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temperatura e umidade relativa do ambiente, tempo de estocagem e principalmente atividade de água (aw) do alimento, são fatores importantes que influenciam ...
Tipologia: Esquemas
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Dissertação de Mestrado
Denise Marques Garcia
AUTORA: Denise Marques Garcia Dissertação apresentada como requisito para a obtenção do grau de Mestre em Ciências Veterinárias na Área de Sanidade Avícola do Programa de Pós- Graduação em Ciências Veterinárias da UFRGS. Orientador: Carlos Tadeu Pippi Salle
A Deus, aos meus pais, irmã, avó e meu namorado Henrique pelo amor, apoio e compreeensão.
À Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Faculdade de Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Ciências Veterinárias, pela oportunidade e incentivo à pesquisa.
Ao CNPq, pelo apoio financeiro.
Ao professor Carlos Tadeu Pippi Salle, pela amizade, orientação e confiança depositada, desde o período de graduação e que foram imprescindíveis para auxiliar na escolha pela área profissional e pelo Mestrado.
Ao professor Ari Bernardes in memoriam, pelo exemplo de profissional e conduta humana.
Aos professores do CDPA, Hamilton Luiz de Souza Moraes, Cláudio Wageck Canal e Vladimir Pinheiro do Nascimento pela convivência e aprendizado.
À professora Dra. Vera Beatriz Wald, pela amizade, paciência e orientação.
Aos colegas do CDPA, em especial a Rosecler Alves Pereira, Lucas Brunelli de Moraes, Mariangela Algayer e Obiratã Rodrigues pela amizade, maravilhosas rodas de mate e auxílio na concretização desta etapa profissional.
Aos demais colegas do CDPA, funcionários, estagiários, mestrandos e doutorandos que me auxiliaram em alguma tarefa do experimento e amizade durante o período de trabalho.
E a todos que de alguma forma auxiliaram para a realização desta etapa profissional, meus agradecimentos.
Na avicultura algumas integrações têm a prática de estocar as dietas por vários dias dentro da granja e muitas vezes, essas são submetidas a condições inadequadas de armazenamento. Os dados relacionados aos fatores ambientais, especialmente temperatura e umidade relativa do ambiente, tempo de estocagem e principalmente atividade de água (aw) do alimento, são fatores importantes que influenciam o crescimento fúngico e produção de micotoxinas no substrato, tornando-se importantes para o estabelecimento de um programa de prevenção e controle deste agente (ORRIS, 1999). Este trabalho objetivou analisar a atividade de água em dietas animais para verificar o potencial de crescimento fúngico e a forma de armazenamento do produto. Desta forma, foi estudada a atividade de água da dieta comercial de empresa de integração avícola no Rio Grande do Sul, antes da entrega ao criador e no último dia de armazenamento, nas diferentes estações do ano. Assim, buscou-se contribuir para a verificação das condições de conservação do alimento e dos possíveis riscos de contaminação, contribuindo para a prevenção de fungos e toxinas de importância avícola e com reflexos na saúde pública, avaliando o potencial de crescimento de microrganismos no alimento, com a possibilidade de se fornecer uma ferramenta de monitoramento das rações armazenadas, dentro de um programa com critérios fundamentados de prevenção e controle. Também foi determinada a umidade e a isoterma de adsorção destes alimentos, para auxiliar na compreensão sobre a forma de armazenamento. Pelos resultados encontrados ficou confirmado o aumento da atividade de água após o período de armazenamento da dieta, correspondendo ao valor de 0. de aw na fábrica e 0.693 de aw na granja. No entanto, os valores de atividade de água não estavam inseridos nos limites mínimos de crescimento fúngico (0.78 de aw) e produção de aflatoxinas (0.86 de aw). Houve correlação linear positiva entre atividade de água e umidade da ração, tanto na fábrica quanto na granja. A isoterma de adsorção apresentou aumento da umidade com o aumento da atividade de água. Não houve correlação entre atividade de água e ppb de aflatoxina encontrados nas dietas.
