Combining nonthermal technologies to control foodborne microorganisms

Novel nonthermal processes, such as high hydrostatic pressure (HHP), pulsed electric fields (PEFs), ionizing radiation and ultrasonication, are able to inactivate microorganisms at ambient or sublethal temperatures. Many of these processes require very high treatment intensities, however, to achieve adequate microbial destruction in low-acid foods. Combining nonthermal processes with conventional preservation methods enhances their antimicrobial effect so that lower process intensities can be used. Combining two or more nonthermal processes can also enhance microbial inactivation and allow the use of lower individual treatment intensities. For conventional preservation treatments, optimal microbial control is achieved through the hurdle concept, with synergistic effects resulting from different components of the microbial cell being targeted simultaneously. The mechanisms of inactivation by nonthermal processes are still unclear; thus, the bases of synergistic combinations remain speculative. This paper reviews literature on the antimicrobial efficiencies of nonthermal processes combined with conventional and novel nonthermal technologies. Where possible, the proposed mechanisms of synergy is mentioned. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Nitrate ammonification and its relationship to the accumulation of ammonium in a Vertisol subsoil

High concentrations of ammonium ( up to 270 kg N/ha) have been observed in a Vertisol soil below 1 m depth near Warra in south-east Queensland. This study examined the possibility that increased water movement into the subsoil after the removal of native vegetation, and a subsequent increase in periods of waterlogging, could have triggered nitrate ammonification and be responsible for the production of ammonium. Two incubation experiments were conducted to test this hypothesis. The first involved the incubation of repacked cores that had been amended with 30 mg N/kg of 5 atom% N-15 nitrate under low oxygen conditions for a period of 360 days. Over this time period the N-15 enrichment of the exchangeable ammonium fraction was monitored in order to detect any reduction of nitrate to ammonium. The second experiment involved the incubation of soil amended with 30 mg N/ kg of 5 atom% N-15 nitrate under waterlogged and low oxygen conditions for 75 days. During this period the redox potential of the soil was monitored using a field test to determine if reducing conditions would develop in this soil over a period of waterlogging, combined with the monitoring of any nitrate reduction to ammonium. The results of these experiments indicated that a small amount of nitrate ammonification (< 0.1 mg N/ kg) could be observed in the Warra subsoil, but that unless the rate of reduction were to significantly increase with time, this could not account for the accumulation of ammonium observed in the field. The environmental conditions that would make either dissimilatory or abiotic nitrate ammonification favourable were not observed to develop. Consequently, it has been concluded that the observed nitrate ammonification occurred via an assimilatory pathway. Due to the low rate of microbial activity in this subsoil it is considered unlikely that this process was responsible for the subsoil ammonium accumulation at Warra.

Subsoil nitrogen mineralisation and its potential to contribute to NH4 accumulation in a Vertosol

High concentrations of NH4+ (up to 270 kg N/ha) have been observed in a Vertosol below 1 m depth in south-east Queensland. This study examined the possibility that mineralisation associated with the removal of native vegetation (Acacia harpophylla) for cropping was responsible for the production of NH4+. Particularly, the potential contribution of decomposing root material and/or dissolved organic nitrogen (DON) leached into the subsoil after clearing was investigated. The amount of N that was contained within native vegetation root material was determined from an area of native vegetation adjacent to the cleared site containing elevated NH4+ concentrations. In addition, the amount of NH4+ that could be mineralised in the native vegetation soil was determined by monitoring NH4+ concentrations over 360 days in intact cores, and by conducting waterlogged incubations. To determine the rate at which a source of DON leached into the subsoil would mineralise, soil was amended with glutamic acid at a rate of 250 mg N/kg and placed under waterlogged incubation. The possibility that the acidic pH of the subsoil, or the lack of a significant subsoil microbial population, was inhibiting mineralisation was also examined by increasing soil pH from 4.4 to 7.0, and inoculating the subsoil with surface soil microorganisms during waterlogged incubations. Low concentrations of N, approximately 90 kg N/ha between 1.2 and 3 m, were found in the native vegetation root material. In addition, no net N mineralisation was observed in either the extended incubation of intact cores or in the control samples of the waterlogged incubations. Net N mineralisation was also not detected when the subsoil was amended with a source of organic N. Results indicate that this lack of mineralisation is largely due to pH inhibition of the microbial population. It is concluded that the mineralisation of either in situ organic material, or DON transported to the subsoil during leaching events, is unlikely to have significantly contributed to the subsoil NH4 accumulation at the study site.

