Colgio Estadual Rondnia Curso Tcnico em Meio Ambiente Disciplina: Microbiologia Aplicada Prof Eullia Peixoto Mdulo I e II

M icrob io lo gia A m b ientalColoque o seu nariz prximo pgina e veja se voc consegue sentir uma brisa do aroma azedo deste queijo com veios azulados. Se voc pudesse saborear um pedao deste queijo maravilhoso e com bastante aroma, entenderia a atrao que ele tem para os apreciadores em todo o mundo. Mas o que voc no pode imaginar que este queijo, tipo gorgonzola, deve o seu poder de atrair o interesse a esporos dos fungos filamentosos Penicillium roqueforti ou Penicillium glaucum. Os queijos com veios azuis so cuidadosamente inoculados com esporos destes fungos filamentosos e ento marcados com orifcios e furos (semelhantes a sinais de varola), para permitir que o fungo se espalhe e se aglomere durante o processo de envelhecimento. O mesmo bolor pode tornar um melo ou uma manga um mingau repelente, mas para o queijo tipo gorgonzola esta uma associao vinda do cu.

ArTendo discutido sucintamente alguns fundamentos da ecologia e dos ciclos biogeoqumicos, vamos explorar agora os diferentes tipos de ambientes e os microrganismos que eles contm. Comearemos com o ar ao nosso redor e posteriormente consideraremos o solo e a gua.

M ic ro r g a n is m o s E n c o n t ra d o s n o A rOs microrganismos no crescem no ar, em parte porque ele no apresenta os nutrientes necessrios para o metabolismo e o crescimento. Entretanto, os esporos so carreados pelo ar, e as clulas vegetativas podem ser carreadas em partculas de poeira e gotculas de gua no ar. Os tipos e o nmero de microrganismos transportados pelo ar variam imensamente em ambientes diferentes. Grandes quantidades de muitos tipos diferentes de microrganismos esto presentes no ar de ambientes internos onde os seres humanos ficam aglomerados e a ventilao insuficiente. Pequenas quantidades foram detectadas em altitudes de 3.000 m. Dentre os organismos encontrados no ar, os esporos dos fungos filamentosos so certamente os mais numerosos, e o gnero predominante geralmente o Cladosporium. As bactrias comumente encontradas no ar incluem tanto formas esporuladas ae-rbicas, tais como o Bacillus subtilis, quanto formas no-esporuladas, tais como o Micrococcus e a Sarcina. Algas, protozorios, leveduras e vrus tambm foram isolados do ar. Tossindo, espirrando ou mesmo falando, seres humanos infectados podem expelir patgenos juntamente com gotculas de gua. Os trabalhadores da rea da sade devem manipular cuidadosamente as secrees dos pacientes, para evitar a produo de aerossis de patgenos (pequenas gotculas que permanecem suspensas por algum tempo).

D e t e rm in a o d o C o n t e d o M ic ro b ia n o d o A rOs micrbios transportados pelo ar podem ser detectados coletando-se aqueles que acidentalmente caem na superfcie de placas com gar ou em meio lquido. Um instrumento especial tipo centrfuga, para a coleta de amostras do ar, fornece uma melhor quantificao dos micrbios do ar (Fig. 25.10a).

M to d o s d e C o n t ro le d o s M ic ro rg a n is m o s E n c o n tra d o s n o A rOs agentes qumicos, a radiao, a filtrao e o fluxo laminar podem ser utilizados para controlar os microrganismos existentes no ar. Determinados agentes qumicos, tais como o trietileno glicol, o resorcinol e o cido lctico, dispersados como aerossis, matam muitos ou quase todos os microrganismos existentes no ar de ambientes internos. Estes agentes so altamente bactericidas, permanecem suspensos o tempo suficiente para atuar umidade e temperatura ambientes, no so txicos para o homem e no danificam ou descolorem os objetos no local. A radiao ultravioleta tem pouco poder de penetrao e s bactericida quando os raios entram em contato direto com os microrganismos existentes no ar. Portanto, as lmpadas ultravioleta devem ser cuidadosamente posicionadas, a fim de garantir-se o tratamento de todo o ar em um ambiente. Elas so mais teis na manuteno de condies de esterilidade em ambientes somente esporadicamente ocupados pelo homem. Podem ser desligadas enquanto os tcnicos esto realizando tcnicas estreis e ligadas novamente quando o local no estiver em uso. As pessoas que entram em um ambiente em que lmpadas ultravioleta estiverem acesas devem usar roupas protetoras e culos especiais para proteger os olhos de queimaduras. As lmpadas ultravioleta tambm podem ser instaladas em dutos de ar, a fim de reduzir o nmero de microrganismos que entram em um ambiente atravs do sistema de ventilao. A filtrao do ar envolve a passagem do ar atravs de materiais fibrosos, tais como o algodo ou a fibra de vidro. til em processos industriais nos quais o ar estril deve ser borbulhado atravs de grandes tanques de fermentao. Filtros de acetato celulose podem ser instalados em um sistema defluxo laminar (Fig. 25.10b), a fim de remover os microrganismos que possam ter escapado para a camada inferior de ar da cmara de fluxo laminar. O ar aspirado para fora a partir da abertura, fila do e ento reconduzido para o ambiente.

S o loPoderamos considerar o solo onde caminhamos como uma substncia inerte, mas nada estaria mais longe da verdade. O solo, na verdade, frtil em organismos microscpicos e pequenoa organismos macroscpicos e recebe dejetos animais e matria orgnica de organismos mortos. Os microrganismos atuam como compositores para clivar esta matria orgnica em nutrientes simples que possam ser utilizados pelos vegetais e pelos prprios micrbios. (Os animais, claro, obtm os nutrientes a partir de vegetais e de outros animais.) Os microrganismos do solo so, portanto, extremamente importantes na reciclagem de substncias nos ecossistemas.

(a)

(b)

Fig. 25.10 Quantificando micrbios do ar. (a) Uma ferramenta de coleta de amostras do ar para quantificar fungos e bactrias, (b) Os tcnicos so protegidos da propagao dos organismos utilizando um fluxo laminar, que aspira o ar para fora da abertura e o filtra antes de liber-lo.

C o m p o n e n te s d o S o lo

O solo dividido em vrias camadas, ou horizontes do solo (fig.25.11). Estes horizontes incluem o solo superficial, o subsolo matriz, que cobre a rocha-me. O solo contm componentes inorgnicos e orgnicos. Os componentes inorgnicos so as rochas, os minerais, a gua e os gases. Os componentes orgnicos so o hmus (matria orgnica no-viva) e os organismos vivos. Os solos diferem bastante nas propores relativas destes componentes. O solo superficial, a camada superficial do solo, tm o maior nmero de microrganismos, porque ele bem rico de oxignio e nutrientes. As camadas inferiores do solo (o subsolo e a matriz) e os solos esgotados de oxignio e nutrientes contm menos organismos. Os componentes inorgnicos mais abundantes do solo so as rochas pulverizadas e os minerais. O desgaste das rochas provocado pelas condies atmosfricas decomposio mecnica ou qumica libera no solo os minerais e os elementos que foram estes minerais. Os elementos mais abundantes em muitos solos so o silicone, o alumnio e o ferro. Pequenas quantiddades de outros elementos, tais como clcio, potssio, magnsio, sdio, fsforo, nitrognio e enxofre, tambm esto presentes no solo. Alm dos minerais e das rochas, o solo tambm contm gua e os gases dixido de carbono, oxignio e nitrognio. As molculas de gua aderem s partculas do solo ou permanecem intercaladas entre elas. A quantidade de gua no solo bastante varivel e depende do clima, da quantidade da ltima chuva e da drenagem do solo. Os gases esto dispersos entre as partculas do solo ou dissolvidos na gua. A concentrao dos gases no solo tambm varia com a atividade metablica dos organismos do solo. Comparado com o ar atmosfrico, o solo contm menos oxignio e mais dixido de carbono. O hmus constantemente modificado, medida que os organismos morrem e os decompositores vo degradando as molculas complexas em molculas mais simples. Os solos diferem bastante na quantidade de hmus que eles contm. A maioria dos solos tem de 2 a 10% de hmus, mas uma turfa pode ter 95% de hmus. Alm dos microrganismos, o solo tambm contm os sistemas radiculares de muitos vegetais, uma grande variedade de animais invertebrados (nematdeos, minhocas, caramujos, lesmas, insetos, centopeias, miripodes e aranhas) e uns poucos rpteis e mamferos que se entocam. Apesar da grande diversidade de organismos do solo, os microrganismos so, certamente, os mais numerosos, tanto em nmeros totais quanto em relao ao nmero de espcies existentes. Como vimos, os microranismos convertem o hmus em nutrientes utilizveis pelos outros Fig. organismos. Eles tambm necessitam de 25.11 Os muitos nutrientes do solo. Quando os nutrientes so abundantes, o nmero de micrbios aumenta rapidamente. Conforme os nutrientes vo se esgotando, o nmero de micrbios diminui.

horizontes do solo. mostrado um segmento vertical das principais camadas do solo.

M icrorg a n ism o s n o S o lo

Todos os principais grupos de microrganismos bactrias, fungos, algas e protistas, como tambm os vrus esto presentes no solo, mas as bactrias so mais numerosas que todos os outros tipos de microrganismos (Fig. 25.12). Dentre as bactrias existentes no solo, encontramos as autotrficas, as heterotrficas, as aerbicas, as anaerbicas e, dependendo da temperatura do solo, as mesoflicas e as termoflicas. Alm das bactrias fixadoras de nitrognio, nitrificantes e desnitrificantes, o solo contm bactrias que degradam substncias especiais, tais como celulose, protena, pectina, cido butrico e ureia.Outros organismos 0,2%

Fig. 25.12 As propores relativas dos vrios tipos de organismos encontrados no solo. "Outros organismos" incluem as algas, os protistas e os vrus.

Os fungos do solo so, na maioria das vezes, fungos filamentosos. Tanto o miclio quanto os esporos esto presentes principalmente na camada superior, ou seja, a camada superficial aerbica do solo. Os fungos possuem duas funes no solo. Eles decompem tecidos vegetais, tais como a celulose e a lignina, e seus miclios formam redes ao redor das partculas do solo, dando a esse uma textura frivel. Alm dos fungos filamentosos, as leveduras so abundantes em solos onde esto sendo cultivadas uvas e outras frutas. Pequenas quantidades de cianobactrias, algas, protistas e vrus so encontradas na maioria dos solos. As algas so encontradas apenas na superfcie, onde podem realizar a fotossntese. No deserto e em outros solos improdutivos, as algas contribuem significativamente para o acmulo de matria orgnica. Os protistas, principalmente as amebas e os protozorios flagelados, tambm so encontrados em muitos solos. Eles se alimentam de bactrias e podem auxiliar no controle de populaes bacterianas. Os vrus do solo infectam principalmente as bactrias, mas alguns infectam os fungos e uns poucos infectam os vegetais. Pouco se sabe sobre a identificao ou classificao de muitos vrus de vegetais. Os virides existentes no solo so frequentemente dispersados por meios mecnicos e podem causar doenas srias nos vegetais. Os vrus que atacam insetos so comuns, a maioria deles pertencente s famlias Baculoviridae e Iridoviridae. Os vrus de animais no so indgenas do solo, mas so frequentemente. adicionados ao solo atravs de atividades humanas, tais como a adubao. A sobrevivncia dos vrus no solo varia de acordo com as condies ambientais e o tipo de vrus. Pode durar de horas a anos. possvel utilizar certos vrus para biocontrolar pragas de insetos no solo. Vrus de um tipo adequado so inoculados no solo. Quando todas as pragas de insetos tiverem sido eliminadas, os vrus tendem a desaparecer, no oferecendo mais perigo uma caracterstica importante para a aprovao governamental. Estgios de lagarta da borboleta-do-aipo podem ser controlados atravs da adio, ao solo, do vrus da poliedrose nicleas mltipla da Anagrapha falcifera.