In some poultry industry, diets remain stored for days in the farm and, many times, it is subjected to inappropriate storage conditions. The information related to the environmental conditions, especially temperature and environment relative humidity, storage time and, mainly, food water activity (aw) are important agents that influence fungal growth and mycotoxins production on the substratum, becoming important to the establishment of a program to prevent and control this agent (ORRIS, 1999).This researchwork had as it principal objective to analyze the water activity to verify the potential of fungal growth and the way that the product is stored. In this way, it was studied the water activity of commercial diet in a company of the poultry integration in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, before the delivery at the farm and the last day of storage, in different seasons. For this reason, this assignment sought to verify the conditions of food preserving and possible risks of contaminations, serving as preservation of fungi and toxins of avian importance and with reflexes in public health, evaluating the potential of microorganisms growth on it, with the possibility of supplying a toll to monitor the stored diet, inserted in a wide program, with criteria of prevention and control. It was determined the humidity and the adsorption isotherm of this feed to assist in the compreension about the way this feed is stored. For the results it was confirmed the increase on water activity after the period of feed storage, corresponding at 0,681 aw before the delivery at the farm and 0,693 aw the last day of storage at the farm. However, the values of water activity were not inserted on the minimum limits of fungal growth (0,780 aw) and aflatoxins production (0,86 aw). There was a positive linear correlation between the water activity and the humidity of the diet, both at the fact view and at the farm. The adsorption isotherm presented an increase in humidity, with the increase in water activity. There wasn’t correlation between the water activity and ppb of aflatoxin meet in diets.
TABELA 1 - Valores mínimos de atividade de água (aW) para o crescimento e produção de toxina de patógenos de importância alimentar .................................. 20
TABELA 2 - Atividade de água dos sais saturados utilizados, à temperatura de 25 e 30 °C .............................................................................................................. 31
TABELA 3 - Atividade de água (aw) nas rações de integração avícola do Rio Grande do Sul, antes ( fábrica) e após o armazenamento ( granja ), em três diferentes estações ................................................................................................. 33
TABELA 4 - Dados das diferentes variáveis estudadas utilizando analise de variância em delineamento de blocos casualizados com arranjo fatorial .............. 34
TABELA 5 - Médias e desvios padrões da umidade da ração conforme o local e estação .................................................................................................................... 35
TABELA 6 - Média e desvio padrão dos dados de temperatura e umidade do ambiente, atividade de água e umidade da cama do aviário nas diferentes estações no ano ...................................................................................................... 37
2.1 Atividade de água .......................................................................... 2.2 Micotoxinas ....................................................................................
3.1 Integração e criadores .................................................................. 3.2 Armazenagem do alimento............................................................ 3.3 Composição da ração ................................................................... 3.4 Periodicidade das análises .......................................................... 3.4.1 Sistema de amostragem .............................................................. 3.4.2 Medição de temperatura e umidade relativa do ambiente ........... 3.4.3 Acondicionamento das amostras de ração .................................. 3.5 Análise de atividade de água ....................................................... 3.6 Coleta da cama do aviário ............................................................ 3.7 Umidade da ração ......................................................................... 3.7 Isoterma de adsorção ................................................................... 3.8 Detecção de aflatoxinas ............................................................... 3.9 Analise estatística .........................................................................
4.1 Atividade de água .......................................................................... 4.2 Detecção de Aflatoxina ................................................................. 4.3 Isoterma de adsorção ...................................................................
