Orientador: Pilar Rodriguez de MassaguerTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: Esta pesquisa teve por objetivos: a. enumerar os Clostridium psicrotróficos na forma vegetativa e esporulada presentes em cortes bovinos embalados a vácuo e resfriados, deteriorados e não deteriorados; b. caracterizar e identificar estes isolados bioquímica e geneticamente, comparando a precisão entre as duas metodologias; c. monitorar as possíveis fontes de Clostridium psicrotróficos junto à linha de produção em frigorífico no interior do estado de São Paulo; d. testar a habilidade dos isolados, identificados como Clostridium psicrotróficos e recuperados tanto a partir dos cortes bovinos quanto a partir de diversas etapas ao longo da linha de produção do frigorífico, em reproduzir o defeito de estufamento quando inoculados em altas populações em cortes bovinos e acondicionados em embalagens a vácuo e termoencolhimento sob condições praticadas pela indústria (6mBar/83°C-3s) ; e. avaliar se diferentes níveis de vácuo e termoencolhimento teriam efeito sobre as características do estufamento dos isolados que melhor reproduziram o defeito; f. analisar as características físicas das embalagens primárias e secundárias bem como possíveis danos após simulação de transporte para distância de 500km que pudessem favorecer a incidência de Clostridium psicrotrófico ou outras espécies contaminantes. Para as enumerações foram utilizadas 8 amostras deterioradas (6 contra-filés, 1 cupim bovino e 1 picanha bovina) e 5 não deterioradas (contra-filé), sendo analisados: exsudato (1mL), superfície (100cm2) e interior do corte cárneo (25g). As subamostras foram submetidas à enumeração de anaeróbios psicrotróficos vegetativos (Reinforced Clostridial Médium - RCA, 5% de sangue de carneiro desfibrilado estéril, 5% de glicose e 1,5% de Agar, RCM modificado), anaeróbios esporulados ativados pelo calor e pelo álcool, em Perfringens Agar Base (PAB, Oxoid, com 5% de solução de gema de ovo estéril, 15000UI polimixina/500mL e 6mg Kanamicina/500mL, PKP; 200mg cicloserina/500mL (PC)). Os 17 isolados caracterizados preliminarmente como Clostridium foram submetidos ao teste de sensibilidade ao metronidazol. Aqueles com halos de inibição = 3,5mm tiveram seu perfil fenotípico analisado mediante kit API 20A (bioMeriéux) e seu perfil genético analisado (sequênciamento do gene 16S rRNA). O isolamento no ambiente do frigorífico foi realizado a partir das fezes, couro e amostras provenientes do corredor de atordoamento e sangria, sala de desossa, esteiras de corte e embalagem, através de coleta por swabs acondicionados em caldo PYGS em anaerobiose por 4 semanas a 4 e 15°C. Após, as amostras foram plaquea das em meio RCA e SFP (Shahidi Ferguson Perfringens) por 1 mês, caracterizadas e isoladas as colônias diferenciadas e ainda submetidas a confirmação, de gênero, para Clostridium. Os 2 isolados, provenientes de cultivo a 4°C confir mados como Clostridium, foram identificados utilizando mesma metodologia descrita anteriormente para isolados provenientes do corte cárneo. O teste de habilidade de reprodução do defeito de estufamento foi realizado com 12 linhagens, isoladas na primeira etapa da pesquisa, sendo 10 provenientes de cortes cárneos (8 identificados como C.gasigenes e 2 como C.algidicarnis) e 2 isoladas da linha de produção em frigorífico (C.gasigenes). Este teste foi realizado sob condições praticadas na indústria (6mBar com termoencolhimento 83°C/3s), inoculando-se nas superfícies dos bifes ( 10x5x2cm) de contra-filé, 1mL de suspensão padronizada em 108UFC/mL, obtendo-se 106UFC/50cm2. A incubação dos cortes bovinos inoculados juntamente, com 2 controles positivos (inoculados com C.estertheticum) e 2 controles negativos (sem inoculo) foi conduzida a 2° e 15°C por 8 semanas. Os 3 isolados (2 provenien tes dos cortes cárneos ¿ C.algidicarnis e C.gasigenes e 1 proveniente do frigorífico ¿ C.gasigenes) que melhor reproduziram as características do estufamento, seguiram para testes de influência de diferentes níveis de vácuo (6 e 9mBar) e temperaturas de termoencolhimento (83, 84 e 87°C) sob o tempo para aparecimento e intensidade do defeito. Também foram avaliados os sistemas de embalagem primário e secundário a fim de detectar falhas em ambos os sistemas que pudessem favorecer a incidência de espécies de Clostridium psicrotróficas. Mediante teste de simulação de transporte (norma ASMD4169-08, para caminhões) simulou-se o efeito de um percurso de 500km sobre as embalagens primárias e secundárias. Nas carnes deterioradas foi notado esverdeamento, aumento nos valores de pH e odores putrefativos e butíricos. As enumerações de psicrotróficos anaeróbios vegetativos, nas amostras deterioradas, atingiram níveis altíssimos (1014UFC/mL de exsudato). Quanto às formas esporuladas ocorreu predominância das ativadas pelo calor (105UFC/mL), sendo também recuperadas nas amostras não deterioradas. Bacillus facultativos psicrotróficos foram a flora dominante nas amostras deterioradas e não deterioradas com 50 e 70%, respectivamente. Das 17 linhagens, provenientes dos cortes cárneos, suspeitas de serem Clostridium apenas 10 foram confirmadas, destas, apenas 4 apresentaram perfis fenotípico e genético coincidentes (C1I13ESUPPKP; C2I2EXRCM; C4I8RCMEX; C2I5EXCHPC, sendo as 3 primeiras C.gasigenes e a última C.algidicarnis). Destes 10, 8 foram identificadas como C.gasigenes e 2 como C.algidicarnis. É importante enfatizar que em apenas 3 das 8 amostras de cortes cárneos deteriorados analisados (com estufamento), foram recuperados Clostridium psicrotrófico, ou seja, nas demais amostras onde estas espécies não foram recuperadas, a microflora causadora do estufamento pode ser um grupo heterogêneo composto por Bacillus psicrotróficos facultativos, que nesta pesquisa corresponderam a 50% da contaminação para as amostras deterioradas e, muito provavelmente, bactérias ácido lácticas e enterobactérias, conforme já detectado, em pesquisa paralela utilizando as mesmas amostras. Nos ambientes do frigorífico, temperaturas de 15°C fo ram medidas em locais que deveriam estar com temperaturas entre 0-6°C ou no máximo 7°C. A partir das superfícies de contato do frigorífico, fezes e chão, foram recuperados 38 isolados. Destes, apenas 2, 1 recuperado do couro e outro do corredor de abate/esteira de corte (mesmo isolado encontrado nos dois ambientes), foram identificados como Clostridium, os demais foram caracterizados como Bacillus facultativos psicrotróficos. Estes 2 foram identificados como C.gasigenes. A ocorrência destes isolados na forma viável junto à esteira de corte representa grande risco a carne pois uma vez arrastado ao produto final será um potencial causador do defeito de estufamento. Quanto aos ensaios de reprodução do defeito de estufamento, observou-se que a temperatura de 15°C acelerou a tempo para aparecimento dos primeiros sinais de estufamento, passando de 30 dias a 2°C pa ra 4 dias a 15°C e o isolado que melhor e mais rapidamente reproduziu as características do estufamento foi o C2I5EXCHPC (C.algidicarnis), com produção de gás, proteólise e alterações de pH (de 5.5 para 7.5) após 4 dias/15°C e 30 dias/2°C. Resultados similares foram obtidos para o controle positivo (C.estertheticum). Os outros 2 isolados que também reproduziram rápida e intensamente o estufamento foram C2I8EXCHPC e LMI13CA/EC ¿ isolado a partir do corredor de abate/esteira de corte junto ao frigorífico, ambos identificados como C.gasigenes, cabendo esclarecer que o defeito, para estes dois isolados, não foi tão intenso quanto para o C2I5EXCHPC. Todos os isolados foram capazes de reproduzir o defeito de estufamento ao final de 8 semanas de incubação a 15°C, enquanto