F a to res q u e A feta m o s M icro rgan ism os d o S oloOs microrganismos do solo, como todos os outros interagem com seus ambientes. O crescimento influenciado tanto pelos fatores abiticos quanto por outros organismos. Os microrganismos, por sua vez, afetam as caractersticas fsicas do solo e dos outros organismos presentes no solo. Os fatores abiticos no solo, como em qualquer outro ambiente, incluem a umidade, a concentrao de oxignio, o pH e a temperatura. Os contedos de umidade e de oxignio do solo esto intimamente relacionados. Os espaos entre as partculas do solo geralmente contm tanto gua quanto oxignio, e os organismos aerbios crescem nestes espaos. Entretanto, nos solos encharcados,

todos os espaos esto preenchidos com gua, de modo que ali somente crescem as bactrias anaerbias. O pH do solo, que pode variar de 2 a 9, um fator importante na determinao dos organismos presentes. A maioria das bactrias do solo possui um nvel timo de pH, entre 6 e 8, mas alguns fungos filamentosos podem crescer em praticamente qualquer nvel de pH do solo. Os fungos filamentosos crescem em solos altamente acidificados, em parte devido menor competio com as bactrias pelos nutrientes disponveis. A cal neutraliza os solos cidos e aumenta a populao bacteriana. Um fertilizante contendo sais de amnia exerce dois efeitos sobre o solo: (l) fornece uma fonte de nitrognio para os vegetais; e (2) quando metabolizado por determinadas bactrias, estas liberam cido ntrico, que diminui o pH do solo e aumenta a populao de fungos filamentosos. A temperatura do solo varia de acordo com a estao do ano, desde temperaturas abaixo do ponto de congelamento at 60C em superfcies do solo expostas intensa luz solar do vero. As bactrias mesoflicas e termoflicas so bastante numerosas em solos mornos ou quentes, ao passo que as mesoflicas tolerantes ao frio (no-psicrfilas verdadeiras) esto presentes em solos frios. A maioria dos fungos filamentosos do solo mesofilica e encontrada principalmente em solos com temperatura moderada. H variaes imensas nas caractersticas fsicas do solo e na quantidade e tipo de organismos que ele contm mesmo em amostras de solo coletadas a poucos centmetros de distncia umas das outras. Tais observaes levaram os ecologistas a desenvolver o conceito de microambientes. As interaes entre os organismos e entre estes e seus ambientes podem ser bastante diferentes em microambientes diferentes, no importando quo perto eles estejam uns dos outros.

A Im p o rt n cia d os D eco m p o sitores n o S oloOs microrganismos do solo que so decompositores so importantes para o ciclo do carbono, devido sua capacidade de decompor a matria orgnica. A decomposio de substncias orgnicas complexas a partir de organismos mortos um processo gradativo que necessita da ao de muitos tipos de microrganismos. As substncias orgnicas incluem a celulose, a lignina e a pectina existentes na parede celular dos vegetais, o glicognio do tecido dos animais e as protenas e gorduras, tanto de animais quanto de vegetais. A celulose degradada pelas bactrias, especialmente aquelas do gnero Cytophaga, e por vrios fungos. As ligninas e as pectinas so parcialmente digeridas pelos fungos, e os produtos da ao dos fungos so posteriormente digeridos pelas bactrias. Os protozorios e os nematdeos tambm podem participar da degradao das ligninas e das pectinas. As protenas so degradadas a aminocidos principalmente por fungos, actinomicetos e clostrdios. Sob as condies de anaerobiose de solos alagados em brejos e pntanos, o metano o principal produto que contm carbono. produzido por trs gneros de bactrias anaerbias estritas Methanococcus, Methanobacterium e Mehanosarcina. Alm da degradao de compostos de carbono a metano, eles tambm obtm energia atravs da oxidao do hidrognio gasoso: 4 H2 + CO2 hidrognio gasoso dixido de carbono

CH4metano

+ 2 H2Ogua

Tanto de um jeito quanto do outro, as substncias orgnicas so metabolizadas a dixido de carbono, gua e outras molculas pequenas. Na verdade, para cada composto orgnico natural, h um ou mais organismos que podem decomp-lo. Logo, o carbono continuamente reciclado. Entretanto, determinados compostos orgnicos produzidos pelo homem resistem ao dos microrganismos. O acmulo destas substncias sintticas cria riscos ambientais. O nitrognio entra no solo atravs da decomposio de protenas de organismos mortos e atravs da ao de organismos fixadores de nitrognio. Alm da decomposio de protenas, que introduz o nitrognio no solo, o nitrognio gasoso fixado tanto por microrganismos de vida livre quanto por microrganismos simbiontes associados s razes de leguminosas, como foi descrito anteriormente.

P a t g en o s d o S o loOs patgenos do solo so principalmente os patgenos de vegetais. Alguns patgenos do solo podem afetar o homem e outros animais. Os principais patgenos do homem encontrados no solo pertencem ao gnero Clostridium. Todos so anaerbicos formadores de esporos. O Clostridium letani

causa o ttano e pode ser introduzido facilmente num ferimento. O Clostridium botulinum causa o botulismo. Seus esporos, encontrados em muitos vegetais comestveis, podem sobreviver em alimentos parcialmente processados e produzir uma toxina mortal. O Clostridium perfringens causa a gangrena gasosa em ferimentos mal limpos. Os ruminantes podem contrair o antraz a partir de esporos de Bacillus anthracis no solo. Na verdade, muitos dos organismos que infectam os animais de sangue quente existem na forma de esporos, porque as temperaturas do solo so geralmente muito baixas para manter as clulas vegetativas destes patgenos.

guaTodos os ambientes aquticos de gua doce, de gua do mar e mesmo de gua da chuva contm tanto microrganismos quanto substncias inorgnicas. Aqui, iremos considerar as caractersticas dos ambientes, as interaes dos microrganismos com seus ambientes, a transmisso de patgenos humanos na gua e os mtodos para manter suprimentos de gua seguros.

A m b ien tes d e g u a D oceOs ambientes de gua doce incluem as guas de superfcie, tais como os lagos naturais, os tanques ou As fontes termais quentes obtm o calor de lagos artificiais, os rios e os crregos, e as guas massas de magma que chegaram prximo superfcie da subterrneas que correm debaixo de camadas de terra. As fontes naturais quentes, muitas utilizadas como rochas. Embora a gua subterrnea contenha poucos recursos para banho e sade, so o habitat de bactrias microrganismos, a gua superficial contm grandes termoflicas e redutoras de metais. A gua nas fontes termais, que pode emergir de rochas a temperaturas bem quantidades de muitos tipos diferentes de acima de 100C, rica em minerais dissolvidos. So a microrganismos. gua quente e a alta concentrao de minerais que muitas Os tanques e lagos artificiais e os lagos naturais so pessoas consideram serem a origem dos benefcios do divididos verticalmente em zonas. A zona da costa, ou banho nessas estaes de gua naturais. As fontes termais que so ricas em xidos de enxofre dissolvidos podem zona litornea, uma rea de guas rasas prxima sustentar o crescimento de vrias bactrias fixadoras de costa onde a luz penetra at o fundo. A zona limntica enxofre. Estas bactrias, que incluem o Desulfovibrio e a compreende a gua iluminada pelo sol a partir da costa; Desulfomonas, reduzem o sulfato e produzem sulfeto de os microrganismos que habitam esta regio incluem as hidrognio. A liberao do gs sulfeto de hidrognio da algas e as cianobactrias. Entre a zona limntica e o gua quente borbulhante cheira como gs produzido no esgoto ou como ovos podres. Entretanto, no contexto de sedimento do lago est a zona profunda. Quando os uma fonte termal quente natural, o odor no organismos da zona limntica morrem, afundam at a desagradvel. zona profunda, onde fornecem nutrientes para outros organismos. O sedimento, ou zona bntica, composto de restos orgnicos e lodo (Fig. 25.13). Nos ambientes aquticos, a temperatura da gua varia de 0C a aproximadamente 100C. A maioria dos microrganismos se desenvolve em gua a temperaturas moderadas. Entretanto, algumas bactrias termoflicas foram encontradas em giseres a temperaturas aquticas acima de 90C, e fungos e bactrias psicroflicas foram encontrados em gua a 0C. O pH da gua doce varia de 2 a 9. Embora a maioria dos microrganismos cresa melhor em gua com pH prximo do nvel de neutralidade, alguns foram encontrados tanto em guas com pH extremamente cido quanto naquelas com pH extremamente alcalino. A maioria das guas naturais rica em nutrientes, mas as quantidades de vrios nutrientes em diferentes corpos de gua variam consideravelmente. Algumas vezes, os nutrientes se tornam to abundantes que ocorre uma "exploso", ou sbita proliferao de organismos em um corpo de gua (Fig. 25.14).0 Nariz do Observador

Fig. 25.13 Diviso das zonas em um lago ou tanque tpico. Os organismos comumente encontrados em cada zona esto listados direita.

Nos ambientes aquticos, o oxignio pode ser um fator lirrnitante no crescimento dos microrganismos. Devido baixa solubilidade do oxignio na gua, a sua concentrao nunca passa de 0,007 g por 100 g de gua. Quando a gua contm grandes quantidades de matria orgnica, os decompositores rapidamente esgotam o fornecimento de oxignio quando oxidam a materia orgnica. O esgotamento do oxignio mais freqente na gua parada em lagos e tanques do que na gua corrente em rios e crregos, porque o movimento da gua corrente acarreta uma oxigenao constante. Ainda um outro fator que afeta os microrganismos nos ambientes aquticos a profundidade at onde a luz solar pode penetrar. Com pouca importncia na gua doce, com exceo dos lagos profundos, este fator muito importante no mar. Os organismos fotossintticos so limitados aos locais com luz solar adequada. O tipo de microrganismos presentes depende da temperatura e do pH da gua, dos minerais dissolvidos, da profundidade de penetrao da luz solar e da quantidade de nutrientes na gua. As bactrias aerbias so encontradas onde o fornecimento de oxignio adequado, ao passo que as bactrias anaerbias so encontradas em guas esgotadas de oxignio. As algas eucariticas, as cianobactrias e as bactrias do enxofre esto limitadas a guas que recebem luz solar adequada. O Desulfovibrio e as bactrias metanognicas so encontradas nos sedimentos dos lagos. Os protistas so encontrados em diferentes ambientes de gua doce.

Fig. 25.14 "Exploso" de algas. Uma superabundncia de nutrientes permitiu o desenvolvimento de uma "exploso" de algas neste tanque. Bolhas de oxignio podem ser vistas reunidas debaixo de parte das algas. Entretanto, as "exploses" de algas geralmente levam a uma elevada demanda biolgica de oxignio (BOD biological oxygen demand) quando elas morrem e se decompem, esgotando o oxignio necessrio para outros organismos do tanque, como os peixes.