A avicultura é o sistema de produção animal que mais cresceu no país nas últimas décadas. O grande avanço nesta área está sustentado por uma estrutura de agregação tecnológica, nas áreas de sanidade, genética, nutrição e manejo. Além disso, a avicultura assume uma importância social, pela capacidade de viabilizar as pequenas propriedades agrícolas, fixando o pequeno produtor no campo. Outra grande importância é o fornecimento de proteína animal de excelente qualidade e de baixo custo. Alguns dados fornecidos pela Associação Gaúcha de Avicultura (ASGAV) referentes aos dados dos anos de 2002 e 2003 demonstram a importância deste setor para o Estado do Rio Grande do Sul, sendo o segundo maior exportador de carne de frango desde 2002 e o terceiro maior produtor do país, dispondo de uma estrutura que atualmente tem 16 frigoríficos com Inspeção Federal, 05 frigoríficos com Inspeção Estadual, 28 produtores de ovos associados, 120 mini e pequenos produtores de ovos, 09 incubatórios independentes e 11 associados fornecedores para a avicultura. Toda a estrutura que envolve a avicultura é responsável por 45.000 empregos diretos e 800. empregos indiretos. A produção avícola é feita por 8500 produtores integrados, com média de 10 hectares por propriedade, tendo um plantel permanente de 60.000.000 de pintos de corte. Também dispõe de 25.000.000 de avós/matrizes e poedeiras comerciais, sendo abatidas 602.000.000 de aves por ano, gerando uma produção anual de 1.000. toneladas de carne. Na parte de insumos, o setor avícola do Rio Grande do Sul apresenta o consumo de 2.350 milhões de toneladas de milho, 800 mil toneladas de farelo de soja e estes ingredientes constituem, respectivamente, as principais fontes de energia e proteína utilizadas como matéria prima na produção de dietas para a alimentação animal. Com o grande desenvolvimento deste setor, é necessário um intenso controle sanitário nos plantéis avícolas, visando prevenir patógenos que comprometam a saúde animal e com importância na área de saúde pública, como no caso das micotoxinas. A ocorrência de micotoxicose é um dos grandes problemas encontrados na avicultura mundial e, segundo o documento da 3a^ Conferência Internacional sobre Micotoxina de 1999, pelo menos 25% dos cultivos alimentares em todo o mundo estão contaminados por micotoxinas. De acordo com os resultados de análises produzidas pelo Laboratório de Micotoxicologia, da Universidade Federal de Santa Maria do Rio
Grande do Sul, acima de 40% do milho produzido no Brasil possui contaminação por aflatoxina (SANTOS, 2002). Além dos efeitos nocivos às aves, a aflatoxicose tem causado preocupação em termos de saúde pública, pelos efeitos provocados às dietas contaminadas sobre o organismo das aves e a possibilidade de transmissão de resíduos tóxicos na alimentação humana, resultando em potente risco à saúde, especialmente associado ao câncer humano (DALVI E MCGOWAN, 1984). Enormes prejuízos econômicos são decorrentes da utilização de alimentos contaminados por estas substâncias tóxicas, em particular as aflatoxinas, sendo capazes de prejudicar praticamente todos os parâmetros de produção, ocasionar imunossupressão e alterar o mecanismo de coagulação sanguínea da ave (HOERR, 1991). Em um mercado altamente competitivo, é uma questão de sobrevivência à avicultura brasileira, a minimização dos custos, o diagnóstico dos riscos e controle dos pontos críticos ao longo de todo o processo de fabricação das dietas, a fim de obter uma ótima eficiência das aves, que irão transformar estas dietas em um produto final. Para atingir este objetivo é necessário, além de uma formulação adequada, conhecer a qualidade da matéria prima, tendo o controle completo dos processos de fabricação e armazenagem na fábrica, embalagem, transporte para a granja até a dieta chegar ao comedouro e ser ingerida pela ave. No Brasil, por apresentar um clima tropical úmido, especialmente na região sul, que apresenta um clima subtropical, há um favorecimento ao desenvolvimento fúngico e produção de micotoxinas nas matérias primas e dietas animais, especialmente o milho, que é um importante ingrediente utilizado na elaboração das dietas e que pode contaminar-se em diversas fases de produção, desde a lavoura até a granja. Na avicultura em algumas integrações, as dietas permanecem estocadas por vários dias dentro da granja e, muitas vezes, essas são submetidas a condições inadequadas de armazenamento. Os dados relacionados aos fatores ambientais, especialmente temperatura e umidade relativa do ambiente, tempo de estocagem e principalmente, atividade de água do alimento, são fatores importantes que influenciam o crescimento fúngico e produção de micotoxinas no substrato, tornando-se importantes para o estabelecimento de um programa de prevenção e controle deste agente (ORRIS, 1999).
