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DIAGNÓSTICO MOLECULAR COMO CONTROLE DE

PATÓGENOS NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS

C.W. Stocco1, L. de Almeida2, J.V.M. Bittencourt3

1-Programa de Pós Graduação em Engenharia de Produção – Universidade Tecnológica Federal do Paraná –

CEP: 84016-210 – Ponta Grossa – PR – Brasil – Telefone: (42) 3220-4800 – email:

([email protected])

2- Programa de Pós Graduação em Engenharia de Produção – Universidade Tecnológica Federal do Paraná –

CEP: 84016-210 – Ponta Grossa – PR – Brasil – Telefone: (42) 3220-4800 – email:

([email protected])

3- Programa de Pós Graduação em Engenharia de Produção – Universidade Tecnológica Federal do Paraná –

CEP: 84016-210 – Ponta Grossa – PR – Brasil – Telefone: (42) 3220-4800 – email:

([email protected])

RESUMO – Este trabalho tem como objetivo verificar a presença de Escherichia coli em frigorifico,

através do perfil molecular utilizando a de PCR – Reação em Cadeia da Polimerase. O

desenvolvimento do trabalho resume-se em diagnóstico de pontos críticos no controle de qualidade do

processamento de um frigorífico da região dos Campos Gerais - Paraná, através de diagrama

decisório. Após coleta de amostras durante o processamento, por swabs, utilizados para isolamento

por microbiologia para a presença de Escherichia coli. Após isoladas, foi identificado o perfil

genético das amostras. Para o estabelecimento do perfil genético, foi realizada o isolamento de DNA,

seguida de amplificação por PCR com os primers universais rD1 e fD1. Pelo diagrama decisório, foi

identificado 25 pontos para a coleta de amostras, sendo 10 pontos confirmados por microbiologia com

Escherichia coli, que predomina na microbiota anaeróbica facultativa do trato gastrointestinal dos

humanos e dos animais de sangue quente, como os bovinos.

ABSTRACT – This study aims to verify the presence of Escherichia coli in refrigerator by molecular

profile using the PCR - Polymerase Chain Reaction. The development of the work summarized in the

diagnosis of critical points in quality control processing of a refrigerator of the Campos Gerais region

- Paraná, through decision diagram. After collection of samples during processing by swabs used for

insulation microbiology for the presence of Escherichia coli. Once isolated, the genetic profile of the

samples was identified. To establish the genetic profile, the DNA isolation was performed, followed

by PCR amplification with primers fD1 and rD1. The decision diagram, was identified 25 points for

the collection of samples, and 10 points confirmed by microbiology with Escherichia coli, which

predominates in facultative anaerobic microflora of the gastrointestinal tract of humans and warm-

blooded animals such as cattle.

PALAVRAS-CHAVE: Microrganismos Patogênicos; Biofilmes Microbianos; Indústria de Cárneos;

Perfil Genético.

KEYWORDS: Pathogenic Microorganisms; Microbial Biofilms; The Meat Industry; Genetic Profile.

1. INTRODUÇÃO Conforme a World Health Organization (WHO, 2002), as carnes ocupam o segundo lugar

entre os produtos de origem animal, envolvidos em doenças transmitidas por alimentos (DTA’s). O

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crescimento da demanda mundial por produtos cárneos, pode preocupar os consumidores com uma

alimentação saudável, voltando-se ao aspecto de segurança alimentar. Sendo assim, é indispensável

oferecer maior atenção a gestão da qualidade em frigoríficos, associando com a segurança alimentar,

com os padrões microbiológicos, á sanidade e a ausência de substâncias nocivas (Toledo, 2001).

Processos de higienização deficientes ou inexistentes, podem levar a formação de biofilmes

por microrganismos sobre superfícies. Sendo assim, a natureza dos biofilmes pode dificultar a limpeza

e a sanitização. O desenvolvimento de um biofilme depende de fatores como a características do

microrganismo, o material de aderência, substrato presente, pH, temperatura do meio, entre outros

fatores. Onde ocorre a adesão inicial de um microrganismo a sua superfície, em seguida, há o

acúmulo de células viáveis, permanecendo sob uma matriz de exopolissacarídeos.

1.1 Microrganismos Produtores de Biofilme no Ambiente Industrial No processamento industrial, os biofilmes são avaliados um problema nas áreas de

processamento de produtos frescos e lácteos, além do processamento de aves e carnes vermelhas

(Chen et al., 2007).

Inúmeros microrganismos são capazes de aderir a uma superfície e formar biofilmes, sendo

divididos em deteriorantes e patogênicos (Nitschke, 2006). Um grande número de microrganismos

alteradores e patogênicos são capazes de participar com maior ou menor intensidade desses processos

de adesão. Branda et al. (2005), reconheceram a capacidade de bactérias em formar celulose

extracelular, entre eles Salmonella thyphimurium, Escherichia coli e Gluconaetobacter xylunus.

1.2 Escherichia coli A Escherichia coli é uma bactéria anaeróbica facultativa, gram negativa, pertencente à

família Enterobacteriaceae, originária da flora intestinal, forma de bacilo, medindo aproximadamente

0,5 µm de largura e 2 µm de comprimento (Tortora et al., 2005). Microrganismo habitante do trato

intestinal de humanos e animais endotérmicos, mas, se direcionado para a circulação sanguínea, pode

ser capaz de provocar doenças e infecções no organismo hospedeiro. Além disso, pode se contrair

cepas da bactéria pela ingestão de água ou alimentos contaminados, pelo contato com animais doentes

e instrumentos médicos contaminados, podendo causar graves infecções no trato urinário, sendo uma

das infecções mais contraídas por seres humanos (Boland et al 2000).

1.3 PCR – Reação em Cadeia da Polimerase Reação em cadeia da polimerase é um método “in vitro” para a amplificação de material

genético, por meio de uma pequena quantidade de ácido nucleico, obtendo um fragmento especifico de

DNA de sequência definida (Saiki et al., 1988). Instrumento composto por dois oligonuceotídeos

sintéticos, complementares as sequencias das fitas opostas do DNA alvo em posições contrárias dos

extremos do segmento a ser amplificado. Oligonuceotídeos iniciadores, também chamados de primers

ajudam na iniciação da replicação das cópias do fragmento alvo (Lane et al. 1985).

A amplificação de uma sequência de DNA por PCR, fornece informações para identificar o

microrganismo analisado, identificando dentro de uma espécie ou grupo conhecido (Neiva, 2007). A

técnica de PCR é uma ferramenta com várias aplicações. Por meio da PCR, a partir de uma molécula

de DNA, pode-se gerar inúmeros moléculas similares em poucas horas (Mullis; Faloona, 1987).

A utilização da região 16S no sequenciamento, tem base na existência de sequencias

conservados nos genes de DNA da menor unidade dos ribossomos, chamado de RNAr 16S. Esta

molécula é encontrada em todas as bactérias e é um padrão universal para a sua identificação e

classificação (Neiva, 2007). Para identificar microrganismos, pode associar as técnicas de PCR e

sequenciamento de DNA. Assim, pode-se identificar fungos e bactérias de forma rápida (Devereux et

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al, 1996). A técnica de PCR destaca-se da convencional devido ao curto prazo, sendo uma técnica

mais precisa, a confirmação do resultado é confiável aliado ao baixo custo (Monteiro, 2015).

2. MATERIAIS E MÉTODOS O método utilizado para a determinação de pontos de coletas, foi baseado no modelo de

“Diagrama Decisório” que orienta a identificação dos Pontos Críticos de Controle (PCC) pela

ferramenta de qualidade Análise de Pontos Críticos de Controle (APPCC) baseado em Tobias et al.

(2014).

Dentre os microrganismos indicados na legislação, optou-se neste trabalho por Escherichia

coli, selecionada por suas toxinas e doenças causadas pela sua ingestão em alimentos contaminados.

As análises microbiológicas foram realizadas em triplicata e o procedimento foi de acordo com

Manual de Métodos de Análise Microbiológica de Alimentos (Silva et al. 2001).

Para a extração de DNA das cepas isoladas, foi utilizado o protocolo recomendado por

Olivindo et al. (2009). Para a confirmação da extração do DNA, as amostras foram separadas por

eletroforese em gel de agarose e fotodocumentadas em transiluminador ultravioleta.

A reação de amplificação foi realizada um “mix” contendo 0,6 µl de primer rD1, 0,6 µl de

primer fD1, na concentração de 10 µM, 5 µl de solução tampão de PCR, 2,5 µl de tampão, 1,5 µl de

MgCl2 na concentração de 50 mM, 2 µl da mistura de nucleotídeos na concentração, 0,4 µl de solução

Taq polimerase, 2 µl do DNA bacteriano extraído anteriormente, e 15,4 µl água Milli-Q. Para

amplificação do gene foram utilizados os inicializadores universais para o domínio bactéria fD1 (5´-

AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3´) e rD1 (5’- AAGGAGGTGATCCAGCC-3’). Metodologia de

amplificação descrita por Olivindo (2009), sendo 1 minuto a 96 °C, 30 ciclos de 20 segundos a

temperatura de 64 °C, para o anelamento dos primers será de 30 segundos a 55 °C e mais 2 minutos a

72 °C, mais 5 minutos a 72 °C para a extensão final.

Para o sequenciamento da região do DNA que codifica o gene 16S rRNA com os primers

fD1 (Forward) e rD1 (Reverse), os produtos do PCR foram determinados pela empresa ACTGene

Análises Moleculares localizada no Campus do Vale da UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande

do Sul). Os dados recebidos foram tratados com a ferramenta BLAST (Basic Local Alignment Search

Tool), para obter os resultados do sequenciamento e a identificação correta dos microrganismos.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1 Análise de Escherichia coli Presente no Ambiente Produtivo De acordo com o método de diagrama decisório foram estabelecidos 25 pontos de coletas de

amostras no processo produtivo, identificados como possíveis meios de contaminação do produto.

