Subinhibitory concentrations of silver nanoparticles and silver nitrate on the adaptative and cross-resistance to antibiotics on bovine mastitis pathogens / Concentrações subinibitórias de nanopartículas de prata e nitrato de prata na resistência adaptativa e cruzada com antibióticos em patógenos de mastite bovina

ABSTRACT: Biocides and/or antibiotics used in subinhibitory concentrations can promote the development of adaptive resistance or even cross-resistance in microorganisms. However, studies on these responses following silver treatments are scarce in the literature. Silver-based compounds, including silver nanoparticles (Ag-NPs), can be an alternative in the prevention and treatment of bovine mastitis. Thus, this research evaluated the effect of subinhibitory dosages of Ag-NPs and Ag+ ions from silver nitrate (AgNO3) on Staphylococcus aureus and Escherichia coli isolated from milk of cows with mastitis. Ag-NPs were synthesized by chemical reduction using AgNO3 and sodium citrate and the minimum inhibitory concentration (MIC) of Ag-NPs and Ag+ ions on the mastitis pathogens were determined. Isolates were exposed to subinhibitory concentrations of Ag-NPs or AgNO3 for 10 consecutive days to verify the development of adaptive resistance evaluated by changes in the MIC values. The development of cross-resistance with antibiotics was also studied, being verified by comparing the sensitivity profile of treated cells with non-treated cells. AgNO3 was more effective against all isolates. There was no change in the MIC values or in the antibiotic sensitivity profile for both bacteria following consecutive exposure to subinhibitory dosages of Ag-NPs or AgNO3, indicating that silver was not able to select adaptive resistance or cross resistance to the tested antibiotics. The potential of silver presented by these results is favorable to the continuity of studies aiming to elaborate silver-based therapies for the treatment of bovine mastitis.

RESUMO: Biocidas e/ou antibióticos em concentrações sub-inibitórias podem promover o desenvolvimento de resistência adaptativa ou mesmo resistência cruzada nos micro-organismos. Entretanto, estudos destas respostas após o tratamento com a prata são escassos na literatura. Compostos a base de prata, incluindo as nanopartículas de prata (Ag-NPs), podem ser uma alternativa na prevenção e/ou tratamento de mastite bovina. Assim, este trabalho objetivou determinar o efeito de doses sub-inibitórias de Ag-NPs e dos íons Ag+ provenientes do nitrato de prata (AgNO3) sobre isolados de Staphylococcus aureus e de Escherichia coli, provenientes de leite de vacas com mastite. As Ag-NPs foram sintetizadas por redução química utilizando AgNO3 e citrato de sódio e a Concentração Mínima Inibitória (CMI) das Ag-NPs e íons Ag+ nos patógenos da mastite foi determinada. Os isolados foram expostos a concentrações sub-inibitórias de Ag-NPs ou de AgNO3 por 10 dias consecutivos para verificar o desenvolvimento de resistência adaptativa à prata pela mudança no valor da CMI, e de resistência cruzada com antibióticos pela mudança no perfil de sensibilidade em relação ao controle. AgNO3 apresentou-se mais efetivo contra todos os isolados. Não foi verificada alteração no valor da CMI nem do perfil de sensibilidade aos antibióticos, indicando que não houve seleção de resistência adaptativa à prata e de resistência cruzada aos antibióticos pelos micro-organismos estudados. O uso potencial da prata apresentado nos resultados é favorável à continuidade dos estudos objetivando a elaboração de terapias à base de prata para o tratamento da mastite bovina.

Determinação do pH mínimo de crescimento de Listeria monocytogenes frente a diferentes ácidos orgânicos / Determination of the minimum pH growth of Listeria monocytogenes front of different organic acids

Os ácidos orgânicos são empregados no processamento de alimentos para retardar a multiplicação microbiana. O objetivo foi determinar o pH mínimo de crescimento de Listeria monocytogenes, mediante ao uso dos ácidos lático, acético e cítrico. 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 valo res de 4,0 a 6,0, em um intervalo de 0,2. O crescimento de L. monocytogenes, em diferentes valores de pH, foi monitorado pela medida da Densidade Óptica 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. 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.