Genetic characterization of pilin glycosylation and phase variation in Neisseria meningitidis

Pili of Neisseria meningitidis are a key virulence factor, being the major adhesin of this capsulate organism and contributing to specificity for the human host. Pili are post-translationally modified by addition of either an O-linked trisaccharide, Gal (beta1-4) Gal (alpha1-3) 2,4-diacetamido-2,4,6-trideoxyhexose or an O-linked disaccharide Gal (alpha1,3) GlcNAc. The role of these structures in meningococcal pathogenesis has not been resolved. In previous studies we identified two separate genetic loci, pglA and pglBCD, involved in pilin glycosylation. Putative functions have been allocated to these genes; however, there are not enough genes to account for the complete biosynthesis of the described structures, suggesting additional genes remain to be identified. In addition, it is not known why some strains express the trisaccharide structure and some the disaccharide structure. In order to find additional genes involved in the biosynthesis. of these structures, we used the recently published group A strain Z2491 and group B strain MC58 Neisseria meningitidis genomes and the unfinished Neisseria meningitidis group C strain FAM18 and Neisseria gonorrhoeae strain FA1090 genomes to identify novel genes involved in pilin glycosylation, based on homology to known oligosaccharide biosynthetic genes. We identified a new gene involved in pilin glycosylation designated pglE and examined four additional genes pgIB/B2, pglF, pglG and pglH. A strain survey revealed that pglE and pglF were present in each strain examined. The pglG, pglH and pgIB2 polymorphisms were not found in strain C311#3 but were present in a large number of clinical isolates. Insertional mutations were constructed in pglE and pglF in N. meningitidis strain C311#3, a strain with well-defined lipopolysaccharide (LPS) and pilin-linked glycan structures. Increased gel migration of the pilin subunit molecules of pglE and pglF mutants was observed by Western analysis, indicating truncation of the trisaccharide structure. Antisera specific for the C311#3 trisaccharide failed to react with pilin from these pglE and pglF mutants. GC-MS analysis of the sugar composition of the pglE mutant showed a reduction in galactose compared with C311#3 wild type. Analysis of amino acid sequence homologies has suggested specific roles for pglE and pglF in the biosynthesis of the trisaccharide structure. Further, we present evidence that pglE, which contains heptanucleotide repeats, is responsible for the phase variation between trisaccharide and disaccharide structures in strain C311#3 and other strains. We also present evidence that pglG, pglH and pgIB2 are potentially phase variable.

Matéria orgânica do solo e emissão de C-CO2 em diferentes manejos e cultivos agrícolas

O manejo do solo deve ser realizado de tal forma que garanta a produção sustentável ao longo dos anos. Dentre as técnicas empregas, o manejo agroecológico e o plantio direto favorecem a manutenção da cobertura do solo e o aporte de matéria orgânica. Partindo da hipótese de que o maior aporte de resíduos culturais aumenta o conteúdo e estoque de matéria orgânica no solo, bem como reduz a emissão de C-CO2, o objetivo geral da pesquisa foi avaliar o impacto do manejo na matéria orgânica do solo e na emissão de C-CO2, nos períodos secos e chuvosos em diferentes cultivos agrícolas. O capítulo 1 foi desenvolvido na comunidade de Feliz Lembrança, Alegre–ES, onde foram avaliados sistemas de manejo em pastagem (PAST), café a pleno sol (PS) e café em sistema agroflorestal (SAF) e uma mata nativa (MN). O capítulo 2 foi desenvolvido no Incaper de Domingos Martins, onde se avaliou tratamentos de plantio direto de hortaliças sob palhada de gramínea (PD-G), leguminosa (PD-L), consórcio gramínea/leguminosa (PD-GL) e convencional utilizando enxada rotativa no pré-plantio (PC)em um delineamento de blocos casualizados. Amostras de solos em diferentes camadas foram coletadas para caracterização química e da matéria orgânica. Foram realizadas medições de emissão de C-CO2, temperatura do solo, umidade do solo e C biomassa microbiana do solo in situ. Foi utilizada análise de variância multivariada, vinculada a teste de aleatorização e aplicação de contrastes ortogonais no capítulo 1 e análise de variância aplicando teste F e teste de médias no capítulo 2. O SAF apresentou maior conteúdo de C orgânico total (19,8 g/kg) na camada de 0 a 5 cm e a PAST em subsuperfície. O menor estoque de C e N e os maiores valores de quociente metabólico foram encontrados no PS. O SAF reduziu a emissão de C-CO2 em 1,93 Mg ha-1 ano-1 em relação ao PS. O C orgânico total variou de 34,94 a 50,48 g/kg no PD-GL enquanto no sistema PC essa variação foi de 27,11 a 43,74 g/kg no perfil amostrado. A emissão média anual foi de 15,89 Mg C-CO2 ha-1 ano-1para a PD-G enquanto o PD-GL foi de 13,77; PD-L de 13,09 e PC de 11,20 Mg C-CO2 ha-1 ano-1. No PC, o balanço de C foi negativo (-2,15Mg ha-1), além de apresentar as menores médias anuais de umidade do solo e C biomassa microbiana e maior Qmet anual. Sistemas com contínuo e diversificado aporte de matéria orgânica promovem redução na emissão de C-CO2, bem como atuam no sequestro de C atmosférico.