2.1 Atividade de Água
A água presente nos alimentos pode apresentar-se na forma de molécula livre ou ligada ao substrato. A atividade de água (aw) é um dos fatores intrínsicos dos alimentos e é uma medida qualitativa que possibilita avaliar a disponibilidade de água livre que é suscetível a diversas reações, ao passo que o teor de umidade é uma medida meramente quantitativa, medindo o percentual em peso, de toda água presente no alimento, tanto livre quanto ligada (SCOTT, 1957). Nesses termos, a quantidade de água livre que não se encontra comprometida com as moléculas constituintes do produto, está disponível para as reações físicas, químicas e biológicas (WELTI e VERGARA, 1997), tornando-se o principal responsável pela deterioração dos alimentos. A água ligada interage diretamente com as moléculas constituintes do alimento, não podendo ser removida ou utilizada para qualquer tipo de reação. No caso de um substrato que apresente baixa atividade de água, há interrupção do metabolismo dos microrganismos presentes, inibindo o seu desenvolvimento ou reprodução. O princípio da atividade de água consiste na aw é a pressão parcial de água na amostra (P) ou a pressão de vapor da solução (soluto+solvente), sobre a pressão de vapor na água pura (solvente), em temperatura constante (P°), ambos à mesma temperatura. (SCOTT, 1957). Em temperatura constante, existe uma relação entre aw de um alimento e a umidade relativa de equilíbrio (URE) do ar (expresso em porcentagem) no ambiente fechado em que se encontra e, portanto é sempre cem vezes maior que o valor de aw (aw = ERH/100). A atividade de água ou URH é um dos parâmetros mais importantes na conservação de alimentos, tanto no aspecto biológico como nas transformações físicas. Dessa forma, podem ser previstas reações de oxidação lipídica, escurecimento não enzimático, atividade enzimática, desenvolvimento de microrganismos, assim como o comportamento de misturas de alimentos com diferentes valores de atividade de água e sistemas de embalagens (NETO, 1976). Na literatura é utilizado tanto o termo umidade quanto atividade de água, para se
referir à quantidade de água presente no alimento (WELTI, 1997), sendo freqüente pensar que a maior estabilidade do alimento está no controle de umidade mínima. No entanto, segundo Rockland e Nishi apud Welti (1997), a questão citada anteriormente pode ser aplicável a uma grande quantidade de produtos. Entretanto, porém em outros, tem sido observado que há um intervalo ótimo de umidade, não sendo necessariamente associado com níveis mínimos. O conteúdo de umidade pode ser utilizado com fator indicativo de propensão à deterioração ou contaminação do alimento. Entretanto, tem sido observado que diferentes alimentos com o mesmo conteúdo de umidade podem apresentar diferenças na estabilidade. Assim, o valor da umidade é insuficiente para indicar a perecibilidade do produto, já que não leva em conta a interação da água com outros componentes do alimento (WELTI, 1997). Desde a introdução do conceito de atividade de água, há mais de 40 anos, este tem sido amplamente utilizado na preservação de alimentos, servindo para melhorar os processos e elaborar novos produtos (WELTI, 1997). Também tem sido utilizado em estudos da avaliação fisiológica dos principais microrganismos, correlacionando com o potencial de crescimento e a atividade metabólica destes (GOULD, 1985). Segundo Troller e Scott (1992), a atividade de água afeta os atributos e as características dos alimentos e é utilizada no controle dos fatores estabilizantes, como as reações enzimáticas e não enzimáticas, a oxidação lipídica e como parâmetro de crescimento microbiológico, demonstrado na Figura 1 (VAN DEN BERG; BRUIN, 1981). Segundo estes autores, os microrganismos podem ser categorizados com respeito à sua capacidade de crescimento e produção de metabólitos, devido às condições limitadas de atividade de água.
