Efeito do pH e temperatura na adesão e formação de biofilmes de diferentes estirpes de Bacillus cereus em aço inoxidável

Abstract

Bacillus cereus é um dos microrganismos de maior preocupação na indústria de alimentos, pois possui alta capacidade de se aderir e formar biofilmes, podendo contaminar os alimentos que entram em contato com as superfícies. Estratégias de controle devem ser buscadas a fim de eliminar esta possibilidade de ocorrência desse microrganismo na cadeia alimentar. Para isso, é necessário conhecer as condições que propiciam sua adesão. Modelos matemáticos podem ser usados para descrever o comportamento microbiano sob diferentes condições ambientais. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar a adesão e formação de biofilmes de diferentes estirpes de B. cereus, isoladas de bebida láctea, leite pasteurizado e ricota, frente a diferentes valores de pH (4,5, 6,0, 7,5 e 9,0) e temperatura (5, 15, 25 e 32 oC). A adesão e formação de biofilmes microbianos foi avaliada utilizando-se placas de 24 poços contendo cupons de aço inoxidável e caldo Brain Heart Infusion (BHI), ajustado com HCl e NaOH 1 mol.L -1 para os valores de pH citados acima e incubadas sob diferentes temperaturas, sendo realizadas contagens em placas a cada 24 h, durante 48 e 120 h de incubação para adesão e formação de biofilmes, respectivamente. Os resultados foram expressos em UFC.cm - 2. As estruturas dos biofilmes foram visualizadas por meio de microscópio eletrônico de varredura. Modelos probabilísticos de regressão logística foram construídos para descrever a probabilidade de adesão e formação de biofilmes de cada estirpe. Os modelos foram validados estatisticamente e em meio de cultura e matriz alimentícia para determinar sua confiabilidade e versatilidade. Os fatores pH e temperatura influenciaram nas respostas de adesão e formação de biofilmes, em que altas temperaturas de 25 e 32 oC e valores de pH 6,0, 7,5 e 9,0 favoreceram esses mecanismos, sendo observada uma maior capacidade de adesão em uma das 3 estirpes testadas em relação às demais, quando submetida à temperatura de 15 oC. A combinação entre pH 4,5 e temperatura de 5 oC conseguiu impedir a adesão e formação de biofilmes durante todo o período de incubação. A visualização por microscopia eletrônica de varredura corroborou com os resultados obtidos por contagem em placas. Os modelos probabilísticos de regressão logística construídos se mostraram eficazes para descrição da região de interface de adesão/não adesão e formação de biofilme/não formação de biofilme. A validação dos modelos probabilísticos em meio de cultura e matriz alimentícia confirmou que os modelos desenvolvidos são adequados para avaliação da adesão e formação de biofilmes das estirpes de B. cereus estudadas. A utilização da modelagem probabilística é de grande utilidade para a indústria de alimentos que pode utilizar das informações sobre combinações de fatores que afetam a adesão e formação de biofilmes por B. cereus para análise de riscos, visando garantir a qualidade dos alimentos, assegurando desse modo, a saúde dos consumidores.

Bacillus cereus is one of the microorganisms of major concern in the food industry, as it has a high capacity to adhere and form biofilms. Control strategies should be sought in order to eliminate this possibility of this microorganism occurring in the food chain. Mathematical models can be used to describe microbial behavior under different environmental conditions. The objective of this study was to evaluate the adhesion and biofilm formation of different strains of B. cereus, isolated from dairy products against different pH (4.5, 6.0, 7.5 and 9.0) and temperature values (5, 15, 25 and 32 ° C). The adhesion and formation of microbial biofilms was monitored using 24-wells plates containing stainless steel coupons and Brain Heart Infusion (BHI) broth. This adjusted with 1 mol.L-1 HCl and NaOH at the above mentioned pH values and incubated under different temperatures. The plaque counts were performed every 24 h for 48 and 120 h incubation for adhesion and biofilm formation, respectively. The structures of the biofilms were visualized by scanning electron microscope. Probabilistic logistic regression models were constructed to describe the probability of adhesion and formation of biofilms of each strain. The models were validated statistically, in culture medium and food matrix to determine their reliability and versatility. The pH and temperature factors influenced the adhesion and biofilm formation responses, where high temperatures of 25 and 32 oC and values of pH 6.0, 7.5 and 9.0 favored these mechanisms, with a higher adhesion capacity in one of the three strains tested in relation to the others when submitted to a temperature of 15 oC. The combination between pH 4.5 and 5 ° C was able to prevent adhesion and formation of biofilms throughout the incubation period. The scanning electron microscopy confirmed the results obtained by plate. The probabilistic logistic regression models were effective for describing the adhesion / non-adhesion interface region and biofilm formation / non-biofilm formation. The validation of the probabilistic models in culture medium and food matrix confirmed the good fit of the models. The use of probabilistic modeling is very useful for the food industry, which can utilize information on combinations of factors that affect the adhesion and formation of biofilms by B. cereus for risk analysis, in order to guarantee the quality of the food, thus ensuring, consumer health.