Nitrogen fertilizer (15N) leaching in a central pivot fertigated coffee crop

Nitrogen has a complex dynamics in the soil-plant-atmosphere system. N fertilizers are subject to chemical and microbial transformations in soils that can result in significant losses. Considering the cost of fertilizers, the adoption of good management practices like fertigation could improve the N use efficiency by crops. Water balances (WB) were applied to evaluate fertilizer N leaching using 15N labeled urea in west Bahia, Brazil. Three scenarios (2008/2009) were established: i) rainfall + irrigation the full year, ii) rainfall only; and iii) rainfall + irrigation only in the dry season. The water excess was considered equal to the deep drainage for the very flat area (runoff = 0) with a water table located several meters below soil surface (capillary rise = 0). The control volume for water balance calculations was the 0 - 1 m soil layer, considering that it involves the active root system. The water drained below 1 m was used to estimate fertilizer N leaching losses. WB calculations used the mathematic model of Penman-Monteith for evapotranspiration, considering the crop coefficient equal to unity. The high N application rate associated to the high rainfall plus irrigation was found to be the main cause for leaching, which values were 14.7 and 104.5 kg ha-1 for the rates 400 and 800 kg ha-1 of N, corresponding to 3.7 and 13.1 % of the applied fertilizer, respectively.

PHYLOViZ: phylogenetic inference and data visualization for sequence based typing methods

Background: With the decrease of DNA sequencing costs, sequence-based typing methods are rapidly becoming the gold standard for epidemiological surveillance. These methods provide reproducible and comparable results needed for a global scale bacterial population analysis, while retaining their usefulness for local epidemiological surveys. Online databases that collect the generated allelic profiles and associated epidemiological data are available but this wealth of data remains underused and are frequently poorly annotated since no user-friendly tool exists to analyze and explore it. Results: PHYLOViZ is platform independent Java software that allows the integrated analysis of sequence-based typing methods, including SNP data generated from whole genome sequence approaches, and associated epidemiological data. goeBURST and its Minimum Spanning Tree expansion are used for visualizing the possible evolutionary relationships between isolates. The results can be displayed as an annotated graph overlaying the query results of any other epidemiological data available. Conclusions: PHYLOViZ is a user-friendly software that allows the combined analysis of multiple data sources for microbial epidemiological and population studies. It is freely available at http://www.phyloviz.net.

Avaliação da qualidade química e microbiológica de tintas didácticas do ensino pré-escolar

As tintas utilizadas nas actividades didácticas possuem na sua composição ingredientes que dada a sua natureza, modo de fabrico e de utilização, podem representar um risco para a saúde das crianças. Neste âmbito, procurou-se com este estudo avaliar a qualidade química e microbiológica das tintas utilizadas pelas crianças no ensino pré-escolar. Vinte e nove amostras de tintas, incluindo guaches, tintas de águas, digitintas e tintas para pinturas faciais foram recolhidas em oito estabelecimentos de ensino, nomeadamente, Jardins de Infância, do conselho de Vila Nova de Gaia. A avaliação microbiológica envolveu não só a determinação da concentração microbiana presente nas amostras, como também, a avaliação da estabilidade microbiana nas tintas das espécies S.aureus e E.coli. Na avaliação química procedeu-se à determinação da concentração dos metais chumbo (Pb), cádmio (Cd), crómio (Cr), cobalto (Co), níquel (Nq), manganês (Mn), cobre (Cu) e zinco (Zn) quer em algumas das amostras recolhidas nos estabelecimentos de ensino, quer em tintas adquiridas em três estabelecimentos comerciais. Os resultados obtidos da avaliação microbiológica revelam uma contaminação estática na generalidade das tintas. Três amostras de tintas apresentaram ainda elevada contaminação por fungos, nomeadamente Aspergillus spp. e Trichophyton spp. Da avaliação da estabilidade microbiana das espécies S.aureus e E.coli observou-se uma sensibilidade das mesmas às tintas, sendo evidenciado, em alguns casos, um decrescimento da concentração ao longo do tempo de exposição, e noutros, uma sensibilidade imediata. A espécie S.aureus revelou, contudo, maior capacidade de resistência que a E.coli. Os resultados obtidos da avaliação química revelaram a presença de Cr em todas as amostras, registando as tintas adquiridas em estabelecimentos comerciais concentrações mais elevadas para este metal. Os metais Cu e Zn foram detectados, em algumas amostras de tintas artísticas, em concentrações acima dos valores limites. Nas tintas para a cara foram encontrados os metais Pb, Cd, Cr e Nq, cuja utilização é interdita nestes produtos. O conhecimento das características químicas e microbiológicas das tintas utilizadas por crianças do ensino pré-escolar revelou-se de grande importância, nomeadamente, para a determinação dos riscos a que este grupo de indivíduos pode estar exposto no seu dia-a-dia quando utilizam estes produtos.

Higienização de utensílios alimentares em estabelecimentos de ensino pré-escolar: um estudo em duas instituições de ensino

A transmissão de microrganismos patogénicos pode ocorrer através da sua presença em resíduos de alimentos ou água depositados sobre os utensílios que se encontram em deficientes condições de higienização. Para que seja assegurada a higiene alimentar torna-se essencial a conservação e higienização dos utensílios, desempenhando os manipuladores de alimentos um papel determinante no que diz respeito à execução de um eficaz protocolo de higienização, uma correcta manipulação e a adopção de normas higiénicas que evitem a contaminação dos utensílios. Da totalidade das amostras realizadas aos utensílios alimentares provenientes das duas instituições de ensino pré-escolar analisados neste estudo, 27% encontravam-se contaminadas e num insuficiente estado de higienização devido à presença de microrganismos mesófilos aeróbios a 30ºC em número superior a 100 UFC/peça. Foi verificado a presença de fungos e a pesquisa positiva de enterobactérias e bactérias presumíveis de E. coli. Em ambos os estabelecimentos de ensino, os utensílios constituídos por material plástico apresentaram níveis de contaminação na generalidade superiores em relação aos constituídos por aço inoxidável. O tipo de material e o estado dos utensílios são também aspectos relevantes que podem influenciar o processo de adesão microbiana e consequente formação de biofilme, pelo que na aquisição dos utensílios devem ser consideradas as características inerentes aos diferentes materiais, devendo os mesmos ser substituídos periodicamente devido ao desgaste causado pelo seu frequente uso. Para além disso, os utensílios devem passar constantemente por uma avaliação microbiológica para controlo da eficiência do processo de higienização, contribuindo para a garantia da higiene alimentar e segurança do alimento. A garantia da higiene alimentar constitui uma base importante em idades de maior vulnerabilidade.

Fungal contamination of poultry litter: a public health problem

Although numerous studies have been conducted on microbial contaminants associated with various stages related to poultry and meat products processing, only a few reported on fungal contamination of poultry litter. The goals of this study were to (1) characterize litter fungal contamination and (2) report the incidence of keratinophilic and toxigenic fungi presence. Seven fresh and 14 aged litter samples were collected from 7 poultry farms. In addition, 27 air samples of 25 litters were also collected through impaction method, and after laboratory processing and incubation of collected samples, quantitative colony-forming units (CFU/m3) and qualitative results were obtained. Twelve different fungal species were detected in fresh litter and Penicillium was the most frequent genus found (59.9%), followed by Alternaria (17.8%), Cladosporium (7.1%), and Aspergillus (5.7%). With respect to aged litter, 19 different fungal species were detected, with Penicillium sp. the most frequently isolated (42.3%), followed by Scopulariopsis sp. (38.3%), Trichosporon sp. (8.8%), and Aspergillus sp. (5.5%). A significant positive correlation was found between litter fungal contamination (CFU/g) and air fungal contamination (CFU/m3). Litter fungal quantification and species identification have important implications in the evaluation of potential adverse health risks to exposed workers and animals. Spreading of poultry litter in agricultural fields is a potential public health concern, since keratinophilic (Scopulariopsis and Fusarium genus) as well as toxigenic fungi (Aspergillus, Fusarium, and Penicillium genus) were isolated.

