Inativação fotodinâmica mediada por rosa bengala e eritrosina contra células planctônicas e biofilmes de bactérias de importância em alimentos

Abstract

Resumo: As doenças transmitidas por alimentos resultam em altas taxas de morbidade e mortalidade em todo o mundo e resultam da ingestão de alimentos contaminados principalmente por bactérias. A contaminação dos alimentos pode ocorrer por meio de diversas fontes, sendo que umas das principais delas se deve à presença de biofilmes bacterianos em ambientes de processamento de alimentos. Diversas metodologias alternativas têm sido propostas para o controle microbiano e a garantia da segurança de alimentos, entre quais se destaca a inativação fotodinâmica. Nesta técnica a combinação de um composto fotossensibilizador, luz e oxigênio resultam na formação de espécies reativas de oxigênio capazes de inativar bactérias tanto na forma de vida livre como aderida. Desta forma, o presente estudo avaliou a atividade de rosa bengala e eritrosina excitados por luz de LED contra células planctônicas e biofilmes formados por Salmonella Typhimurium, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Enterococcus hirae e Listeria innocua. Para os tratamentos as células planctônicas e sésseis permanecerem em contato com diferentes concentrações dos agentes fotossensibilizadores ao abrigo da luz e posteriormente foram submetidos à irradiação com LED. Ambos corantes apresentaram atividade antibacteriana e antibiofilme em um padrão de dose-dependência contra todas as bactérias testadas. A exceção dos biofilmes formados por S. Typhimurium, a fotoinativação foi capaz de reduzir a culturabilidade de todos os microrganismos a níveis indetectáveis. Ainda foi possível observar por ensaios de mensuração de ângulo de contato, efluxo de potássio, microscopia de fluorescência com Live/Dead e microscopia eletrônica de varredura que tanto rosa bengala quanto eritrosina provocaram danos na membrana celular das células livres e aderidas, bem como na arquitetura clássica do biofilme. Os resultados globais obtidos mostraram que tanto rosa bengala quanto eritrosina excitados por luz de LED verde são efetivos no controle de patógenos de origem alimentar tanto na forma de células planctônicas como em biofilmes e, portanto, podem ser potencialmente aplicados para controle microbiano na área de ciência e tecnologia de alimentos

Abstract: Foodborne diseases are a leading cause of morbidity and mortality worldwide and result from the consumption of foods contaminated primarily with bacteria. Food contamination occurs through several sources, one of which is due to the presence of bacterial biofilms in food processing environments. Photodynamic inactivation is among the several alternative methodologies that have been proposed for microbial control and ensure food safety. In this technique the combination of a photosensitizing compound, light and oxygen results in the generation of reactive oxygen species capable of inactivating bacteria in both planktonic and biofilm states. Thus, the present study evaluated the activity of rose bengal and erythrosine excited by LED light against planktonic cells and biofilms formed by Salmonella Typhimurium, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Enterococcus hirae and Listeria innocua. For the treatments, planktonic and sessile cells were incubated with different concentrations of the photosensitizing agents in the dark and then submitted to the irradiation with LED. Both dyes showed antibacterial and antibiofilm activity against all bacteria tested in a dose-dependence pattern. With the exception of biofilms formed by S. Typhimurium, photoinactivation was able to reduce the culturability of all microorganisms to undetectable levels. It was observed by contact angle measurement, potassium efflux, fluorescence microscopy with Live/Dead and scanning electron microscopy that both rose bengal and erythrosine induced damage to the cell membrane of the planktonic and sessile cells, as well as in the architecture of the biofilm. The overall results showed that both rose bengal and erythrosine excited by green LED light are effective in the control of food-borne pathogens both in planktonic and biofilm states. Therefore, those dyes may be potentially applied to microbial control science and food technology area