A m bientes M arinhosO ambiente marinho, ou oceano, cobre cerca de 70% da superfcie terrestre e , portanto, maior que todos os outros ambientes juntos. Comparado com a gua doce, o mar muito menos varivel, tanto em temperatura quanto em pH. Com exceo das proximidades das fendas vulcnicas no fundo do mar, onde a gua atinge 250C, a gua do mar varia de 30C a 40C na super fcie prxima ao equador a 0C nas regies polares e mais profundas. Em qualquer local ou profundidade, a temperatura aproximadamente constante. O pH da gua do mar varia de aproximadamente neutro a ligeiramente alcalino (pH 6,5 a 8,3). Esta variao de pH apropriada para o crescimento de muitos microrganismos, e uma quantidade suficiente de dixido de carbono se dissolve na gua para sustentar os organismos fotossintticos. A gua do mar, que cerca de sete vezes mais salgada que a gua doce, apresenta uma concentrao de sais dissolvidos notavelmente constante 3,3 a 3,7 g por 100 g de gua. Logo, os organismos que vivem em ambientes marinhos devem ser capazes de tolerar uma alta salinidade, mas no

necessitam tolerar variaes de salinidade.

E Voc Pensava que Era o El NioO fitoplncton ocenico absorve grande quantidade de dixido de carbono medida que realiza a fotossntese. O dixido de carbono atmosfrico um dos gases causadores de efeito estufa que aprisionam o calor e aumentam a temperatura global. As flutuaes sazonais das populaes de fitoplncton afeiam a temperatura da terra mais do que ns havamos percebido anteriormente. Recente pesquisa revelou que populaes macias de vrus marinhos devem estar na origem destes processos. Anteriormente, acreditava-se que o oceano contivesse relativamente poucos vrus. As infeces virais destroem o fitoplncton e, portanto, podem ajudar a determinar o estado atmosfrico da terra.

H mais de um milho de bactrias/ml de gua de mar aberto.

Fig. 25.15 Os nutrientes fluem para o mar sob o influxo da gua dos rios. A rea de colorao mais clara da gua abriga material sedimentar, uma gua fluvial rica em nutrientes.

Os ambientes marinhos apresentam uma variao de presso hidrosttica bem maior que os de gua doce. A presso hidrosttica aumenta conforme a profundidade, numa taxa de aproximadamente l atm por 10m, de modo que a presso a uma profundidade de 1.000 m 100 vezes maior que na superfcie. Alguns microrganismos, inclusive as arqueobactrias, foram isolados de valas no Oceano Pacfico a profundidades maiores que l .000 m! Outros fatores que variam conforme a profundidade da gua do mar so a penetrao da luz solar e a concentrao de oxignio. A luz solar com intensidade suficiente para permitir a fotossntese penetra na gua do mar somente at a profundidade de 50 a 125 m, dependendo da estao do ano, da latitude e da transparncia da gua, O oxignio se difunde atravs da superfcie da gua e liberado por organismos fotossintticos nas guas ensolaradas. Entretanto, as guas profundas no possuem nem oxignio nem luz solar. As concentraes de nutrientes variam na gua do mar, dependendo da profundidade e da proximidade com a costa (Fig. 25.15). Os nutrientes so mais abundantes perto das fozes dos rios e da costa, onde a evaso da terra enriquece a gua. Entretanto, a gua do mar geralmente contm menos fosfates e nitratos do que a gua doce. Os nutrientes existentes nas guas do mar aberto so relativamente diludos. Os organismos fotossintticos prximos superfcie servem de alimento para os organismos heterotrficos no mesmo nvel de profundidade ou em locais mais profundos. Os decompsitores so normalmente encontrados nos sedimentos do fundo, onde liberam nutrientes a partir de organismos mortos. Grandes quantidades de muitos tipos de microrganismos diferentes vivem no oceano. Entretanto, muito permanece para ser aprendido a respeito das quantidades exatas e das espcies que vivem nas vrias partes do oceano. Os produtores primrios do oceano so microrganismos fotossintticos chamados fitoplncton. Eles so mveis e contm gotculas de leo ou outros arte-fatos para a flutuabilidade, permitindo-lhes permanecer em guas ensolaradas. O fitoplncton inclui as cianobactrias, as diatomceas, os dinoflagelados, as clamidomnades e uma variedade de outros protistas e algas eucariticas (Fig. 25.16). Muitos dos consumidores do oceano so bactrias heterotrfcas. A temperatura e o pH da gua e a disponibilidade de nutrientes determinam as espcies que habitam uma dada regio. Os membros dos gneros Pseudomonas, Vibho, Achromobacter e Flavobacterium so comuns na gua do mar. Os protozorios, especialmente os radiolrios e os foraminferos, e uma variedade de fungos tambm se alimentam dos produtores no mar aberto. Entretanto, a maioria destes organismos habita uma zona aqutica abaixo da regio de luz solar intensa. Entre a camada na qual estes consumidores vivem e o fundo do oceano est uma camada relativamente inabitada. Nos sedimentos no fundo do mar, a quantidade de microrganismos aumenta

novamente. Os habitantes do fundo so geralmente decom-positores anaerbicos facultativos ou estritos. Muitos deles contribuem significativamente para a manuteno dos ciclos biogeoqumicos e produzem substncias como o on amnia, o sulfato de hidrognio e o nitrognio gasoso.

(a)

(b)

Fig. 25.16 Fitoplncton: os produtores do oceano. Incluem 09 nismos tais como (a) a diatomcea marinha Isthmia nervosa (625 X) e (b) diatomceas coletadas de Rhode Island Sound em um coletor de plncton (lOOx).

P oluio da guaA gua considerada poluda se uma substncia ou condio que est presente a torna intil para um determinado propsito. Logo, o conceito de poluio aqutica relativo, dependendo tanto da natureza dos poluentes como dos usos pretendidos da gua. Por exemplo, a gua potvel para uso humano considerada poluda se contm patgenos ou substncias txicas. A gua que muito poluda para beber pode ser segura para nadar; a gua muito poluda para nadar pode ser aceitvel para navegar, para usos industriais ou para gerar energia eltrica. O EPA estabeleceu padres para a gua de beber e mtodos para testar a gua potvel. A gua que adequada para o consumo humano chamada gua potvel.

P oluentesOs principais tipos de poluentes da gua so resduos orgnicos tais como o esgoto e os adubos animais, os resduos industriais, o petrleo, as substncias radioativas, os sedimentos provenientes da eroso do solo e o calor. Os resduos orgnicos suspensos na gua so geralmente decompostos por microrganismos, considerando-se que a gua contenha oxignio suficiente para a oxidao das substncias. O oxignio necessrio para tal decomposio chamado de demanda biolgica de oxignio (BOD biological oxygen demand). Quando a BOD est alta, a gua pode ser rapidamente esgotada de oxignio. Os anaerbios aumentam em nmero, enquanto as populaes de decomposito-res aerbicos diminuam, deixando para trs grandes quantidades de resduos orgnicos. Os resduos orgnicos tambm podem conter organismos patognicos como as bactrias, os vrus e os protozorios. Os resduos industriais contm metais, minerais, compostos orgnicos e inorgnicos e alguns produtos qumicos sintticos. Os metais, os minerais e outras substncias inorgnicas podem alterar o pH e a presso osmtica da gua, e alguns so txicos para o homem e para outros organismos. Os produtos qumicos sintticos podem persistir na gua porque a maioria dos decompositores no apresenta as enzimas para degradlos. O petrleo um outro poluente importante da gua. As substncias radioativas liberadas na gua persistem como um risco para os organismos vivos at que elas tenham sofrido o decaimento radioativo natural. As partculas do solo, a areia e os minerais oriundos da eroso do solo entram na gua a partir da agricultura, da minerao e das atividades de construo. Os nitratos, os fosfates e outros nutrientes entram na gua atravs de detergentes, fertilizantes e adubos animais. O enriquecimento abundante da gua com nurientes, chamado eutrofizao, leva ao crescimento excessivo de algas e de outros vegetais. No final, os vegetais se tornam to densos que a luz solar no consegue penetrar na gua. Muitas algas e outros vegetais morrem, deixando grandes quantidades de matria orgnica na gua. A alta BOD desta matria

orgnica leva ao esgotamento do oxignio e persistncia de matria no-decomposta na gua. Mesmo o calor pode atuar como um poluente da gua quando grandes quantidades de gua aquecida so liberadas nos rios, lagos ou mares. O aumento da temperatura da gua diminui a solubilidade do oxignio. A temperatura alterada e o reduzido fornecimento de oxignio mudam significativamente o equilbrio ecolgico do ambiente aqutico. Os efeitos dos poluentes aquticos esto resumidos no Quadro 25.1.

P atgenos na guaOs patgenos de seres humanos nos suprimentos de gua geralmente vm da contaminao da gua por fezes humanas. Quando a gua est contaminada com material fecal, qualquer patgeno que deixa o corpo atravs das fezes muitas bactrias, vrus e alguns protozorios pode estar presente. Os patgenos mais comuns transmitidos pela gua esto listados no Quadro 25.2. A gua geralmente analisada quanto contaminao fecal atravs do isolamento da Escherichia coli de uma amostra de gua. A Escherichia coli chamada de microrganismo indicador, porque, como ela um habitante natural do trato digestivo do homem, a sua presena na gua indica contaminao com material fecal. Qual o efeito da radiao UV nos organismos existentes no ar? E na gua? Onde a maioria dos organismos encontrada no solo? Liste quatro fatores que afetam os microrganismos do solo. O que BOD? O que os micrbios tm a ver com isso?

Purificao da guaP rocedim entos de P urificaoApenas No beba a gua Na primavera de 1993, o pior surto de doenas transmitidas pela gua na histria dos EUA ocorreu em Milwaukee. Mais de 400.000 casos de doenas gastrintestinais e mais de 100 mortes resultaram da contaminao parasitria do fornecimento de gua potvel. As estaes de tratamento de gua da cidade no estavam utilizando os tratamentos adequados para eliminar o Cryptospordium parvum, um parasita transmitido pela gua. Um surto epidmico mais recente em Las Vegas foi ligado morte de 35 indivduos infectados com o HIV. Outros contaminantes incluem microrganismos causadores de doena tais como o C. parvum e produtos qumicos tais como o mercrio, os nitratos, o arsnico e o radnio. Os cientistas descobriram que at mesmo o cloro reage com materiais orgnicos em decomposio na gua e forma subprodutos qumicos carcinognicos. As principais fontes de contaminao da gua incluem os resduos municipais e industriais em aterros, os sistemas spticos residenciais, poos ativos e abandonados de petrleo e de gs, minas ativas e inativas de carvo e minerais, e tanques subterrneos de armazenamento em postos de gasolina ativos e inativos e uma grande quantidade de pesticidas, fertilizantes e leo de motor depositados de forma inadequada.

Os procedimentos de purificao da gua potvel para uso humano so determinados atravs do grau de pureza da gua na sua origem. A gua proveniente de poos profundos ou de reservatrios alimentados por crregos limpos de montanha necessita de muito pouco tratamento para tom-la prpria ingesto. Por outro lado, a gua de rios que contenham resduos industriais e de animais e mesmo esgotos de cidades localizadas rio acima necessita de tratamento extensivo antes que possa ser bebida com segurana. Esta gua primeiro deixada em repouso em um reservatrio at que parte do material particulado se sedimente. Ento, almen (sulfato de potssio e alumnio)

adicionado para causar a floculao, ou precipitao dos colides em suspenso, tais como a argila. Muitos microrganismos so tambm retirados da gua atravs da floculao. Aps o tratamento de floculao, a gua filtrada. A filtrao, a passagem da gua atravs de camadas de areia, remove quase todos os microrganismos remanescentes. Na filtrao, o carvo vegetal pode ser utilizado no lugar da areia; ele apresenta a vantagem de remover os produtos qumicos orgnicos que no so removidos pela areia. Por ltimo, a gua clorada. A clorao, a adio de cloro gua, mata imediatamente as bactrias, mas menos eficiente na destruio dos vrus e cistos de protozorios patognicos. A quantidade de cloro necessria para destruir a maioria dos microrganismos aumentada na presena de matria orgnica na gua. O cloro pode se combinar com algumas molculas orgnicas e formar substncias carcinognicas. Embora no tenha sido provado que os procedimentos atuais de clorao da gua aumentem os riscos de cncer para o homem, os efeitos a longo prazo da interao do cloro com os compostos orgnicos so difceis de se avaliar.30.000 pessoas morrem a cada dia nos pases em desenvolvimento por causa da falta de gua limpa (OMS).

T estes para D eterm inao da Pureza da gua

A pureza da gua geralmente avaliada atravs da procura de bactrias do grupo coliforme. As bactrias do grupo coliforme, que incluem a E. coli, so bactrias Gram-negativas, no-formadoras de esporos, aerbias ou anaerbias facultativas que fermentam lactose, produzindo cido e gs. A maioria das fontes municipais de gua regularmente analisada quanto presena de coliformes. A presena de uma quantidade significativa de coliformes uma evidncia de que a gua pode no ser livre de riscos para a ingesto. Trs mtodos atualmente em uso para se avaliar a presena de coliformes so o mtodo de fermentao em mltiplos tubos, o mtodo da membrana filtrante e o teste de ONPG e MUG. O mtodo de fermentao em mltiplos tubos (Fig. 25.17) envolve trs estgios de testes: o teste presuntivo, o teste confirmatrio e o teste final. No teste presuntivo, uma amostra de gua utilizada para inocular tubos de caldo lactosado. Cada tubo recebe um volume de gua de 10 ml, l ml ou 0,1 ml. Os tubos so incubados a 35C e observados aps 24 e 48 horas quanto produo de gs. A produo de gs fornece uma evidncia presuntiva de que as bactrias coliformes esto presentes. Ao utilizar o teste presuntivo, os microbiologistas que analisam as amostras de gua determinam o nmero aproximado dos organismos atravs do mtodo do nmero mais provvel. Pelo fato de algumas bactrias no-coliformes tambm produzirem gs, testes adicionais so necessrios para confirmar a presena de coliformes. No teste confrmatrio, as amostras de maior diluio apresentando produo de gs so estriadas em placas de gar eosina-azul de metileno (EMB eosinmefhylene blue). O EMB impede o crescimento de organismos Gram-positivos. Os coliformes (que so Gram-negativos) produzem cidos; sob condio cida, os corantes eosina e azul de metileno so absorvidos pelos organismos de uma colnia. Assim, aps 24 horas de incubao, as colnias de coliformes apresentam colorao escura no centro, podendo possuir tambm um brilho verde-metlico. A observao de tais colnias confirma a presena de coliformes. No teste final, os organismos formadores destas colnias escuras so utilizados para inocular caldo lactosado e gar inclinado. A produo de cido e gs no caldo lactosado e a identificao microscpica de bacilos Gram-negativos, no-formadores de esporos, a partir do gar inclinado constituem um teste final positivo. No mtodo da membrana filtrante (Fig. 25.18), uma amostra de 100 ml de gua passada por uma membrana filtrante estril que possui poros de cerca de 0,45 m de dimetro. Esta membrana, que retm as bactrias na sua superfcie, ento incubada na superfcie de um suporte absorvente estril previamente saturado com um meio de cultura apropriado. Aps a incubao, formam-se colnias no filtro onde as bactrias foram retidas durante a filtrao. A presena de mais do que uma colnia por 100 ml de gua indica que a gua pode ser desaconselhvel para o consumo humano. Se forem observadas colnias, testes adicionais podem ser realizados para identific-las

especificamente. O mtodo da membrana filtrante muito mais rpido que o mtodo de fermentao em mltiplos tubos e permite que grandes volumes de gua sejam analisados. O teste de ONPG e MUG baseia-se na capacidade das bactrias coliformes para secretar enzimas que convertem um substrato em um produto que pode ser detectado por uma mudana de colorao. Neste teste, uma amostra de gua inoculada em um tubo com caldo nutriente contendo os substratos ONPG (o-nitrofenil-D-galactopiranosdio) e MUG (4-metilumbeliferil--D-glicurondio). Aps um perodo adequado de incubao, se estiverem presentes coliformes, eles tero secretado as enzimas -galactosidase e -glucuronidase e outras substncias. A -galactosidase hidrolisa o ONPG em um produto de colorao amarela, ao passo que a -glucuronidase hidrolisa o MUG em um produto que se torna azul-fluorescente quando iluminado com luz ultravioleta (Fig. 25.19) Este teste pode ser utilizado em conjunto com os outros testes para determinao da pureza da gua.

(a)

(b)

Fig. 25.18 O teste da membrana filtrante para determinao da pureza da gua. (a) Filtrao de amostras de gua e aprisionamento dos organismos em papis de filtro, que so ento incubados, (b) Aps a incubao, as colnias de coliformes so contadas.

Fig. 25.19 O teste de ONPG e MUG. Um ONPG positivo produz uma cor amarela; um MUG positivo libera uma fluorescncia azul sob iluminao ultravioleta. Uma amostra sem coliformes permanece incolor.

Alm da contaminao com coliformes, a gua potvel tambm pode conter outros organismos, algumas vezes referidos como organismos "indesejveis". Embora estes organismos no causem doenas em seres humanos, eles podem afetar o sabor, a cor ou o odor da gua. Alguns tambm podem formar precipitados insolveis no interior de canos d'gua. Os organismos indesejveis incluem as bactrias sulfurosas, as bactrias do ciclo do ferro, as bactrias formadoras de limo e as algas. Dentre as bactrias do ciclo do enxofre esto o Desulfovibro, que produz sulfeto de hidrognio, e o Thiobacillus, que produz cido sulfrico que pode corroer os canos. As bactrias do ciclo do ferro depositam compostos de ferro insolveis que podem obstruir o fluxo de gua nos canos. As algas eucariticas, as diatomceas e as cianobactrias se reprodu zem rapidamente em guas expostas luz solar (como aquelas em reservatrios). Elas podem se tornar to numerosas que entopem os filtros utilizados nos processos de purificao. A identificao destes organismos indesejveis na gua uma tarefa tediosa, porque diferentes testes so necessrios para cada tipo de organismo. Nenhum destes testes realizado rotineiramente, mas eles podem ser feitos quando os cidados reclamam de sabores, odores e cores desagradveis da gua. A gua tambm pode estar contaminada com vrias substncias orgnicas e inorgnicas, especialmente quando os suprimentos de gua so obtidos de rios que recebem efluentes de resduos industriais de locais rio acima. Embora seja pelo menos teoricamente possvel detectar estas substncias atravs de anlises qumicas, tais testes raramente so realizados.

T ratam ento de E sgotos

O esgoto a gua usada e os resduos que ela contm. Ele contm 99,9% de gua e 0,1% de resduos slidos ou dissolvidos. Estes resduos incluem os resduos domsticos (fezes humanas, detergentes, gorduras e qualquer outra coisa que as pessoas despejam nos canos de esgoto ou nos trituradores de lixo), os resduos industriais (cidos e outros resduos qumicos e matria orgnica oriunda do processamento alimentcio de vegetais) e os resduos carreados pela gua da chuva que entra nos escoadouros. O tratamento de esgotos uma prtica relativamente moderna. At h poucos anos, muitas grandes cidades dos Estados Unidos despejavam esgoto no-tratado em rios e mares; muitas cidades costeiras do Mar Mediterrneo ainda o fazem! Quando pequenas quantidades de esgotos so despejadas em rios bem oxigenados e com fluxo rpido, as atividades naturais dos decom-positores no rio purificam a gua. Entretanto, grandes quantidades de esgotos sobrecarregam a capacidade de purificao dos rios. As cidades localizadas rio abaixo so ento foradas a obter seus suprimentos de gua de rios que contm resduos das cidades localizadas rio acima. Felizmente, a maioria das cidades dos Estados Unidos agora possui alguma forma de tratamento de esgotos. O tratamento completo dos esgotos consiste em trs etapas: tratamento primrio, secundrio e tercirio (Fig. 25.20). No tratamento primrio, mtodos fsicos so utilizados para remover resduos slidos dos esgotos. No tratamento secundrio. mtodos biolgicos (ao de decompositores) so utilizados para remover resduos slidos que permanecem aps o tratamento primrio. No tratamento tercirio, mtodos qumicos e fsicos so utilizados para produzir um efluente com gua pura o bastante para ser ingerida. Vejamos cada um destes processos com mais detalhes.Descartados em aterros

sanitrios ou aplicados a terras de plantio, pastagem ou reas de cultura extensiva

Fig. 25.20 Viso geral de uma estao de tratamento de esgotos. So mostradas as estaes de tratamento primrio, secundrio e tercirio.

Tratam ento Prim rio

Quando o esgoto cru entra em uma estao de tratamento de esgotos, vrios processos fsicos so utilizados para remover os resduos no tratamento primrio. As peneiras removem pedaos grandes de fragmentos flutuantes e as escumadeiras removem substncias oleosas. A gua ento conduzida atravs de uma srie de tanques de sedimentao, onde as partculas menores se sedimentam. A matria slida removida por estes processos representa cerca de metade de toda a matria slida existente no esgoto. Substncias floculantes podem ser utilizadas para aumentar a quantidade de slidos que se sedimentam e, conseqiientemente. a proporo de slidos removidos pelo tratamento primrio. O lodo removido dos tanques de sedimentao de modo intermitente ou contnuo, dependendo do projeto da estao de tratamento.

Tratam ento SecundrioO efluente do tratamento primrio flui para os sistemas de tratamento secundrio. Estes sistemas so de dois tipos: os de filtro de gotejamento e os de lodo ativado. Ambos os sistemas utilizam a atividade decompositora de microrganismos aerbios. A BOD alta nos sistemas de tratamento secundrio, logo estes fornecem a oxigenao contnua do resduo lquido. Em um sistema de filtro de gotejamento (Fig. 25.21), o esgoto vaporizado sobre uma camada de rochas com cerca de 2 m de profundidade. Cada rocha tem de 5 a 10 cm de dimetro e coberta por um filme viscoso de organismos aerbicos como o Sphaerotilus e a Beggiafoa (Fig. 25.22). A vaporizao oxigena o esgoto de modo que os aerbios possam decompor a matria orgnica. Tal sistema menos eficiente, porm menos sujeito a problemas operacionais do que um sistema de lodo ati-vado. Remove cerca de 80% da matria orgnica da gua. Em um sistema de lodo ativado, o efluente do tratamento primrio constantemente agitado, aerado e adicionado ao material slido remanescente do tratamento de gua anterior. Este lodo contm grandes quantidades de organismos aerbicos que digerem a matria orgnica existente nos resduos lquidos. Entretanto, as bactrias filamentosas se multiplicam rapidamente nestes sistemas e fazem com que parte do lodo flutue na superfcie da gua, em vez de se sedimentar. Este fenmeno, chamado flotao, permite que a matria flutuante contamine o efluente. A bactria com bainha Sphaerotilus (Fig. 25.22a), que algumas vezes prolifera rapidamente em folhas em decomposio em pequenos crregos e causa uma "exploso", pode interferir na operao dos sistemas de esgoto. Seus filamentos obstruem os filtros e criam massas flutuantes de matria orgnica no-dige-rida. O lodo dos tratamentos primrios e secundrios pode ser bombeado para o interior de digestores de lodo. Neles, o oxignio realmente excludo, e as bactrias anaerbias digerem parcialmente o lodo em molculas orgnicas simples e nos gases metano e dixido de carbono. O metano pode ser utilizado para o aquecimento do digestor e o atendimento de outras necessidades energticas da estao de tratamento. A matria orgnica no-dige-rida pode ser posta para secar e utilizada como condicionador de solo ou como aterro sanitrio (Fig. 25.23).

Tratam ento TercirioO efluente do tratamento secundrio contm somente de 5 a 20% da quantidade original de matria orgnica e pode ser despejado em rios sem causar problemas srios. Entretanto, este efluente pode conter grandes quantidades de nitratos e fosfatos, os quais podem aumentar a velocidade de crescimento dos vegetais no rio. O tratamento tercirio um processo altamente dispendioso que envolve mtodos qumicos e fsicos. A areia fina e o carvo vegetal so usados na filtrao. Vrios reagentes floculantes precipitam os fosfatos e a matria particulada. As bactrias desnitrificantes convertem os nitratos a nitrognio gasoso. No final, o cloro utilizado para destruir qualquer organismo remanescente. Uma gua que recebeu tratamento tercirio pode ser liberada em qualquer corpo de gua sem risco de causar eutrofizao. Esta gua pura o bastante para ser reciclada em um reservatrio de gua domstica. Entretanto, o efluente contendo cloro, quando liberado em crregos e lagos, pode reagir e produzir compostos carcinognicos que podem entrar na cadeia alimentar ou ser ingeridos diretamente pelo homem na gua potvel. Seria mais seguro remover o cloro antes da liberao do efluente, mas isto raramente feito hoje em dia, embora o custo no seja grande. Lmpadas ultravioleta esto agora substituindo a clorao como tratamento final do efluente. Elas destroem os micrbios sem adicionar carcingenos aos nossos crregos e guas. Da mesma forma, especialmente na Europa, o tratamento de efluentes com oznio est substituindo a clorao. Os geradores de oznio so simples e no muito caros e no adicionam carcingenos aos cursos de gua naturais.

T anques SpticosCerca de 50 milhes de famlias rurais dos Estados Unidos no tm acesso s redes de esgotos das cidades ou s suas estaes de tratamento. Estas casas utilizam sistemas de fossas spticas no quintal (Fig. 25.24). Os proprietrios devem ser cuidadosos para no lavar ou colocar materiais como venenos e gorduras nos ralos, j que estes materiais matariam os micrbios benficos existentes na fossa sptica, que decompem a lama que a se acumula. Este acmulo acarretaria a necessidade de bom-beamento imediato da fossa atravs de um veculo conhecido como "caamba" (honey wagon), para impedir que o esgoto retorne casa. Mesmo com uma operao normal, ocasionalmente necessrio bombear a lama do tanque e lev-la a uma estao de tratamento de esgoto. Os componentes solveis do esgoto seguem para fora da fossa sptica na direo do campo de drenagem (lixiviamento). L eles so filtrados atravs de canos perfurados, passando por uma camada de cascalho e penetrando no solo, que filtra as bactrias e alguns vrus, absorvendo fosfato. As bactrias do solo decompem os materiais orgnicos. Os campos de drenagem devem ser situados onde no seja permitida a infiltrao nos poos, um problema difcil nos morros ou em reas densamente povoadas. Os campos de drenagem no podem ser utilizados em lugares onde o ndice de gua muito alto ou o solo insuficientemente permevel, tais como as reas rochosas. Aps dez anos ou mais, a mdia do campo de drenagem obstruda e no pode mais ser utilizada.

Fig. 25.21 Filtros de gotejamento. Estes filtros so utilizados no tratamento secundrio de esgotos.

Fig. 25.22 Duas bactrias com bainha utilizadas em filtros de gotejamento. (a) Sphaerotilus (29.300X); (b) Beggiatoa (400X).(a) (b)

B iorrem ediaoA biorremediao um processo que utiliza microrganismos naturais ou geneticamente alterados, tais como leveduras, fungos e bactrias, para transformar substncias nocivas em compostos menos txicos ou no-txicos. Os microrganismos clivam uma grande variedade de compostos orgnicos na natureza para obter nutrientes, carbono e energia para seu crescimento e sobrevivncia. A biorremediao promove o crescimento de microrganismos para degradar contaminantes atravs da utilizao destes como fontes de carbono e energia. A biorremediao tem sido utilizada desde o final da dcada de 1970 para degradar produtos derivados do petrleo e hidro-carbonetos. Em maro de 1989, o supernavio-tanque Exxon Valdez encalhou em Prince William Sound, no Alasca. O navio-tanque em vazamento inundou a costa com cerca de 42 milhes de litros de petrleo bruto (11 milhes de gales). O cascalho e a areia da praia foram saturados com

petrleo, formando uma camada de mais de meio metro de espessura. Um programa macio de limpeza foi organizado. No incio, tcnicas convencionais de limpeza tais como barragens, pulverizaes de alta presso com gua aquecida, escumadeiras e lavagens manuais vigorosas foram utilizadas. Mas a costa permaneceu escura e pegajosa, porque estes mtodos no puderam remover todo o petrleo debaixo das rochas e entre os sedimentos da praia.

Fig. 25.23 Digesto do lodo. A injeo t esgoto municipal em fazendas objetivada para retornar os nutrientes ao solo. Mas se o tratamento no for completo, ele pode tambm adicionar patgenos.

Os cientistas da EPA decidiram utilizar a biorremediao para aumentar a limpeza. Eles pulverizaram a praia com fertilizantes (nutrientes), para estimular o crescimento dos microrganismos nativos e promover a utilizao dos resduos de petrleo como a fonte de carbono para os micrbios. As reas pulverizadas com o fertilizante logo estavam quase limpas de petrleo at uma profundidade de cerca de 30 centmetros, ao passo que as reas no-tratadas ainda estavam cobertas com petrleo pegajoso. Estudos de uma praia tratada mostram que 60% dos hidrocarbo-netos totais e 45% do hidrocarbonetos aromticos policclicos (PAHs polycyclic aromatic hydrocarbons), que so potencialmente txicos, foram degradados por bactrias no perodo de 3 meses. A limpeza do Exxon Valdez foi uma histria de sucesso da biorremediao.

Uma outra histria de biorremediao de sucesso envolve a aao natural de desintoxicao microbiana de petrleo. Em 1995, cientistas que estudavam a regio do Golfo Prsico, onde lagos de petrleo foram abandonados aps os oleodutos e poos de petrleo terem sido danificados na Guerra do Golfo, em 1991. concluram que uma recuperao natural dos vegetais da regio estava ocorrendo. Samir Radwan e seus colaboradores no Kuwait descobriram que as razes das plantas silvestres no deserto saturado de petrleo estavam saudveis e livres de petrleo. Culturas feitas de bactrias e fungos da areia revelaram muitos tipos de microrganismos degradadores de petrleo conhecidos, tais como a bactria Arthmbacter. Os pesquisadores acreditam que possam ter encontrado um mtodo barato, seguro e natural para limpar derramamentos de petrleo em terra: cultivar vegetais cujas razes captam micrbios degradadores de petrleo. As aplicaes da biorremediao tm-se expandido rapidamente. Ela j provou ser uma forma bemsucedida de decompor resduos em aterros sanitrios. Pode ser adequada para limpar o solo e as guas subterrneas contaminados com vazamentos de tanques subterrneos de armazenamento de petrleo, leo de aquecimento e outros materiais. A indstria preservadora de madeira tambm parece ser uma rea promissora para a biorremediao. A cada ano, os Estados Unidos utilizam 450.000 toneladas de creosoto, um lquido oleoso que destilado do alcatro de hulha e utilizado como preservativo da madeira. O creosoto, algumas vezes, vaza de seus tanques de armazenamento e se infiltra no solo e nos lenis aquticos adjacentes. Foi demonstrado que o fungo da podrido branca Phanerochaete chrysosporium degrada o pentaclorofenol, o principal contami-nante em locais de preservao de madeira. Este "superfungo" tambm pode destruir outros compostos txicos no solo, incluindo as dioxinas, os bifenis policlorados (PCBs polychlori-nated biphenyl) e os PAHs. Atualmente, somente os micrbios naturais so utilizados na biorremediao. Entretanto, os cientistas esto experimentando tcnicas de engenharia gentica para desenvolver microrganismos para utilizao em locais com resduos perigosos. Antes que estes organismos geneticamente alterados possam ser utilizados no campo, a EPA exige que eles passem por um exame seguro, de acordo com a Diviso de Controle de Substncias Txicas (Toxic Substance Control Act), para avaliar qualquer risco possvel sade humana ou ao ambiente. Existem tanto vantagens quanto desvantagens no uso da biorremediao. Vantagens: A biorremediao um processo "natural", ecologicamente correto; ela destri produtos qumicos alvo no local de contaminao, em vez de transferir os contami-nantes de um local para o outro; e o processo geralmente menos custoso do que os outros mtodos utilizados na limpeza de resduos perigosos. Desvantagens: O uso da biorremediao geralmente leva muito majs tempo do que os outros mtodos de remediao, tais como a escavao ou a incinerao, e as tcnicas da biorremediao ainda no esto refinadas para locais com misturas de contaminantes. Torna-se necessrio mais pesquisa para aperfeioar esta tecnologia. Apesar disto, a biorremediao guarda uma enorme esperana para o futuro. Como os cientistas desenvolvem mais utilizaes prticas para a biorremediao, esta tecnologia se tornar mais importante na limpeza e proteo do meio ambiente. Defina coliformes. Se eles no so patgenos, por que so importantes? Compare os tratamentos de esgotos primrio, secundrio e tercirio, de acordo com o que eles

removem. Por que voc deve ser muito cuidadoso sobre o que despejar em um sistema de fossa sptica? Quais so algumas das vantagens e desvantagens da biorremediao?

M icro rg an ism o s E n co ntrado s no s A lim ento sTudo o que se come ou bebe pode ser tambm usado como alimento pelos microrganismos (Fig. 26.1). A maioria das substncias consumidas pelos seres humanos deriva dos vegetais, que, claro, se desenvolvem no solo, ou oriunda dos animais, que vivem em contato com o solo e, desse modo, esto contaminados com organismos do solo. Embora estes organismos do solo, em geral, no sejam patge-nos dos seres humanos, muitos podem causar a deteriorao dos alimentos. O manuseio dos alimentos, desde a colheita ou o sacrifcio dos animais nos matadouros, para consumo humano, proporciona muito mais oportunidades para que os alimen alimentos fiquem contaminados com microrganismos. Prticas no-higinicas realizadas pelos manipuladores de alimentos e condies insalubres de trabalho frequentemente conduzem contaminao dos alimentos com patgenos. O armazenamento imprprio e os procedimentos de preparao domstica e especialmente em restaurantes podem conduzir a contaminaes adicionais. A refrigerao inadequada de alimentos preparados uma das maiores fontes de envenenamento alimentar.

Fig, 26.1 Micrbios em alimentos. Os microrganismos usam os mesmos alimentos usados pelos seres humanos, como se pode ver por estes morangos cobertos de "mofo cinzento".

C ereaisQuando colhidos de maneira apropriada, os vrios tipos de cereais comestveis, tais como o centeio e o trigo, so secos. Devido falta de umidade, poucos microrganismos a sobrevivem. Entretanto, se armazenados sob condies de umidade, os cereais podem ser facilmente contaminados pelo mofo e outros microrganismos. Insetos, aves e roedores tambm transmitem agentes microbianos aos cereais. Cereais contaminados com o fungo Ciaviceps purprea, conhecido como cravagem, causam envenenamento pela ergotina, ou ergotismo. Os compostos produzidos por este fungo so alucingenos e podem alterar o comportamento ou mesmo ser mortais quando ingeridos. Certas espcies deAspergillus infectando amendoim e outros cereais produzem qflatoxinas. Estes compostos txicos provaram ser poderosos mutagnicos e carcinognicos. Muitos cereais so usados na fabricao de pes e farinhas. O homem tem fabricado po por milhares de anos, e alguns pes, em exibio no Museu Britnico, tm 4 mil anos de idade. Embora o primeiro exemplo de fermentar o po com levedura tenha provavelmente ocorrido por acidente, cepas especiais de Saccharomyces cerevisiae, que produzem grandes quantidades de di-xido de carbono, so agora adicionadas massa do po para faz-la crescer. Descreveremos posteriormente este processo com maiores detalhes. De modo semelhante aos cereais, o po susceptvel contaminao e deteriorao por diversos tipos de mofo. O Rhizopus nigricans o mais comum mofo do po, mas diversas espcies de Penicillium, AspergiUus e Monilia tambm podem nele florescer. A contaminao do po com M. sitophila, um tipo de mofo rosado, especialmente temida pelos padeiros, porque quase impossvel elimin-la de uma padaria uma vez que ali se tenha instalado. O po de centeio particularmente sujeito contaminao pelas espcies de Bacillus que hidrolisam as protenas e o amido e do ao po uma textura fibrosa. Se no forem mortos pelo cozimento, os esporos do Bacillus germinam e provocam dano rpido e progressivo ao po recm-cozido.

O Lactobacterium xanfrancisco confere acidez pelos cidos ltico e actico ao po levedo.

Frutas e L egum esMilhares de bactrias comensais, especialmente a Pseudomonas fluorescens, so encontradas na superfcie de frutas e legumes. Estes alimentos so tambm facilmente contaminados com organismos oriundos do solo, de animais, do ar, da gua de irrigao e de equipamentos usados para a colheita, transporte, armazenamento ou processamento. Patgenos tais como a Salmonella. a Shigella, a Entamoeba histofytica, vAscaris e um grande nmero de vrus podem ser transmitidos nas superfcies de frutas e legumes. Entretanto, a parte externa da maioria dos legumes que serve de alimento contm ceras e substncias antimicrobianas que tendem a evitar a invaso microbiana para os tecidos internos. Certos legumes so particularmente vulnerveis ao ataque e deteriorao microbiana. Os vegetais folhosos e as batatas so susceptveis ao apodrecimento bacteriano lento pela Erwinia carotovora. O fungo Phytophthora infestans provocou a fome, pela destruio de batatas, na Irlanda, em 1846. A biotecnologia est sendo solicitada para ajudar a evitar tais prejuzos nas plantaes. Tentativas esto a caminho, por exemplo, para inserir no feijo de soja um gene que confere resistncia a doenas, gene este encontrado na mostarda selvagem e que poderia tornar a soja mais resistente aos patgenos. Do mesmo modo, um gene que protege as plantas contra a bactria Pseudomonas syringae pode, de imediato, ser introduzido no milho, no feijo e no tomate.

As frutas so, do mesmo modo, susceptveis deteriorao pela ao microbiana. Os tomates, pepinos e meles podem ser danificados pelo fungo Fusarum, que causa apodrecimento lento e rachadura nos tomates. As moscas "pegam" os fungos dos tomates infectados e os transmitem aos sadios quando depositam seus ovos na rachadura de suas superfcies. Outros insetos perfuram os tomates para se alimentar e ao mesmo tempo introduzem o Rhizopus, que degrada a pectina, podendo transformar os tomates numa bolsa de gua. Sucos de frutas frescas, devido ao elevado contedo de acar e de cido, proporcionam um excelente meio para o desenvolvimento de fungos, leveduras e bactrias dos gneros Leuconostoc e Lactobacillus. Uvas e bagas so danificadas por uma ampla variedade de fungos, e muitas frutas de caroo, tais como os pssegos, podem ser destrudas da noite para o dia pela podrido parda provocada pela Monilia fructicola. O Penicillium expansum, que se desenvolve em mas, produz a toxina patulina, que pode facilmente contaminar a sidra. Outras espcies de Penicillium produzem o mofo azul e o mofo verde em frutas ctricas.

C arnes de M am feros e de A vesOs animais chegam aos matadouros com numerosos e diversificados microrganismos em seus intestinos, fezes, couros e cascos e, s vezes, nos tecidos. Pelo menos 70 patgenos foram identificados entre esses micrbios. Quase todas as carcaas de animais nos matadouros dos Estados Unidos so inspecionadas por um veterinrio ou um fiscal treinado, e as que forem julgadas doentes so condenadas e descartadas (Fig. 26.2). A inspe-o, entretanto, no pode garantir que a carne esteja livre de parasitas. O inspetor examina o exterior da carcaa e o corao do animal (onde os helmintos frequentemente se concentram), mas no pode olhar o interior de cada corte de carne. Algumas das doenas mais comumente observadas em matadouros so abscessos, pneumonia, septicemia, enterite, toxemia, nefrite e pericardite. A linfadenite, uma inflamao dos linfonodos, especialmente comum em carneiros e cordeiros. Mesmo depois de os animais terem sido mortos e suas carcaas terem sido penduradas em ambientes refrigerados para envelhecer, os microrganismos, s vezes, deterioram a carne. Diversos bolores se desenvolvem nas carnes refrigeradas, e o Cladosporium herbarum pode se desenvolver em carnes congeladas. Miclios de Rhizopus e Mucor produzem o aparecimento de uma penugem branca, geralmente denominada "suas", na superfcie das carcaas dependuradas. A bactria Pseudomonas mephitica libera sulfeto de hidrognio e causa o aparecimento de uma colorao esverdeada na carne refrigerada sob baixas condies de oxignio. Vrias espcies de Clostridium so responsveis pela putrefao profunda de grandes carcaas com cheiro ftido caracterstico. As carnes modas, s vezes, contm ovos de helmintos e, frequentemente, grandes quantidades de lactobacilos e bolores. Na maior parte dos aougues, os aougueiros necessitam manter duas mquinas separadas para moer carne uma para a carne de porco e outra para as outras carnes. Esta prtica se justifica porque muito difcil limpar completamente uma mquina de modo a eliminar qualquer possibilidade de transmitir, a outras carnes, o agente causador da triquinelose, o helminto Trchinella spiralis, encontrado na carne de porco crua. Os lactobacilos em carnes modas produzem cidos que retardam o crescimento de patgenos entricos. Apesar disto, as carnes modas esto sujeitas deteriorao, mesmo quando refrigeradas, e devem ser congeladas se no forem usadas dentro de um ou dois dias. Todas as carnes, mas especialmente as carnes modas, devem ser completamente cozidas para matar os patgenos. Mais de 20 gneros de bactrias foram encontrados em carnes de aves preparadas para consumo, e o manuseio imprprio destas carnes em restaurantes responde por numerosas infeces alimentares. Quase a metade destas infeces foi atribuda Salmonella, Vacina contra a Salmonela a Caminho um quarto atribudo ao Clostridium perfringens e o Milhes de pessoas ao redor do mundo contraem srios outro quarto ao Staphylococcus aureus. O congelamento casos de envenenamento alimentar por salmonela, no livra a carne de aves da contaminao com devido manipulao inadequada de carne de frango, ovos e carne de porco e de vaca. Uma nova vacina Salmonella, As pseudomonas e diversas bactrias para uso em animais pode diminuir drasticamente Gram-negativas so contami-nantes comuns da carne de este nmero de envenenamentos. O Dr. Roy Curtis, da aves, na qual podem causar limo e odores Universidade Washington, em St. Louis, Missouri, desagradveis. desenvolveu uma vacina com salmonela viva que administrada a pintinhos. A bactria, no mais Voc poderia supor que os ovos, com suas duras patognica devido remoo dos genes da virulncia, cascas, estariam livres de contaminao por micrbios. administrada s galinhas na gua dos bebedores. Os A maioria livre de contaminao, mas as cascas so pintinhos, que desenvolvem uma imunidade porosas, e as pseudomonas e algumas outras bactrias, prolongada salmonela, ficam protegidos algumas bem como os fungos Penicillium, Cladosporium e horas aps a vacinao. A vacina tambm protege os ovos das galinhas. A vacina para as galinhas est Sporotrichum, se desenvolvem em suas cascas. Estes prxima de ser aprovada pelo governo dos Estados micrbios podem atravessar os poros existentes nas casUnidos e deve estar disposio para uso por volta de cas para infectar o interior dos ovos. A Salmonella 1998. possvel que uma vacina semelhante seja usadaem porcos, no gado e eventualmente nos homens.

tambm sobrevive nas cascas dos ovos e pode penetrar em ovos quebrados ou ser depositada em alimentos com pedaos de casca. As galinhas infectadas com a 5. pullorum pem ovos infectados. O CDC relata que l em cada 10.000 ovos contm Salmonella no interior da casca. Quaisquer patgenos sobre as cascas dos ovos ou no seu interior podem ser transmitidos aos seres humanos, a menos que os ovos e os alimentos que os contenham sejam completamente cozidos.

Fig. 26.2 Inspeo de carne em matadouro. A inspeo ajuda a proporcionar, mas sem poder garantir, um suprimento seguro de carne para o consumo humano.

Peixes e Frutos do M arO peixe fresco contm muitos microrganismos. Nele so encontradas diversas espcies de bactrias entricas, clostrdios, enterovrus e vermes parasitas. Muitos destes organismos sobrevivem ao embarque dos peixes empacotados em gelo picado, especialmente se eles forem empacotados de maneira bem compactada ou forem comprimidos contra as ripas de engradados contaminados.Peixes contaminados com Photobaclerium phosphoreum so fosforescentes. Embora no haja referncia desta bactria como causadora de doenas, ela realmente indica que o alimento proveniente do mar no est fresco.

Os frutos do mar, tais como ostras e mexilhes, transportam muitos dos mesmos microrganismos que os peixes. Ostras cruas veiculam em particular a Salmonella typhimurium e, s vezes, o Vibrio cholerae. Os mexilhes so possivelmente fontes de infeco humana, pois obtm alimentos filtrando a gua e extraindo micrbios donde a denominao "filterr feeders", o que significa que eles se alimentam dos micrbios que filtram da gua. Se os mexilhes forem expostos a quantidades elevadas de material de esgoto, mars vermelhas e outras fontes de grande nmero de patgenos ou produtores de toxinas, sua pesca pode ser proibida at que o nmero de microrganismos diminua. Os escalopes tm menores possibilidades de transmitir doenas aos seres humanos, porque apenas a parte muscular do organismo, e no o trato digestivo, aproveitada. Dentre os crustceos, os camares esto muito sujeitos a ser contaminados. Alguns estudos tm mostrado que mais da metade do camaro vendido com casca no mercado contm em excesso l milho de bactrias por grama (e mais de 5,000 coliformes). Contagens to elevadas de bactrias resultam provavelmente do desenvolvimento de bactrias durante a manipulao, antes que os camares sejam congelados. Lagostas e caranguejos so ainda mais perecveis do que os camares, e podem transmitir uma diversidade de patgenos entricos. Ao longo da costa do Golfo do Mxico, nos Estados Unidos, caranguejos cozidos inadequadamente transmitiram o clera. Os caranguejos tambm transmitem o Clostridium botulinum e os fungos patognicos Cryptococcus e Cndida. Entretanto, lembre-se de que a simples presena de microrganismos em alimentos do mar ou em outro alimento qualquer no significa necessariamente que eles estejam estragados ou contaminados com patgenos.

Na verdade o Lactobacillus bulgaricus, que produz perxido de hidrognio pode ser usado para inibir o desenvolvimento de outros organismos encontrados nos alimentos provenientes do mar.Frutos do Mar SegurosDesde 1997, a FDA exige que os processadores, empacotadores e entrepostos de alimentos oriundos do mar tanto domsticos quanto estrangeiros sigam um moderno programa de segurana de alimentos, conhecido como Anlise de Riscos e Ponto Crtico (HACCP Hazard Analysis and Criticai Point). O objetivo deste programa a identificao e a preveno de riscos que possam causar doenas transmitidas por alimentos. No passado, a indstria era inteiramente monitorada por controle de qualidade dos processos de fabricao e amostragem aleatria dos produtos de alimentos marinhos prontos para garantir a segurana. Embora os varejistas de produtos oriundos do mar estejam desobrigados dos regulamentos da HACCP, a FDA os aconselhou a aplicar os princpios, que se baseiam na segurana dos alimentos, juntamente com outras prticas recomendadas. O programa HACCP reduz os riscos na segurana pela aplicao de sete etapas preventivas em relao anlise, identificao, preveno, monitoramento, correo, verificao e registro dos pontos crticos, devido aos riscos inerentes indstria de produtos oriundos do mar. O que incomum a respeito do programa HACCP que ele toma a indstria de produtos do mar responsvel pelo planejamento e pela implementao de um programa de segurana relevante.

L eiteA moderna ordenha e a manipulao mecanizada do leite reduziram substancialmente o contedo microbiano do leite cru (Fig. 26.3). Entretanto, a criao do gado leiteiro para uma produo maior de leite resultou em beres e tetas excepcionalmente grandes, que facilmente admitem bactrias. Os primeiros poucos mililitros de leite tirados destas vacas podem conter at 15 mil bactrias por mililitro, ao passo que o ltimo leite retirado est livre de microrganismos. O Staphylococcus epidermidis e o Micrococcus correspondem maioria dos microrganismos em leite recm-colhido, mas a Pseudomonas, o Flavobacterium, a Envinia e alguns fungos tambm podem estar presentes. Os microrganismos tm muitas oportunidades de penetrar no leite antes que ele seja consumido. A ordenha manual em oposio ordenha mecnica permite que organismos do corpo da vaca penetrem no leite. Estes incluem a Escherichia coli, que d ao leite um sabor fecal, e oAcineobacterjohnsoni (anteriormente conhecido como Alcaligenes viscolactis), que especialmente abundante durante os meses de vero e que faz com que uma substncia viscosa se forme no leite. A armazenagem, o transporte e o processamento do leite facilitam a contaminao por quaisquer organismos nos recipientes e tambm favorece o desenvolvimento dos que j esto presentes. Os organismos infecciosos no leite so provenientes ou de vacas infectadas, ou de prticas nosanitrias dos manipuladores. O gado doente pode transmitir ao leite o Mycobacerium bovis e espcies de Brucella. Os rebanhos de gado leiteiro so testados para a tuberculose (com os animais infectados removidos dos rebanhos) e vacinados contra a brucelose (febre ondulante); da ser pequeno o risco de transmisso destas doenas ao homem. O Staphylococcus aureus, espcies de Salmonella e outras bactrias entricas podem penetrar no leite por meio de manuseio no-higinico. Bactrias e fungos se desenvolvero mesmo no leite desidratado, o qual fabricado a partir do leite lquido pasteurizado, mas no esterilizado, isto se o contedo aquoso do leite em p alcanar um valor de 10%. Alguns microrganismos, tais como determinadas espcies de Pseudomonas e alguns organismos do solo, se desenvolvem no leite refrigerado. Estes organismos so psicroflicos; embora eles normalmente cresam em temperaturas mais elevadas, podem se desenvolver a 5C (temperatura da geladeira). Tambm sobrevivem concentrao de cloro normalmente usada para purificar a gua potvel. Os organismos que azedam o leite incluem o Streptococcus lactis e espcies de Lactobacillus. Quando estes micrbios liberam cido ltico suficiente para trazer o pH para valores inferiores a 4,8, as protenas do leite coagulam e diz-se que o leite azedou. O azedar do leite no significa que ele est imprprio para o consumo humano, mas o gosto e o aspecto ficam realmente alterados. Vrios microrganismos envolvidos na deteriorao de alimentos so apresentados no Quadro 26. l.

Fig. 26.3 Local agradvel para a ordenha. Procedimentos mecanizados para ordenhar e manipular o leite reduziram de maneira substancial a quantidade de micrbios no leite cru.

O Lactobacillus acidophilus adiciona cido ltico ao leite, tornando-o digervel pelas pessoas intolerantes lactose.

O utras Substncias C om estveisOs seres humanos consomem acar, temperos, condimentos, ch, caf e chocolate todos sujeitos contaminao microbiana , alm dos principais nutrientes. O acar refinado, seco e recm-preparado estril, mas o caldo de cana permite o desenvolvimento de fungos, tais como Aspergillus, Sac-charomyces e Cndida, bem como diversas espcies de bactrias, incluindo Bacillus e Micrococcus. A maioria removida pela filtrao, e as que permanecem so mortas pelo calor durante a evaporao do suco. Os alimentos aos quais se adiciona acar so muito susceptveis de se deteriorar porque o acar um excelente nutriente para muitos organismos. O Bacillus stearothermophilus, um anaerbio facultativo que se desenvolve melhor entre 55 e 60C, pode se multiplicar rapidamente durante o processamento dos alimentos. Um outro anaerbio termoflico, o Clostridium thermo-saccharolyticum, frequentemente responsvel pela produo de gs, que provoca salincias em latas. Contrariamente, o acar em concentrao elevada age como preservativo. A elevada concentrao de acar em alimentos tais como gelias, compotas de frutas, doces e frutas cristalizadas cria uma presso osmtica suficiente para inibir o desenvolvimento microbiano. Os bordos ("maple trees*, famlia Aceraceae) so "sangrados" para deixar escorrer a seiva, que recolhida no incio da primavera. Ela fica cada vez mais contaminada, medida que o tempo se torna mais quente. Os organismos que se desenvolvem na seiva aucarada do bordo incluem espcies de Leuconostoc, Pseudomonas e Enterobacter. Embora estes organismos possam consumir grandes quantidades de acar, eles morrem, medida que a seiva se evapora (seca), ficando como xarope ou acar. O mel pode conter toxinas, se for fabricado do nctar de plantas tais como Rhododendron ou Datara. Pode tambm conter esporos de Clostridium botulinum. Embora os esporos no germinem no mel, nas crianas eles podem germinar, depois que o mel for ingerido. Suas toxinas podem provocar a "sndrome da criana desajeitada".

Quadro 26.1 Microorganismos envolvidos na deteriorao de alimentos Alimento Cereais Po Organismo Tipo de deteriorao

Rhizopus nigricans Mofo do po Espcies de Penicillium Espcies de Aspergillus Montlia sitophilia Espcies de Bacillus Protena e amido hidrlise textura fibrosa Apodrecimento bacteriano lento Ferrugem das batatas Apodercimento lento; rachadura da casca Podrido parda Patulina, um contaminante txico da sidra Aparecimento de penugem branca, suia Descolorao esverdeada na carne refrigerada

Frutas e Legumes Vegetais folhosos Erwinia carotovora Batatas Phytophthora infestans Tomates, meles Espcies de Fusarium Uvas, bagas, frutas com caroo Monilia fructicola Mas Penicillium expansum Carne Espcies de Fusarium Espcies de Rhizopus Espcies de Mucor Pseudomonas

Espcies de Closridium Carne de aves

Cheiro ftido

Pseudomonas e gneros relacionados Aspecto viscoso Penicillium Contaminao da casca do ovo Espcies de Cladosporium Espcies de Sporotrichum Leite Acinetobacter johnsoni Streptococcus lactis Espcies de Lactobacillus Aspecto viscoso Leite coalhado

Os condimentos tm sido usados na preservao e conservao de alimentos durante sculos e, em consequncia, ganharam reputao como antimicrobianos. Esta reputao no merecida; os temperos mais frequentemente mascaram os odores da putrefao do que evitam a deteriorao. Leeuwenhock, que observou pela primeira vez bactrias em condimentos, relatou que a gua contendo gros inteiros de pimenta estava cheia deles. Dentre os muitos microrganismos encontrados nos condimentos (Quadro 26.2), a maioria no patognica. As pequenas quantidades de condimento usadas ao cozinhar no so provavelmente um perigo para a sade. Condimentos tais como temperos de saladas, catchup, picles e mostarda so, de modo geral, acentuadamente cidos. Embora o baixo pH evite o desenvolvimento de muitos microrganismos, alguns fungos so capazes de se desenvolver nestes alimentos, se eles no forem refrigerados. Os americanos consomem grandes quantidades de bebidas carbonatadas, caf e quantidades menores de ch e chocolate. O equipamento automatizado das modernas fbricas pode preparar bebidas carbonatadas assepticamente, mas os xaropes podem ficar contaminados com fungos, se houver uma falha mecnica. Xaropes vendidos a granel a restaurantes tambm podem ficar contaminados. Os gros de caf recm-colhidos esto sujeitos contaminao por vrios fungos e outros microrganismos a eles transmitidos por insetos. A ferrugem do caf causada pelo fungo Hemileia vastarix devastou as plantaes de caf na sia e agora um srio problema na Amrica do Sul. Quando se permite que as folhas de ch fiquem umedecidas, elas se tornam susceptveis contaminao por bolores de Aspergillus e Penicillium, os quais conferem um aroma desagradvel ao ch. Os microrganismos so teis no preparo dos gros de caf e de cacau para o mercado. A bactria Erwinia dissolvens usada para digerir a pectina da camada externa dos gros de caf. Outras bactrias so usadas para dissolver a camada externa dos gros de cacau, usados para o fabrico do licor de cacau e do chocolate. Estes gros so submetidos ao tratamento com bactrias fermentadoras antes de serem torrados. Bombas de ChocolateOs doces esto geralmente a salvo da contaminao microbiana pelo fato de que sua elevada concentrao de acar cria uma presso osmtica elevada demais para que a maioria dos organismos possa sobreviver. Geralmente, o creme que recheia uma fornada de chocolates torna-se contaminado com Salmonella ou Clostridium. Os amantes do chocolate devem ter ficado surpresos ao descobrir que o gs produzido pelos clostrdios faz com que os seus chocolates favoritos explodam.

Que organismos tm maior probabilidade de contaminar o leite? Quais os perigos que o mel apresenta? O que significa cheiro ftido?

Preveno da T ransm issooenas e da D eteriorao de A lim entos D deAs doenas adquiridas atravs dos alimentos so principalmente devidas aos efeitos diretos dos microrganismos ou de suas toxinas (Quadro 26.3), mas elas podem tambm resultar da ao microbiana nos alimentos. A industrializao aumentou a disseminao de patgenos veiculados por alimentos. As grandes fbricas de processamento proporcionam oportunidades de contaminao de grandes quantidades de alimentos, a menos que medidas higinicas sejam eficazmente praticadas. Em instituies que alimentam grande nmero de pessoas, o alimento contaminado causa muitos casos de doena. A popularidade crescente de alimentos de convenincia, especialmente do tipo fast food, tambm aumentou o risco de infeces. Alm das doenas entricas, diversas outras doenas podem ser transmitidas em alimentos.

A Klebsiella pneumoniae comumente encontrada no trato digestivo humano. Embora seja considerada principalmente como um patgeno do sistema respiratrio, ela pode causar diarreia em crianas, abscessos, infeces em ferimentos, infeces hospitalares e do trato urinrio. A tuberculose pode ser transmitida por fmites em alimentos, leite e queijos no-pasteurizados e carnes oriundas de animais infectados. Diversas doenas podem ser transmitidas aos seres humanos que comem carne infectada. Elas incluem o antraz, a brucelose, a febre Q e a listeriose. Devido aos procedimentos de inspeo da carne, os manipuladores de animais e de carnes esto muito mais expostos a essas doenas do que os consumidores. Acredita-se que a doena de Adirondack, causada pela Yersinia ente-rocolitica, seja transmitida pela ingesto de carne infectada, mas ela pode tambm ser transmitida pelo leite e pela gua. A doena tem muitas formas, desde a gastrenterite moderada at a grave, a artrite, a glomerulonefrite, uma septicemia fatal parecida com a febre tifide, e a fatal ilete, uma inflamao do intestino delgado que pode ser confundida com a apendicite. Pela ingesto de carne de porco contaminado, as pessoas tambm podem ser infectadas com a Erysipelohrix rhusiopathiae. A doena resultante chamada erisipela em animais e semelhante erisipela em seres humanos infecta porcos, carneiros e perus. mais provvel que ela infecte fazendeiros e funcionrios de frigorficos que tenham ferimentos na pele. O organismo pode infectar a pele, as articulaes e o trato respiratrio.Quadro 26.2 - Nmeros de bactrias em condimentosNmero de microrganismos por grama de amostra seca Tipo de condimentoFolhas de louro Cravo-da-ndia

Curry MarjoramPprica

Total de aerbios 520.000 3.000 >7.500.000

Coliformes

Leveduras e bolores3.300 18.005 70 18.000 15 10 11.000 70

Esporos aerbicos9.200 240.000 54.000 >240.000 >240.000 7 160.000 >110.000

00 0 600 0 0 0

Esporos anaerbicos 24.000 >24.000 > 1.700 >24.000 >240.430

Pimenta

Slvia Tomilho Aafroeira

370.000 >5.500.000 >2.000.000 1.900.000 1.300.000

0

2.300

>620

6.800

50

Fonte: Adaptado de Karlson e Gunderson. 1965, como citado em Food Technology 1986, com permisso do Institute of Food Technologies.

Quadro 26.3 Organismos patognicos transmitidos em alimentos e no leite Organismo Staphylococcus aureus Doena Vetor

Envenenamento alimentar Manipuladores de alimentos infectados, alimentos no-refrigerados, leite oriundo de vacas infectadas Envenenamento alimentar Envenenamento alimentar Botulismo Alimentos no-refrigerados Alimentos no-refrigerados

Clostridium perfringens Bacillus cereus Clostridium botulinum

Alimentos enlatados processados de maneira inadequada Espcies de Salmonella Salmonelose Manipuladores de alimentos infectados, higiene precria, frutos do mar contaminados Espcies de Shigella Shigelose Manipuladores de alimentos infectados, higiene precria Escherichia coli enteropatognica Diarreia do viajante e outras doenas Manipuladores de alimentos infectados (algumas vezes as sintomticos), higiene precria, carne contaminada Campylobacter Gastrenterite Carnes de aves mal cozidas e leite cru Vibrio cholerae Clera Higiene precria Vibrio parahaemolyticus Envenenamento por alimentos asiticos Peixes e frutos do mar mal cozidos

Os vrus so frequentemente transmitidos atravs de alimentos. Os enterovrus so frequentemente disseminados durante a manipulao no-higinica dos alimentos, especialmente pelos manuseadores assintomticos. A infeco de alimentos por perdigotos pode transmitir infeces respiratrias pelo

echovrus e pelo vrus coxsackie. O vrus da poliomielite pode ser transmitido atravs do leite c de outros alimentos. E o vrus responsvel pela hepatite A pode ser transmitido atravs de moluscos e crustceos provenientes de guas contaminadas. O vrus que causa a coriomeningite linfoctica, uma doena semelhante gripe, pode ser disseminado aos alimentos por camundongos. O leite um meio ideal para o desenvolvimento de muitos pa-tgenos. Alm de produtores de toxinas e de patgenos encontrados em outros alimentos, o leite pode conter organismos provenientes das vacas. Estes organismos incluem o Mycobacterium bovis, espcies de Brucella, a Listeria monocytogenes e a Coxiella burnetii. Organismos produtores de esporos, tais como o Bacillus anthracis, penetram no leite a partir de vacas infectadas ou do solo. Mas o leite tambm contm certas substncias antibacterianas, incluindo a lisozima, aglutininas, leuccitos e lactenina. A lactenina uma combinao de tiocianato, lactoperoxidase e perxido de hidrognio. Ela tambm est presente no leite humano e em outras secrees do corpo e pode ajudar a prevenir infeces entricas em recm-nascidos. O leite fermentado contm bactrias como a Leuconostoc cremoris, que mata os patgenos. Um fator crucial na preveno da deteriorao e da transmisso de doenas em alimentos e no leite a higiene em sua manipulao. Outras prticas de senso comum uso imediato de alimentos frescos, refrigerao cuidadosa, processamento adequado e rpido dos alimentos a serem armazenados tambm ajudam a controlar a transmisso de doenas e a deteriorao.

P reservao de A lim entosMuitos processos usados para preservar alimentos so baseados em prticas iniciadas nos primeiros tempos da civilizao humana. A capacidade de manter um suprimento de alimento estvel durante todo o ano foi essencial para permitir que os seres humanos abandonassem um estilo de vida nmade, que seguia o suprimento de alimentos, por um estilo de vida de aldeia, mais estvel. Estas prticas foram mais provavelmente baseadas em observaes simples como as seguintes: Os cereais guardados secos no mofavam. Os alimentos secos e salgados permaneciam em condies de ser ingeridos por um mais longo perodo de tempo. E o leite deixado azedar ou transformado em queijo podia ser usado por um perodo de tempo mais longo do que o leite fresco. Os mtodos modernos de preservao de alimentos e de leite ainda utilizam alguns destes antigos mtodos, mas tambm usam o calor, o frio e outros procedimentos especializados. Muitos dos mtodos de preservao de alimentos incluem a tcnica de enlatar alimentos usando calor mido; refrigerao, congelamento; liofilizao e secagem; e o uso de radiao. Um certo nmero de aditivos alimentares qumicos tambm usado para retardar a deteriorao.

T cnica de E nlatam entoO mtodo mais comum de preservao de alimentos o enlatamento uso de calor mido sob presso. Este mtodo, anlogo ao de autoclavao em laboratrio, usado para conservar frutas, verduras e carnes em latas de metal ou em vasilhas de vidro. Sc executado de maneira apropriada, o enlatamento destri todos os microrganismos causadores de deteriorao, incluindo os endosporos mais resistentes ao calor, evita a deteriorao e impede qualquer risco de transmisso de doenas. Os alimentos assim tratados podem permanecer durante anos em bom estado de utilizao. Alguns endosporos anaerbios termfilos, tais como os do Bacillus stearothermophilus, podem permanecer vivos mesmo aps o enlatamento comercial. Em consequncia, os alimentos enlatados no devem ser armazenados em ambientes quentes, tais como por-ta-malas de carros. Sob temperaturas elevadas, os endosporos podem germinar, crescer e causar deteriorao. Geralmente, ocorre a produo de gases, que fazem com que as extremidades das latas fiquem .estufadas, podendo ser pressionadas para erma e para baixo. Tal deteriorao, chamada deteriorao anaerbica termfila. tambm produz cidos que causam sabor amargo. Em alguns casos, entretanto, a deteriorao devida ao desenvolvimento destes esporos no provoca o estufamento das latas com o gs; este tipo de deteriorao chamado deteriorao por achatamento. As latas podem tambm se estufar devido a uma deteriorao mesofflica, que ocorre quando os procedimentos de enlatamento foram realizados de maneira imprpria ou por ter sido o selo quebrado. Este tipo de deteriorao pode acontecer temperatura ambiente, ao contrrio da deteriorao por achatamento e termoflica, que somente ocorrem em latas apropriadamente processadas e seladas que tenham sido guardadas em altas temperaturas. Devido ao perigo do botulismo e de vrias espcies de deteriorao em alimentos processados e enlatados de maneira imprpria, as pessoas que preparam conservas caseiras devem seguir cuidadosamente as instrues em um bom e moderno manual. O Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA U.S. Department of Agriculture) atualmente recomenda que todos os alimentos de baixa acidez sejam processados por cozimento sob presso. O USDA tambm recomenda que as gelias e compotas, antigamente

empacotadas quentes e lacradas com cera, sejam processadas em banho de gua fervente e fechadas com tampas, como outros alimentos enlatados, para evitar o acmulo de toxinas de fungos. Qualquer lata com as extremidades salientes seja fabricada em casa ou comercialmente deve ser descartada. Embora muitos condimentos sejam processados pelo calor, algumas de suas propriedades ajudam a preserv-los. O acar em gelias e conservas aumenta a presso osmtica e retarda o desenvolvimento de microrganismos (a sacarina no possui este efeito, de modo que os produtos adoados artificialmente podem precisar de precaues mais intensas para evitar a deteriorao do que os que tm um contedo elevado de acar). De modo semelhante, a elevada acidez do picles e de outros alimentos ajuda a evitar o desenvolvimento de microrganismos.

R efrigerao e C o ng elam en toA refrigerao a temperaturas ligeiramente acima do ponto de con-gelamento (ce