Controlo de qualidade microbiológica na indústria farmacêutica

O presente Relatório de Estágio teve como objectivo analisar e discutir as competências adquiridas e desenvolvidas, durante o estágio, no controlo da qualidade microbiológica na indústria farmacêutica O estágio, foi realizado no Laboratório de Microbiologia dos Laboratórios Atral, Grupo AtralCipan, localizado na Vala do Carregado, Castanheira do Ribatejo. Este teve a duração de aproximadamente dez meses e meio, com data de início a 21 de Setembro de 2011 e final de 10 de Agosto de 2012. Numa fase inicial, foram adquiridas as aptidões necessárias para a aplicação das metodologias realizadas no laboratório de microbiologia com o estudo das normas, procedimento e legislação aplicada, com foco na importância das farmacopeias na indústria farmacêutica e formação para a realização de ensaios em Áreas de Processamento Asséptico, conhecendo e compreendendo os procedimentos a ter nestas. Uma das principais metodologias realizadas, e desenvolvida neste relatório, compreendeu a análise de produtos farmacêuticos estéreis, com a aplicação de Testes de Esterilidade, pelo método de STERITEST e método Directo, com resultados que demonstraram a importância destas técnicas, da avaliação do ambiente em que são realizadas e do operador que as executa. Os Testes de Promoção de Crescimento, foram também explorados neste trabalho, realizados não só para avaliação dos meios de cultura, onde foi possível analisar os requisitos e resultados obtidos, como também para validação de metodologias, nomeadamente, na validação de meios e fluidos de marcas diferentes para utilização no método STERITEST e na validação do método de filtração de membrana para Enumeração Microbiana de um produto não estéril. Estas validações possibilitaram a redução de custos e melhoria das condições da análise e metodologias aplicadas. Com a realização do estágio foi possível adquirir aptidões práticas, que aliadas ao conhecimento teórico obtido no mestrado, proporcionaram um crescimento a nível pessoal, científico e profissional.

Prevalência de resistência a antimicrobianos em isolados ambientais de Escherichia coli e enterococos

A água é um recurso escasso e indispensável à vida, podendo ser um importante veículo de microrganismos patogénicos com origem fecal. A matéria fecal é também uma fonte de microrganismos resistentes a antimicrobianos e contribui para a sua disseminação e dos seus genes de resistência no ambiente e entre as comunidades microbianas comensais e microrganismos patogénicos humanos e animais. A qualidade microbiológica da água é monitorizada recorrendo à utilização de bioindicadores como Escherichia coli, enterococos e microrganismos totais. O presente estudo apresentou como principal objetivo determinar a prevalência de ESBLs e AmpCs e ainda avaliar a prevalência de estirpes de enterococos com resistência à vancomicina (VRE) em águas do rio Douro e da orla costeira da cidade do Porto. As amostragens de água foram realizadas em quatro locais localizados no estuário do rio Douro e orla costeira da cidade do Porto entre o mês de Abril e Julho. A deteção e quantificação dos bioindicadores foram realizadas pelo método de filtração por membrana. A suscetibilidade das estirpes de E. coli e enterococos foi testada pelo método de difusão em disco relativamente a várias classes de antimicrobianos. As contagens microbianas mais elevadas foram determinadas entre Abril e Junho e em amostras de água doce. Foram isoladas 62 estirpes de E. coli e 49 estirpes de enterococos que apresentaram prevalências de resistência a antimicrobianos de 90,3% (56/62) e 83,7% (41/49), respetivamente. As estirpes de E. coli apresentaram altas frequências de resistência à ampicilina (74,2%) e tetraciclina (61,3%). Nestas estirpes verificou-se ainda fenótipos associados a multirresistência a um mínimo de três classes de antimicrobianos em 56,5% (35/62) dos isolados. Verificou-se que as estirpes de enterococos apresentaram altos níveis de resistência à rifampicina (34,7%) e azitromicina (40,8%), detetando-se ainda a manifestação de fenótipo de resistência à vancomicina em 26,5% das estirpes. Observou-se uma prevalência de 36,7% (18/49) de estirpes de enterococos associadas a fenómenos de multirresistência antimicrobiana. Ana Martins vi Os resultados obtidos sugerem que o rio Douro e orla costeira, bem como os ambientes aquáticos, constituem reservatórios de bactérias e genes de resistência a antimicrobianos e possuem um papel preponderante na sua disseminação.

A novel flow cytometric protocol for assessment of yeast cell adhesion

Microbial adhesion is a field of recognized relevance and, as such, an impressive array of tools has been developed to understand its molecular mechanisms and ultimately for its quantification. Some of the major limitations found within these methodologies concern the incubation time, the small number of cells analyzed, and the operator's subjectivity. To overcome these aspects, we have developed a quantitative method to measure yeast cells' adhesion through flow cytometry. In this methodology, a suspension of yeast cells is mixed with green fluorescent polystyrene microspheres (uncoated or coated with host proteins). Within 2 h, an adhesion profile is obtained based on two parameters: percentage and cells-microsphere population's distribution pattern. This flow cytometry protocol represents a useful tool to quantify yeast adhesion to different substrata in a large scale, providing manifold data in a speedy and informative manner.