Cultivo de Microrganismos

Importância:

Cultivo do microrganismos requer meios de cultura adequados

e condições físicas apropriadas.

Meios de cultura:

Meio sintético: Constituído por compostos químicos conhecidos.

Meio complexo: Constituído por matérias-primas complexas extrato de

carne, extrato de leveduras, etc.

Meio de enriquecimento: Utilizado para isolar um microrganismo de um

meio em que está presente em pequena quantidade.

Meios diferenciais: Permitem visualizar diferenças fisiológicas entre as

espécies de microrganismos através de alterações na coloração do meio

(mudança de pH), na coloração das colônias ou ainda produção de gás.

Meios seletivos: promovem e/ou inibem o crescimento de um determinado

microrganismo ou grupo de microrganismos.

Meios diferenciais e seletivos: meios complexos com as propriedades

dos meios seletivos e diferencias.

Meios para anaeróbios: Adição de um agente redutor ao meio.

Componentes do meio de cultura:

Água: Principal solvente dos nutrientes necessários à célula.

Fonte de carbono: Pode ser proveniente de dióxido de carbono ou de nutrientes orgânicos variados (carboidratos e também lipídeos e proteínas).

Fonte de energia: Carboidratos como amido, glicogênio, pentoses, monossacarídeos e hexoses.

Fonte de nitrogênio: Aminoácidos, nucleotídeos, peptídeos e proteínas complexas.

Fontes de hidrogênio, oxigênio, enxofre e fósforo : os dois primeiros são encontrados na composição gasosa do ambiente, enxofre a principal fonte são os sulfatos, fósforo a principal fonte, os fosfatos.

Elementos traços: outros elementos minerais Ferro, Sódio, Manganês, Cobalto, Cobre, Molibdênio, Zinco, etc.

Vitaminas: importantes fatores de crescimento, principalmente complexo B, biotina e ácido pantotênico.

Classificação nutricional dos microrganismos:

Tabela 1 – Classificação nutricional das bactérias e de outros organismos.

Temperatura:

Condições físicas para o cultivo de microrganismos:

Figura 1 – Respostas típicas de crescimento de um microrganismo às temperaturas de incubação, mostrando as temperaturas mínima, ótima e máxima.

Os microrganismos podem ser classificados em 3 grupos:

1. Psicrotróficos 0 a 7°C.

2. Psicrófilos 0 a 20°C.

3. Mesófilos 20 a 45°C.

4. Termófilos 45 a 90°C.

Termófilos extremos

Figura 2 - Curva de crescimento característica de diferentes microrganismos.

Psicrófilos: Temperatura ótima: 15°C;Encontrados em oceanos e regiões da Ártica;Não causam problemas na preservação de alimentos;

Psicrotróficos: Temperatura ótima: 20 a 30°C;crescem em temperatura de refrigeradores (4°C);Encontrados em alimentos estragados;

Mesófilos: Temperatura ótima: 25 a 40°C (mais encontrados); Corpo de animais (temperatura da pele);Bactérias patogênicas: temp. ótima 37°C;Degradam alimentos e são patogênicos;

Termófilos: Temperatura ótima: 50 a 60 °CAmbiente de águas termais (não crescem em temp.

<45°C); Material estocado (altas temp.)= compostagem.

Área de Alimentos

Atmosfera gasosa:

- Microrganismos aeróbios 21% de oxigênio fungos filamentosos e bactérias do gênero Mycobacterium e Legionella;

- Jarra microaerófila para microrganismos que apresentam necessidade de CO2.

- Microrganismos facultativos presença do ar ou anaerobiose Enterobacteriaceae e leveduras.

- Microrganismos anaeróbios podem ser mortos pelo oxigênio, não crescem em presença do ar e não utilizam oxigênio para reações de produção de energia;

- Câmara de anaerobiose ou jarra de anaerobiose.

- Microrganismos microaerófilos não resistem a níveis normais de oxigênio (1 a 15%).

AERÓBIO

ESTRITOS

Alta [O2]

ANAERÓBIO ESTRITO

Sem O2

MICROAERÓFILO

baixa [O2]

AERÓBIO FACULTATIVO

alta e baixa [O2]

alta e baixa [O2]

ANAERÓBIO AEROTOLERANTES

Figura 3 - Efeito do oxigênio sobre o crescimento de vários tipos de bactérias.

Acidez ou Alcalinidade (pH):

Diferentes gêneros de microrganismos têm tolerâncias diferentes de pH:

- Bactérias: 4 a 9;

- Bolores e leveduras: ótimo de 5 a 6;

- Protozoários: 6,7 a 7,7;

- Algas: 4 a 8,5.

Figura 4 - Distribuição de alguns microrganismos de acordo com o pH.

(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)

Pressão Osmótica

Figura 5 – O efeito da pressão osmótica em uma célula microbiana.

[A] Células em meio isotônico. [B] Células em meio hipertônico.

[C] Células em meio hipotônico.

Figura 6 - Taxa de crescimento de alguns microrganismos vs. a concentração de sal.

Não Halófilos: não necessitam de sal e não toleram a presença no meio.

Halotolerantes: não necessitam de sal mas toleram a presença no meio.

Halófilos: necessitam de sal em uma concentração moderada

Halófilos extremos: necessitam de sal em altas concentrações.

Crescimento de uma cultura microbiana:

- Aumento no número da população na cultura: 1 2 4 8

16 32 ...

Progressão Geométrica

1 21 22 23 24 25 ... 2n

n se refere ao número de gerações.

2n representa o número total de células em uma cultura.

- Tempo de geração: tempo para que cada microrganismo se divida ou para

que a população em uma cultura duplique em número.

- Expressões Matemáticas do Crescimento

- População total final N:

N= N0 x 2n

log N = logN0 + n log2

n = 3,3 (log N – logN0)

g = n/t (tempo de geração)

R = t/n = 1/g (taxa de crescimento)

Figura 7 – Curva de crescimento bacteriano hipotética, admitindo-se que uma célula bacteriana é semeada em um meio e que as divisões ocorrem regularmente em intervalos de 30 min (tempo de geração).

Figura 8 – Curva de crescimento bacteriano típico.

- Curva de crescimento de microrganismos unicelulares em sistema fechado:

cada espécie de microrganismo tempo de geração particular curva de

crescimento típica.

- Medida do crescimento da população: técnicas para quantificar o

crescimento microbiano.

Tabela 2 – Resumo de alguns métodos para medida do crescimento microbiano.

-Cultura contínua:

- População microbiana crescendo continuamente na fase logarítmica;

- Indústrias: volume máximo de produtos desejados.

Figura 9 – Princípio de uma cultura contínua de microrganismos.

Manutenção de microrganismos:

Conservação:

- Curto período 4 a 10°C;

- Longo período Nitrogênio líquido (-196°C);

Freezers (-70 a -120°C);

Liofilização (congelamento a seco).