Modeling of adhesion of Bacillus cereus to stainless steel as function of time and temperature and influence of roughness and hydrophobicity in the adhesion

Adesão de Bacillus cereus à superfície de aço inoxidável 304 #4 foi avaliada após diferentes tempos e temperaturas de contato. Foram construídos modelos matemáticos capazes de predizer a adesão, como função da temperatura, (4 ºC 35 ºC) e do tempo, (1 d - 10 d). A interação entre a superfície de aço inoxidável e B. cereus foi estudada por meio das características de interação interfacial, determinadas a partir da medição do ângulo de contato das superfícies das células de B. cereus, do aço inoxidável e do aço inoxidável com células de B. cereus aderidas, em associação com a teoria DLVO Estendida e a teoria termodinâmica da adesão. Avaliou- se a rugosidade e a microtopografia da superfície de aço inoxidável e aço inoxidável aderido com células de B. cereus com auxilio da microscopia de força atômica e da perfilometria. O aumento de temperatura de 4 ºC para 35 ºC propiciou o aumentou do número de células de B. cereus aderidas em mais de 3 ciclos log para o tempo de adesão de 1 dia e em mais de 4 ciclos log para o tempo de adesão de 10 dias o que indicou a influência da temperatura para o processo de adesão. O número máximo de células aderidas detectadas nos cupons incubados por 35 °C, durante 10 dias foi de log 4,43 UFC/cm2, semelhante ao número observado para as células aderidas nos cupons incubados na mesma temperatura, durante 1 dia que foi de log 4,01 UFC/cm2. Esse resultado reforçou a influência da temperatura em relação ao tempo para adesão desta bactéria. Quando a temperatura aumentou de 7 ºC para 15 ºC houve o aumento do número de UFC/cm2 em cerca de 3 ciclos log. Apenas na região de alta temperatura (25 ºC a 35 ºC) houve um bom ajuste dos dados pelo modelo matemático obtido. A estirpe de B. cereus estudada foi considerada hidrofílica enquanto o aço inoxidável foi considerado hidrofóbico. A adesão não foi termodinamicamente favorável (∆Gadesão > 0) entre o aço inoxidável e a estirpe de B. cereus. Assim, a interação entre elas não foi favorecida pelo aspecto termodinâmico da adesão. Não houve diferença (p>0,05) na rugosidade das superfícies de aço inoxidável com células de B. cereus aderidas, observadas por microscopia de força atômica e por perfilometria. O efeito da temperatura foi mais importante do que o efeito do tempo na adesão das células de B. cereus ao aço inoxidável 304 #4. B. cereus aderiu aos cupons de aço inoxidável 304 #4 a baixas temperaturas, 4 ºC, 7 ºC e 10 ºC. Os resultados indicaram que abusos na temperatura de armazenamento, sob refrigeração, influenciaram decisivamente no número de bactérias aderidas podendo alterar a qualidade do leite.Adhesion of Bacillus cereus to stainless steel 304 #4 was evaluated after different times and temperatures of contact. Mathematical models were obtained capable of predicting the adhesion of B. cereus in stainless steel, as a function of temperature (4 oC 35 oC) and time (1d - 10 d). The interaction between the surface of stainless steel and B. cereus was studied by the characteristics of interfacial interaction, determined from the measurement of contact angle of the surface of B. cereus, stainless steel and stainless steel attachment with B. cereus, in association with the extended DLVO theory and the thermodynamic theory of adhesion. It was evaluated the microtopographies and the roughness of the surface of stainless steel and stainless steel attachment with B. cereus with the help of atomic force microscopy and perfilometry. The increase in temperature of 4 oC to 35 oC increased the number of B. cereus attached more than 3 cycles log for the time of adhesion of 1 d and more than 4 cycles log for the time of adhesion of 10 d showing the importance of temperature in adhesion. The maximum number of attached cells, found in coupons incubated for 35 oC for 10 days (log 4.43 CFU/cm2) was close to that of cells attached when the coupons remained at the same temperature for 1 day (log 4.01 CFU/cm2) showing once again the importance of temperature in relation to time to adhesion of this bacteria. When the temperature rose from 7 oC to 15 oC the number of CFU/cm2 increased about 3 cycles log. Only in the region of high temperature was a good adjustment of the data obtained by the mathematical model. The strain of B. cereus study was considered hydrophilic while the stainless steel was considered hydrophobic. The adhesion was not thermodynamically favorable (ΔGadesão>0) between the stainless steel and strain of B. cereus studied. Thus, the interaction between them was not favoured by thermodynamic aspect of adhesion. There was no difference (p> 0.05) in the roughness of the surfaces of stainless steel attachment with B. cereus when analyzed by atomic force microscope and for perfilometry. The effect of temperature was more important than the effect of time on the adhesion of B. cereus to stainless steel 304 #4. The strain of B. cereus study was able to adhere to the coupons of stainless steel 304 #4 at low temperatures (4 ºC, 7 ºC and 10 ºC). The results indicated that possible abuses in the temperature of storage under refrigeration decisively affect the number of attached bacteria, which may adversely affect the quality of milk.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic