Estabelecimento e validação de um modelo preditivo molecular para descrever o crescimento de Leuconostoc mesenteroides e Weissella viridescens em condições não isotérmicas

Abstract

Um dos grandes problemas encontrados na indústria de alimentos, em especial na indústria de produtos cárneos, é a perda relacionada ao crescimento de microrganismos deteriorantes. Um grupo de bactérias deteriorantes presente em produtos cárneos é o das bactérias ácido-láticas (BAL), sendo que os gêneros de BALs mais encontrados são Weissella e Leuconostoc. O desenvolvimento desses microrganismos está relacionado à forma com que o alimento é armazenado e transportado, em que os produtos acabam sendo submetidos a temperaturas acima da ideal para o seu armazenamento. Portanto, conhecer e prever o comportamento desses microrganismos em alimentos é de fundamental importância. Uma ferramenta bastante utilizada para estudar o comportamento microbiano é a microbiologia preditiva, que propõe modelos que podem descrever o comportamento microbiano em condições não isotérmicas. Esta ferramenta vem sendo associada com novas técnicas de identificação/quantificação microbiana, como é o caso dos métodos moleculares para predição do crescimento. Os métodos moleculares apresentam diversas vantagens por serem mais rápidos, específicos e sensíveis do que os métodos convencionais como o plaqueamento, mas devem ser devidamente testados e validados. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi comparar os métodos de quantificação microbiana Reação em Cadeia da Polimerase quantitativa (qPCR) e Contagem Padrão em Placa (CPP), verificando, a partir de análises estatísticas, se o método da Reação em Cadeia da Polimerase quantitativa, pode ser utilizado de forma significativa para prever e descrever o comportamento de L. mesenteroides e W. viridescens, em condição não isotérmicas. Ao utilizar o corante SYBR® Green para técnica de qPCR, testes de amplificação, como a curva de melting, foram realizados, e apresentaram bons resultados, indicando então uma reação específica. O método da qPCR, em comparação ao método de CPP, apresentou bons resultados na quantificação microbiana, sendo a comparação entre ambos métodos testadas pela análise de Bland-Altman e confirmando a representatividade dos resultados obtidos. Com relação ao método de qPCR, o modelo de Baranyi foi utilizado para prever o crescimento de L. mesenteroides e W. viridescens em condições não isotérmicas. Os experimentos de validação do modelo mostraram que o modelo subestimou os dados experimentais para as duas bactérias estudadas, mas teve-se uma melhor predição para a BAL L. mesenteroides, apresentando bons índices estatísticos: RMSE de 0,605, R² de 0,942, Fator bias de 1,02 e Fator de exatidão de 1,894. Sugere-se trabalhos futuros com a utilização de outros modelos para a predição e outros modelos secundários para tentar melhor representar o crescimento em condições variadas de temperatura. O método molecular de quantificação mostrou-se viável na quantificação de BAL em condições não-isotérmicas, sendo mais um passo ao avanço das novas tecnologias de quantificação microbiana.

One of the biggest problems that exist in the food industry, especially in the meat products industry, is the loss related to the growth of deteriorating microorganisms. A group of deteriorating bacteria present in meat products is the acid-lactic bacteria (BAL), and the most common BAL gender are Weissella and Leuconostoc. The development of these microorganisms is related to the way that food is stored and transported, in which the products end up being subjected to temperatures above the ideal for their storage. Therefore, knowing and predicting the behavior of these microorganisms in food is very important. A tool widely used to study microbial behavior is predictive microbiology, which proposes models that can describe microbial behavior in non-isothermal conditions. This tool has been associated with new microbial identification / quantification techniques, such as molecular methods for growth prediction. Molecular methods have several advantages because they are faster, specific and sensitive than conventional methods such as plating, but they must be properly tested and validated. Thus, the objective of this study was to compare the quantitative polymerase chain reaction (qPCR) and standard plate count (CPP) microbial quantification methods, verifying, from statistical analyzes, whether the Quantitative Polymerase Chain Reaction, can be used to predict and describe the behavior of L. mesenteroides and W. viridescens, in non-isothermal conditions. When it was used the SYBR® Green dye for qPCR technique, amplification tests, such as the melting curve, were performed, and presented good results, indicating a specific reaction. The qPCR method, compared to the CPP method, showed good results in the microbial quantification, and the comparison between both methods tested by the Bland-Altman analysis confirmed the representativeness of the results that were obtained. Regarding the qPCR method, the Baranyi model was used to predict the growth of L. mesenteroides and W. viridescens under non-isothermal conditions. The validation experiments of the model, showed that the model underestimated the experimental data for the two bacteria studied, but a better prediction was obtained for BAL L. mesenteroides, presenting good statistical indices: RMSE of 0.605, R² of 0.942, Factor bias of 1.02 and accuracy factor of 1.894. Future studies are suggested using other models for prediction and other secondary models to better represent growth under varying temperature conditions. The molecular quantification method proved to be viable in the quantification of BAL in non-isothermal conditions, being a further step in the advancement of new microbial quantification technologies.