Avaliação da capacidade de formação de biofilmes de Bacillus cereus isolados de produtos lácteos frente a diferentes temperaturas / Evaluation of the capacity to form biofilm by Bacillus cereus isolated from dairy products at different temperatures

Bacillus cereus encontra-se entre os patógenos de maior preocupação na indústria de alimentos por sua capacidade em formar biofilmes. Como resultado, podem contaminar os alimentos que entram em contato com as superfícies, representando dessa forma um obstáculo para conservação de leite e produtos lácteos, o que coloca em risco a saúde dos consumidores. Objetivou-se avaliar a capacidade de formação de biofilmes de estirpes de B. cereus frente à diferentes temperaturas encontradas na indústria de laticínios em superfície de aço inoxidável. A capacidade de formação de biofilme foi avaliada em diferentes temperaturas (5, 15, 25 e 32 ºC) e intervalos de tempo (24, 48,72, 96 e 120h). As estirpes de B. cereus apresentaram diferenças significativas nas temperaturas avaliadas e na capacidade de adesão, onde uma das estirpes apresentou maior capacidade de se aderir. Constatou-se que altas temperaturas favoreceram o desenvolvimento do biofilme e baixas temperaturas retardaram esse processo.

Microbial modeling of thermal resistance of Alicyclobacillus acidoterrestris CRA7152 spores in concentrated orange juice with nisin addition / Modelagem microbiana da resistência térmica de esporos de Alicyclobacillus acidoterrestris CRA7152 em suco de laranja concentrado com adição de nisina

The nisin effect on thermal death of Alicyclobacillus acidoterrestris CRA 7152 spores in concentrated orange juice (64ºBrix) was studied. Concentrations of 0, 50, 75 and 100 IU of nisin/ml juice, at temperatures of 92, 95, 98 and 102ºC were evaluated. The quadratic polynomial model was used to analyze the effects of the factors and their interaction. Verification of surviving spores was carried out through plating in K medium (pH 3.7). The results showed that the D values without nisin addition were 25.5, 12.9, 6.1 and 2.3 min for 92, 95, 98 and 102ºC respectively. With addition of nisin into the juice there was a drop of heat resistance as the concentration was increased at a same temperature. With 30, 50, 75, 100 and 150 IU/ml at 95ºC, the D values were 12.34, 11.38, 10.49, 9.49 and 9.42 min respectively, showing that a decrease in the D value up to 27 percent can be obtained. The second order polynomial model established with r² = 0.995 showed that the microorganism resistance was affected by the action of temperature followed by the nisin concentration. Nisin therefore is an alternative for reducing the rigor of the A. acidoterrestris CRA 7152 thermal treatment.

Estudou-se o efeito da nisina na inativação térmica dos esporos de Alicyclobacillus acidoterrestris CRA 7152 em suco de laranja concentrado (64 ºBrix). Foram avaliadas as concentrações de 0, 50, 75 e 100 UI de nisina/ml de suco nas temperaturas de 92, 95, 98 e 102 ºC. Foi utilizado o modelo polinomial quadrático para analisar os efeitos dos fatores e suas interações. A contagem dos esporos sobreviventes foi feita através de plaqueamento em meio K (pH = 3,7). De acordo com os resultados obtidos encontrouse um valor de D sem adição de nisina de 25,5; 12,9; 6,1 e 2,3 min para as temperaturas de 92, 95, 98 e 102 ºC respectivamente. Quando a nisina foi adicionada ao suco observouse uma queda na resistência térmica em função do aumento da concentração de nisina para os mesmos valores de temperatura. Ao utilizar as concentrações de 30, 50, 75 e 150 IU/ml a 95 ºC, o valor de D obtido foi de 12,34; 11,38; 10,49; 9,49; e 9,42 min respectivamente demonstrando que a adição de nisina provoca um decréscimo de até 27 por cento no valor de D. O modelo polinomial de segunda ordem ajustado com r² = 0,995 mostrou que a resistência do microorganismo foi afetada pela temperatura seguida da concentração de nisina. A adição de nisina é, portanto, uma alternativa para reduzir o rigor do tratamento térmico em A. acidoterrestris CRA 7152.