parcial de um componente, em equilíbrio com a sua concentração em um sólido, à temperatura constante, representando a umidade em função da atividade de água (SCOTT, 1957). Em geral, o método mais simples para ser obtida a isoterma de sorção de umidade de um alimento é submete-lo a ambientes com umidade relativa controlada, à temperatura constante. Periodicamente, a medida do aumento ou a diminuição do peso é feita até atingir o equilíbrio. As características da isoterma de sorção são aplicadas nos alimentos, influenciando todos os aspectos do processo de secagem e estabilidade durante a estocagem dos produtos (LABUZA et al ., 1970). No caso das dietas de origem animal, elas são classificadas como alimentos semi-úmidos (atividade de água acima de 0,6) e apresentam curvas de isoterma do tipo sigmoidal ou tipo II (LABUZA e BELL, 2000). Outra possibilidade da análise de atividade de água é permitir uma avaliação do crescimento de microorganismos. A análise de atividade de água já vem sendo aplicada na avicultura, no controle de patógenos como Salmonella sp. (OPARA et al. , 1992), (MATTICCK et al. , 2001), (HAYES et al. , 2000), S. Enteritidis e S. Typhimurium (HIMATHONGKHAM et al. , 1999), Campylobacter sp. e E.coli (Industry Summary, 2002). Recentes trabalhos vêm sendo elaborados no controle de Aspergillus flavus através da atividade antifúngica (trans-2-hexagonal), considerando a atividade de água como importante fator (GARDINI et al. , 2001). Também tem sido investigado o potencial de formação de toxinas como fumonisinas, em diferentes valores de atividade de água, determinados pelo aparelho Thermoconstanter Novasina TH 200 (MARIN et al. , 1999), sendo este o mesmo equipamento que foi utilizado na dissertação. Beauchat (1981) comenta sobre a influência da atividade de água na estabilidade microbiana. Segundo Bell e Labuza (1992), para muitos alimentos o crescimento microbiano é prevenido com atividade de água entre 0,6-0,7. A Tabela 1, demonstra a aw mínima para o crescimento de diversos microrganismos e produção de toxinas.
Tabela 1 - Valores mínimos de atividade de água (aW) para o crescimento e produção de toxina de patógenos de importância alimentar.
Microrganismos aW para crescimento aW para produção de toxinas Clostridium botulinum (tipo E) 0,95-0,97 0, Clostridium botulinum (tipo A) 0,93-0,95 0,94-0, Clostridium perfringens 0,93-0, Salmonella sp. 0,92-0, Staphylococcus aureus 0,86 0,87-0,90 (enterotoxina A) P. veridicatum 0,83 0,83-0,86 (ocratoxina A) A. parasiticus 0,82 0, Penicilliumm cyclopium 0,81- 0,85 0,87-0,90(ocratoxina) A. flavus 0,78-0,80 0,83-0,87 (aflatoxina) A. ochraceus 0,77-0,83 0,83-0,87 (ocratoxina A) Bactérias halofílicas 0, Bolores xerofílicos 0, Fungos osmofílicos 0, Fonte: adaptado por Beauchat, 1981.
A análise de atividade de água fornece valores que permitem maior controle de microrganismos na matéria-prima e produtos industrializados de origem animal, especialmente os agentes que assumem importância em termos de saúde pública como Clostridium botulinum , Staphylococcus aureus , Salmonella sp., fungos toxigênicos, dentre outros. Cada microrganismo tem um valor ótimo de aw onde se verificará o crescimento e a produção de toxinas. O comportamento microbiano frente à aw quanto à disponibilidade de água livre é extremamente variável, sendo as bactérias mais exigentes, em relação aos fungos e as leveduras. Os substratos com teor de atividade de água inferior a 0,6 estão dificilmente propícios ao crescimento microbiano e, a partir de 0,65, inicia a proliferação de microrganismos específicos, sendo que até 0,75, somente algumas bactérias halófitas, leveduras e fungos xerofílicos podem se desenvolver. Segundo Gock et al. (2003), que estudaram o efeito da aw, do pH e da temperatura de germinação e crescimento de alguns fungos xerofílicos, o valor mínimo de aw para a germinação é de 0,7. Diante dos valores apresentados na Tabela 1, é possível generalizar que a aw menor que 0,90 inibe usualmente o crescimento da maioria das bactérias patogênicas, com exceção do S. aureus que pode crescer a 0,86 aw, em condições de aerobiose. A
