Adhesion and biofilm formation by Bacillus cereus on stainless steel

Orientador: Mirna Lucia GiganteTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: O objetivo geral deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes matrizes na adesão e formação de biofilme em aço inoxidável por Bacillus cereus, bem como avaliar a eficiência dos procedimentos de higienização no controle de biofilmes de esporos desse micro-organismo. Nas duas primeiras etapas, avaliou-se a capacidade de adesão e formação de biofilme por B. cereus em aço inoxidável, com e sem prévio condicionamento da superfície, utilizando-se água, leite UHT desnatado e integral como matrizes e quatro diferentes tipos de inóculos, pool de células vegetativas de B. cereus isolados da indústria láctea, pool de esporos de B. cereus isolados da indústria láctea, células vegetativas da cepa de B. cereus ATCC 14579 e esporos da cepa de B. cereus ATCC 14579. Na terceira etapa do trabalho avaliou-se a influência da matriz condicionante (água e leite UHT integral), do meio de inoculação do pool de esporos de B. cereus (água e leite UHT integral) e do tempo de exposição (5 min (0,08h), 10, 24, 48 e 72 horas) sobre a adesão e formação de biofilme por B. cereus em aço inoxidável. Na quarta etapa, avaliou-se a eficiência de nove procedimentos de higienização na remoção dos biofilmes formados pelo pool de esporos de B. cereus em aço inoxidável. Todos os experimentos foram repetidos três vezes e os dados estatisticamente avaliados. A hidrofobicidade e o potencial zeta das superfícies dos esporos também foram avaliados. Os resultados das duas primeiras etapas indicaram que o pool de esporos de B. cereus isolados de indústria láctea apresentou a maior capacidade de adesão e formação de biofilme em aço inoxidável quando comparado aos outros tipos de inóculos, em todas as condições avaliadas. O maior grau de adesão de esporos de B. cereus (4,93 log UFC/cm2) foi observado ao se utilizar leite integral como matriz condicionante do aço inoxidável. Entretanto, comparando-se todas as matrizes, a menor adesão (3,01 log UFC/cm2) foi observada quando o pool de esporos de B cereus foi veiculado no leite integral sem prévio condicionamento da superfície. Na terceira etapa do trabalho observou-se que a adesão e formação de biofilme pelo pool de esporos de B. cereus foi maior quando inoculados em água, independente das matrizes de condicionamento. A adesão de B. cereus aumentou 1,02 e 0,3 log UFC/cm2 ao longo do tempo de exposição, quando o pool de esporos de B. cereus foi inoculado em água e leite integral, respectivamente. O biofilme de esporos veiculados na água apresentou maior resistência aos procedimentos de higienização. A sanitização com hipoclorito de sódio foi mais eficiente na remoção dos biofilmes quando comparada ao ácido peracético. O pool de esporos de B. cereus isolados da indústria láctea foi altamente hidrofóbico e apresentou carga negativa em uma ampla faixa de pH, com ponto isoelétrico de aproximadamente 3,0. Os esporos de B. cereus isolados da indústria láctea apresentaram maior capacidade de adesão ao aço inoxidável quando comparados aos outros inóculos avaliados, o que pode estar relacionado à alta hidrofobicidade e a baixa carga de superfície dos esporosAbstract: The aim of this study was to evaluate the effect of different matrices on the adhesion and biofilm formation by Bacillus cereus on stainless steel, and to evaluate the effectiveness of sanitation procedures for controlling biofilm from spores of this microorganism. The first two parts were carried out in order to evaluate the adhesion and biofilm formation by B. cereus on stainless steel, with and without previous conditioning of the surface, using water, skim and whole UHT milk as matrices and four different types of inocula: a pool of B. cereus vegetative cells isolated from dairy industry, a pool of B. cereus spores isolated from dairy industry, vegetative cells of B. cereus ATCC 14579, and spores of B. cereus ATCC 14579. The third part of the study evaluated the effect of the conditioning matrix (water and whole UHT milk), the inoculation medium of pool of B. cereus spores (water and whole UHT milk) and exposure time (5 min (0.08h), 10, 24, 48 and 72 hours) on the adhesion and biofilm formation by B. cereus on stainless steel. In the fourth part, the effect of nine sanitation procedures on the removal of B. cereus spores biofilm was evaluated. All experiments were repeated three times and data were statistically evaluated. Hydrophobicity and zeta potential from spore¿s surface were also evaluated. Regarding the results to the first and second parts, the pool of B. cereus spores isolated from dairy industry had the highest ability of adhesion on stainless steel when compared to the other inocula, for all tested conditions. After stainless steel surface conditioning with whole milk, B. cereus spores showed the highest adhesion (4.93 log CFU/cm2). However, lower adhesion (3.01 log CFU/cm2) was observed when B. cereus spores were delivered in whole milk as compared to the other matrices, without previous conditioning of the surface. The results of the third part indicated that the adhesion and biofilm formation by the pool of B. cereus spores was higher when they were inoculated in water, regardless of the conditioning matrix. B. cereus spores adhesion increased by 1.02 and 0.3 log CFU/cm2 over exposure time, when the pool of B. cereus spores was inoculated into water and whole milk, respectively. Biofilm of B. cereus spores inoculated in water showed the highest resistance against all tested sanitation procedures. Sodium hypochlorite was the most effective sanitizer for removing all biofilms when compared to the peracetic acid. The pool of B. cereus spores isolated from dairy industry was highly hydrophobic and showed a negative charge at a wide pH range, with an isoelectric point of about 3.0. B. cereus spores isolated from dairy industry showed the highest ability to adhere on stainless steel when compared to the other inocula, which is possibly related to its higher hydrophobicity and lower spore surface chargeDoutoradoTecnologia de AlimentosDoutora em Tecnologia de Alimento