que, a 2°C, somente 5 tiveram esta capacidade. Assim, temperaturas de abuso de refrigeração (15°C) aceleram o tempo para aparecimento dos primeiros sinais de estufamento por Clostridium e a temperatura de 2°C não é capaz de impedir a ocorrência deste defeito. Amostras inoculadas com C2I5EXCHPKP (C.algidicarnis) e submetidas a termoencolhimento a 83°C e 84°C/6mBar apresentaram períodos similares para aparecimento dos primeiros sinais de deterioração (~14 dias), entretanto, aplicando termoencolhimento a 87°C, foi observado um incremento neste tempo para 4 semanas. Assim sendo, considerando-se o nível de vácuo de 6mBar (aplicado pela indústria) a deterioração somente seria retardada, mas não deixaria de existir, aplicando-se um termoencolhimento a 87°C/3s, provav elmente porque nesta condição as células mais termosensíveis são inativadas. Por outro lado, as amostras tratadas com condições similares de termoencolhimento mas com nível de vácuo de 9mBar, apresentaram decréscimo no tempo de deterioração de 14 para 4 dias quando se aplicou 83 e 84°C/3s, d emonstrando que este vácuo maior estimula espécies de Clostridium. Entretanto, nas amostras tratadas com termoencolhimento a 87°C os primeiros sinais de deterioração somente foram observados após 7 semanas a 1°C. Assim, a condição de vácuo/termoencolhimento que mais prolongou a vida de prateleira da carne, quando inoculada, foi 87°C/9mBar, mas esta condição não impediu o desenvo lvimento do C.algidicarnis e o tempo de atraso do defeito de estufamento ainda foi inferior ao prazo de vida útil do produto. As embalagens primárias e secundárias analisadas estavam de acordo com as especificações do fabricante. Quanto à simulação de transporte, após o percurso de 500km apenas 1 embalagem primária demonstrou alterações que pudessem favorecer a atividade de anaeróbios facultativos. Por esta pesquisa, observou-se coincidência entre a flora encontrada nas superfícies do frigorífico e a flora recuperada a partir das amostras deterioradas. Além disso, a condição mais severa de termoencolhimento e vácuo aplicados (87°C/3s/9mBar), somente foi capaz de retardar o tempo para aparecimento do defeito de estufamento não o impedindo. Mesmo este tempo maior ainda foi inferior ao prazo de validade do produto. Sendo assim, pode-se inferir que a prevenção do defeito de estufamento não deve residir apenas na eliminação de células vegetativas de ambientes de planta mas também na eliminação de esporos que, uma vez arrastados para a embalagem, poderão germinar tornandose potenciais causadores do defeito de estufamento, além, é claro, da manutenção de ambientes de produção e estocagem em temperaturas inferiores a 2°C e higiene adequada durante a manipulação das carcaças e retirada do couro. Em adição, ficou comprovado que o abuso de temperatura de refrigeração acelera o estufamento de embalagens no caso de espécies de Clostridium psicrotróficos estarem presentes, principalmente C.algidicarnis, e que, as condições de vácuo/termoencolhimento aplicadas atualmente pela maioria das indústrias (83°C/3s/6mBar) não se apres entam como barreira eficiente à prevenção do defeito de estufamento na carne bovina embalada a vácuoAbstract: This research aimed at: a. to enumerate psychrotrophic clostridia vegetative and spores from spoiled and unspoiled chilled vacuum packed red meat; b. to characterize and identify the isolates biochemical and genetically, comparing precision between then; c. to determine possible preslaughter and processing sources of psychrotrophic clostridia causing spoilage of vacuum packed red meats; d. assessment of blowing ability of Clostridium isolates at industrial conditions (6mBar/83°C-3s); e. to evaluate different vacuum and heat shrinking treatments on blown characteristics of the best representative isolates; f. to analyze physical characteristics of primary and secondary packs as well as possible damages after transport simulation (500km) that could lead to psychrotrophic Clostridium and other contaminant species incidence. For enumeration 8 spoiled samples (6 strip-loin, 1 hump beef and 1 rump cap beef) and 5 unspoiled (strip-loin): drip (1mL), surface (100cm2) and deep tissue (25g), were analyzed. Sub-samples were analyzed for vegetative psychrotrophic anaerobes (Reinforced Clostridial Medium - RCA, 5% of sterile defibrinated sheep blood, 5% of glucose and 1.5% of Agar, modified RCM); sporeforming anaerobes were counted by alcohol and heat treatment on Perfringens Agar Base (PAB, Oxoid, containing 5% sterile egg-yolk solution, 15000UI polymixin/500mL e 6mg kanamycin/500mL, PKP; 200mg cycloserin/500mL (PC)). For the 17 isolates characteried as clostridia, metronidazole test was applied for genera determination of Clostridium, isolates with inhibition zones = 3.5mm were phenotypical (by API 20A ¿ bioMeriéux) and genetically (16S rRNA sequence) identified. The slaughterhouse survey was conducted from feces, leather, stunning aisle, boning room, meat cutting conveyor belt and packing conveyor belt by sterile swabs inoculated in PYGS medium, incubated anaerobically at 4 and 15°C/4 weeks. Afte r incubation, loopfuls of the enrichments were directly streaked onto the surface of RCA and SFP (Shahidi Ferguson Perfringes), incubated for a month and then the different colonies were characterized and forwarded to genera confirmation. The confirmation of blowing ability was conducted with 12 strains, isolated from first stage of this research: 10 from red meats (8 identified as C.gasigenes and 2 as C.algidicarnis) and 2 from slaughterhouse (C.gasigenes). This test was conducted under industrial practices (6mBar, 83°C/3s), inocul ating sterile strip-loin beefs surfaces (10x5x2cm) with 1mL of vegetative cells suspension (108CFU/mL), obtained 106CFU/50cm2. Inoculated samples with 2 positive controls (inoculated with C.estertheticum) and 2 negative controls (uninoculeted samples) were performed at 2 and 15°C / 8 weeks. The three best representative isolates (2 from meat samples ¿ C.algidicarnis e C.gasigenes and 1 from slaughterhouse ¿ C.gasigenes) were tested for blown characteristics conducted at different vacuum (6 and 9mBar) and heat shrinking (83, 84 and 87°C) treatments to evaluate the time to first sign of blow pack and spoilage magnitude. The primary and secondary pack systems were evaluated for failures that support the psychrotrophic Clostridium incidence. Effects of a 500km route on primary and secondary packs were measured by transport simulation test (ASMD4169-08, for trucks). Spoiled samples showed green discoloration, increase of pH values and putrefactive and butyric odors. For these samples, the psychrotrophic vegetative anaerobic counts reached very high levels (1014CFU/mL of drip). Concerning sporeforming the heat activated ones were predominant (105CFU/mL) and also were recovered for unspoiled samples. Psychrotrophic facultative Bacillus was the dominant flora in analyzed samples (50% for spoiled and 70% for unspoiled). From 17 Clostridium suspect strains only 10 were confirmed and these 4 showed phenothypical and genetical coincident profiles (C1I13ESUPPKP, C2I2EXRCM and C4I8RCMEX ¿ C.gasigenes; C2I5EXCHPC ¿ C.algidicarnis). Concerning these 10 Clostridium isolates, 8 were identified as C.gasigenes and 2 as C.algidicarnis. It is important to emphasize that only 3 spoiled samples provided psychrotrophic Clostridium isolation, others spoiled samples flora were heterogeneous group, composed by facultative psychrotrophic Bacillus, that represented 50% of isolates from spoiled samples, and, probably, lactic acid bacteria and enterobacteria, according to Chaves (2010), in parallel research using same samples. Inside the slaughterhouse, ambient temperatures of 15°C were observed for places that should be at 0-6°C or 7°C (maximum). From slaugther house ambient and contact surfaces 38 isolates were recovered but only 2, 1 from leather and 1 for stunning aisle/meat cutting conveyor belt (same isolate from both points), were identified as Clostridium, other were characterized as psychrotrophic facultative Bacillus. These 2 isolates were identified as C.gasigenes. The occurrence of viable Clostridium on meat cutting conveyor belt is a risk for meat as a focus of blown pack spoilage clostridia. For confirmation blowing ability tests, abuse temperature decrease the time to first sign of blown pack from 30 days at 2°C to 4 days at 15°C and the isolate that better reproduce (more quickly) the spoilage was C2I5EXCHPC (C.algidicarnis) showing gas production, proteolysis and pH alteration (5.5 to 7.5) after 4 days/15°C and after 30 days/2°C. Similar results we re obtained for C.estertheticum (positive control). In addition, others two isolates that also quickly reproduced the spoilage were C2I8EXCHPC and LMI13CA/EC ¿ isolated from stunning aisle/meat cutting conveyor belt slaughterhouse, both identified as C.gasigenes, however the defect was not intense than for samples inoculated with C2I5EXCHPC (C.algidicarnis). All isolates were capable to reproduce the spoilage at the end of 8 weeks at 15°C while at 2°C, only 5 iso lates reproduce the defect. So, abuse temperature (15°C) accelerate the onset of Clostridium mediate blown pack spoilage and 2°C does not control it. Samples inocu lated with C2I5EXCHPKP (C.algidicarnis) treated with heat shrink of 83 e 84°C/6mBar showed similar perio ds for initial spoilage (~14 days), but applying heat treatment at 87°C, it was observed an increase in t his period to 4 weeks. So, using vacuum at 6mBar (industrial practice) the deterioration is retarded, but does not cease to exist, applying heat shrink of 87°C/3s, probably because this condition inactivated some heat sensitive spores. On other side, samples treated with same conditions of heat shrink but applying vacuum at 9mBar showed a decrease of time to spoilage from 14 to 4 days at 83 and 84°C/3s as lower vacuum may stimulate clostridia germination. However, for samples heat shrinked at 87°C the initial spoilage was only observed after 7 weeks at 1°C. So the condition th at more extended meat shelf-life, when inoculated, was 87°C /9mBar, but this condition not prevented C.algidicarnis development and delay of blown pack was still smaller than product shelf-life. Primary and secondary packs were according to manufacture¿s specifications. Concerning transport simulation, after 500km only one primary pack showed alterations that could support facultative anaerobes activity. In this research, it was observed coincidence between slaughterhouses and spoiled samples flora. Besides, the more rigorous condition applied (87°C/3s/9mBar) was only capable to retard the blown pack not inhibit and the time to deterioration first sign was smaller than product shelf-life. In regard to this fact, the defect prevention of blown pack spoilage is associated with the elimination of vegetative and sporeformers from slaughterhouses that after germination process could induce spoilage, besides, temperature control of production lines and storage environment at = 2°C, must be apply. In addition, abuse temperature accelerate the onset of Clostridium mediate blown pack spoilage, if psychrotrophic clostridia are present, in special, C.algidicarnis, and the industry process condition (vacuum and heat shrink - 6mBar/83°C/3s) are not capable to prevent the spoilage, being necessary the application of more efficient hurdles as efficient sanitization of process line as well as reduce temperature of the refrigerate environmentDoutoradoDoutor em Ciencia de Alimentos