As análises microbiológicas realizadas nos 25 pontos, foram identificados em 10 pontos a

presença de Escherichia coli. Akkaya (2008), denotou a presença de microrganismos patogênicos no

período e março a agosto de 2005, em um frigorifico localizado na Turquia. O mesmo mostrou 250

amostras de carcaças bovinas e observou prevalência de Salmonella sp. em 10%, Listeria

monocytogenes em 6,8% e presença de Escherichia coli em 3,2% das amostras.

Os alimentos envolvidos em surtos e em caso de infecção por Escherichia coli são na

maioria de origem animal, particularmente bovina. A contaminação da carcaça bovina pode ocorrer

durante o abate. O trato gastrointestinal dos bovinos funciona como um reservatório deste

microrganismo. A Escherichia coli predomina na microbiota anaeróbica facultativa do trato

gastrointestinal dos humanos e dos animais de sangue quente, como os bovinos (Moreng; Avens,

1990).

A Escherichia coli foi identificada em 10 pontos do processamento frigorifico, as presenças

deste microrganismo podem estimar falhas na higiene e indicar contaminação de origem fecal, sendo

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que a presença deste microrganismo pode estar relacionada a níveis significativos de enteropatógenos

(Ducas e Silva, 2011). Em estudo publicado por Elder et al. (2000), indicou que o processo de

evisceração é um ponto crítico de controle para a contaminação das carnes, com isso, medidas de

controle devem ser adotadas. A contaminação por E. coli pode se dar através da utilização de

utensílios mal higienizados ou não sanitizados, não higienização das mãos entre a manipulação setores

alimentícios diferentes e má higienização do manipulador após o uso do sanitário (Silva, 2001).

3.2 Verificação da Identidade de Escherichia coli Isolada do Processo

Produtivo O método de extração de DNA emprega CTAB, sendo um componente que desfavorece a

ação de enzimas degradantes e de DNAses endógenas, sendo um detergente que solubiliza as

membranas, que facilita a precipitação do complexo formado com o DNA. As extrações com métodos

que utilizam CTAB, fornecem DNA suficientemente puro para a amplificação por PCR (Gonçalves,

2006). A extração dos DNA’s é demonstrada na Figura 1 abaixo, sendo o primeiro poço com marcador

de peso molecular, seguida das amostras microbiologicamente positivas.

Figura 1 - Amostras de DNA extraídas por método CTAB visualizadas por eletroforese em gel de

agarose

Fonte: Autoria Própria (2016)

A amplificação de DNA necessitou de ajustes, de acordo com a literatura, as condições de

ciclo eram 1 minuto a 96 °C, 30 ciclos de 20 segundos a temperatura de 64 °C, para o anelamento dos

primers de 30 segundos a 55 °C e mais 2 minutos a 72 °C, mais 5 minutos a 72 °C para a extensão

final. Entretanto, para estas condições não foram obtidos produtos de leitura para sequenciamento,

assim houve a necessidade de estabelecer nova temperatura de anelamento, a qual foi realizada por um

PCR em gradiente, que consiste em um teste de temperatura, onde o experimento realiza iguais

condições de reação, variando apenas a temperatura.

Na Figura 2, FOTO A, há o produto de amplificação no teste de PCR em gradiente, variando

a temperatura de anelamento entre 53°C a 60°C, sendo a última banda, a de melhor nitidez, consiste na

temperatura de 60°C, considerada a temperatura ideal de anelamento para estas amostras.

Na Figura 2, FOTO B, há o produto de amplificação após a determinação das condições

ideais, para a mesma amostra, com cepa padrão de Salmonella sp..

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Figura 2 - Produtos de PCR em gradiente de temperatura visualizadas em gel de agarose 1,8%.

Fonte: Autoria Própria (2016)

O sequenciamento será realizado pela empresa Ludwig Biotecnologia

(http://ludwigbiotec.com.br/site/Servicos-de-Sequenciamento). O preparo da amostra para envio,

segue o padrão descrito pela empresa. Entretanto para controle das reações enviadas, realizou-se uma

PCR com os primers rD1 e fD1 universais. Este produto consta do tamanho 1000 pares de base, cujas

bandas se encontram no gel da Figura 3.

Figura 3 - Produtos da PCR visualizados em gel de agarose 1,8%, enviados para

sequenciamento

Fonte: Autoria Própria (2016)

4. CONCLUSÕES No presente estudo, foi diagnosticado 25 pontos críticos no controle de qualidade do

processamento industrial de um frigorifico, a partir de um diagrama decisório. Para Escherichia coli,

nos 25 pontos amostrados, 10 pontos obtiveram resultado microbiológico positivo. Evidenciando

falhas na higiene dos equipamentos e utensílios, bem como contaminação cruzada oriunda pelo

manipulador.

A determinação do perfil genético dos microrganismos isolados, foi realizado em 3 etapas,

sendo a primeira a extração do DNA dos microrganismos isolados. A segunda etapa realizou a

amplificação dos mesmos, para o posterior envio para sequenciamento. O sequenciamento evidenciou

a contaminação cruzada dentro dos processos no frigorífico.

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