Modelling of the Staphylococcus aureus growth and enterotoxin a production based on different conditions
Authors:   , Silva Mírian Pereira da 
Published: March 2024

Staphylococcus aureus é um dos patógenos de maior envolvimento em surtos alimentares. S. aureus enterotoxigênicos produzem enterotoxinas estáveis a altas temperaturas. Isto é preocupante para produtos lácteos, como o queijo Minas frescal, uma vez que enterotoxinas podem ser liberadas pelo microrganismo no leite cru e não serem destruídas por processos térmicos, como a pasteurização. Portanto, é necessário adotar medidas adequadas para prevenir a contaminação e a eventual produção de toxinas. A microbiologia preditiva é uma ferramenta poderosa para a segurança e qualidade dos alimentos. A partir dela, modelos matemáticos são capazes de prever o comportamento microbiano em condições específicas de desenvolvimento. Considerando a elevada frequência de S. aureus em queijo Minas frescal, modelos matemáticos são relevantes para demonstrar como a sua multiplicação e a produção de enterotoxinas são influenciados por condições de produção e armazenamento. Assim, este estudo teve como objetivo caracterizar os aspectos físico-químicas e a presença de S. aureus em queijo Minas frescal, e a partir desses dados, criar modelos preditivos de multiplicação e produção de enterotoxina A por este patógeno. Amostras de queijo Minas frescal (n = 50) foram obtidas e submetidas a análises de pH, concentração de cloreto de sódio e temperatura. A presença e caracterização de Staphylococcus spp. foram avaliadas e os isolados coagulase-positivo foram investigados quanto à presença de gene nuc para identificação da espécie e genes de enterotoxinas (sea, seb, sec, sed, see). A partir das informações obtidas, modelos de multiplicação (Combase e modelo superfície de resposta) e produção de enterotoxinas (modelo de probabilidade de regressão logística) foram desenvolvidos e validados estatisticamente e experimentalmente. Todos os isolados coagulase-positivo testados foram confirmados como S. aureus e nenhum apresentou genes relacionados à enterotoxina. O pH, a temperatura e a concentração de NaCl variaram de 5,80 a 6,62, de 5 °C a 12 °C e de 0,85% a 1,70%, respectivamente. O modelo gerado pelo Combase avaliou a influência da temperatura, pH e concentração de cloreto de sódio na cinética de multiplicação de S. aureus e encontrou valores variando de 0,012 a 0,419 log UFC/mL/h de taxa de multiplicação e tempo de adaptação de 4,60 a 159,24 h. A temperatura foi o fator que mais influenciou na cinética de multiplicação e o cloreto de sódio não influenciou significativamente nas respostas. Posteriormente, modelos de superfície de resposta e de regressão logística foram desenvolvidos para avaliar as respostas de multiplicação de S. aureus e a probabilidade de produção de enterotoxina A (SEA), respectivamente. Além dos fatores avaliados na cinética de multiplicação, diferentes níveis de contaminação inicial de S. aureus e o tempo foram incorporados aos modelos. Com exceção da concentração de cloreto de sódio, todos os fatores afetaram significativamente a multiplicação e a produção de SEA pelo microrganismo. A população máxima obtida variou de 8,27 log UFC/mL a 9,36 log UFC/mL a 25 °C e de 3,90 log UFC/mL a 8,27 log UFC/mL a 15 °C. A 10 °C, no menor nível de contaminação avaliado. S. aureus (100 UFC/mL) permaneceu abaixo do limite de detecção (<1,0 UFC/mL) durante toda a incubação e não houve produção de SEA, enquanto para as demais concentrações (103 UFC/mL e 105 UFC/mL), a máxima população foi de 7,79 UFC/mL, demonstrando a importância de manter o queijo Minas frescal a temperaturas de refrigeração e controlar o nível de contaminação inicial. SEA foi produzida em todas as condições avaliadas a 15 °C e 25 °C, mas em diferentes tempos. Os modelos apresentaram bom ajuste aos dados experimentais, com valores satisfatórios de R2 (0,90), fator de precisão (1,09) e fator bias (0,99) para o modelo de multiplicação e, alta porcentagem de concordância (94,4%), R2 de Nagelkerke (0,92) e teste de Hosmer e Lemeshow (p > 0,05) para o modelo de produção de SEA. Além disso, a validação experimental em meio de cultura, leite e queijo confirmou que modelos são apropriados para prever as respostas de multiplicação e a probabilidade de produção de SEA por S. aureus no queijo Minas frescal. Palavras-chave: Staphylococcus aureus. Enterotoxina A. Queijo Minas frescal. Microbiologia preditiva. Modelos matemáticos. Cinética de multiplicação.