descreveu bem as taxas de crescimento em função de diferentes valores de pH (R 2 >0,87). O modelo probabilístico de regressão logística mostrou-se como importante ferramenta para descrição da região de interface de crescimento/não crescimento. Para cada ácido foi gerado um modelo de probabilidade de regressão logística. Houve diferença estatística (p<0,05) entre as predições destes modelos, em que o ácido acético foi indicado como o melhor antimicrobiano. A validação dos modelos probabilísticos demonstrou que estes podem ser utilizados para prever o comportamento de L. monocytogenes nas condições estudadas. A utilização da modelagem probabilística é útil para a indústria alimentícia, por fundamentar a escolha da formulação que retarda ao máximo o crescimento microbiano, assegurando maior vida de prateleira aos alimentos e a saúde do consumidor.

Listeria monocytogenes is one of the micro-organisms of interest in the food industry, being able to overcome the barriers imposed during processing and cause serious disease called listeriosis, which has a high mortality rate and affects more often immunocompromised persons. The organic acids are used in food processing to retard microbial growth, among the most used are the lactic acid, acetic acid, and especially citric. The objectives of this study were to determine the minimum growth pH of L. monocytogenes in culture medium through the use the acids lactic, acetic and citric and model the limits growth/no growth of this micro-organism in the culture medium by probabilistic approach, due to the effect of pH, temperature and time of storage, subsequent validation in culture medium and food matrix, to determine the reliability and specify the versatility of the generated probabilistic models. To determine the minimum growth pH of L. monocytogenes in culture, compared with different organic acids, were used Brain Heart Infusion Broth (BHI) had pH values adjusted to 4.0 to 6.0, in a range of 0.2, with acid at a concentration of 1 mol.L -1 . The growth of L. monocytogenes, at different pHs was monitored by measuring the optical density (O.D.) at 600 nm. Assays were performed at 35 °C for 7 days. Growth rates were adjusted to the square root model, being a model for each antimicrobial studied. For the modeling of the limits of growth/no growth of L. monocytogenes, the pH of the BHI broth was adjusted at 4.6, 5.5, 6.5 and 7.0 using lactic acid; 5.0, 5.8, 6.6 and 7.0, using acetic acid and 4.4, 5.4, 6.5 and 7.0 using citric acid. The test tubes containing the culture medium and the micro-organism studied were incubated at 5 °C, 10 °C, 15 °C, 25 °C and 35 ° C for 21 days. The bacterial growth was monitored by determining the O.D. at 600 nm. The initial inoculum for all treatments was approximately 1.0 x 10 3 UFC.mL -1 . It was observed that the lowest minimum pH for growth of L. monocytogenes was to be used citric acid and the largest value when the acetic acid employed. The statistical difference (p<0.05) growth rates calculated by the models of Baranyi and Roberts (employing DMFit 2.1 software) for each antimicrobial suggested that citric acid is less effective for inhibiting the growth of studied micro-organism. The square root model described and growth rates depending on different pH values (R 2 >0.87). The probabilistic model of logistic regression showed up as an important tool for describing the interface region growth/no growth. For each acid generated a logistic regression model likelihood. There was a statistical difference (p<0.05) between the predictions of these models, in which the acetic acid was indicated as the best antimicrobial. The validation of probabilistic models demonstrated that these can be used to predict the behavior of Listeria monocytogenes under the conditions studied. The use of probabilistic modeling is useful for the food industry, to support the choice of the formulation that retards the maximum microbial growth, ensuring longer shelf life to food and consumer health.