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Efeito do tratamento térmico sobre os resíduos de antibióticos β-lactâmicos

POR TIAGO TOMAZI

E MARCOS VEIGA SANTOS

MARCOS VEIGA DOS SANTOS

EM 28/03/2011

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Nos últimos anos, a ocorrência de resíduos de antibióticos no leite tem sido um dos grandes desafios impostos à indústria de alimentos no mundo, especialmente a de produtos lácteos. O uso de antibióticos no tratamento de infecções intramamárias os devidos cuidados pode levar ao ocorrência de de resíduos no leite, especialmente quando o período de carência não for respeitado. Estes resíduos podem ser tóxicos e perigosos para a saúde humana, podendo causar reações alérgicas e resistência à antibioticoterapia. Além disto, representam problemas tecnológicos para a produção industrial, pois afetam os processos de fermentação bacteriana nos derivados lácteos, tais como queijos e iogurtes.

Os antibióticos β-lactâmicos (penicilinas e cefalosporinas) formam o grupo de drogas antimicrobianas mais utilizadas para a prevenção e tratamento de mastite e outras infecções bacterianas em vacas leiteiras. Os resíduos de antibióticos no leite podem ser a própria droga ou produtos da metabolização da droga. Tais compostos podem, portanto, degradar dependendo de vários fatores que normalmente afetam sua estabilidade. Dentre estes fatores, a temperatura é um dos mais importantes, pois afeta a decomposição de tais moléculas nas diferentes soluções antimicrobianas.

A cinética de degradação de uma solução química como resultado do efeito do aumento da temperatura sob um determinado tempo é definida pela equação de Arrhenius. Além disso, a ordem da reação estabelece uma relação entre a taxa de concentração e de degradação de cada composto. A partir desta cinética, modelos de previsão de degradação de resíduos têm sido desenvolvidos para estimar as perdas de concentração de compostos antimicrobianos em termos de tempo e temperatura.

Atualmente, a combinação da metodologia de cromatografia líquida com diferentes detectores levou ao desenvolvimento de um sistema de detecção e quantificação amplamente aplicável para análise de resíduos de β-lactâmicos em alimentos de origem animal, incluindo leite. Tal sistema é capaz de detectar quantidades relativamente pequenas de um composto alvo, aumentando assim a sensibilidade do procedimento. Isto torna esta metodologia eficaz para determinação da degradação térmica de resíduos de antibióticos no leite.

Se o leite chegar à indústria de laticínios com resíduos de β-lactâmicos, estes podem sofrer degradação durante os procedimentos de pasteurização e esterilização. Um estudo recente buscou avaliar o efeito de temperaturas crescentes na concentração de resíduos de 10 antibióticos β-lactâmicos no leite usando a metodologia de cromatografia a líquido de alto desempenho (HPLC). Desta forma, foi possível determinar modelos de cinética de degradação, para posteriormente, calcular as perdas de concentração dos resíduos químicos que ocorrem por meio do processamento térmico convencional do leite.

Neste experimento, antibióticos β-lactâmicos foram intencionalmente adicionados ao leite e as amostras foram então divididas em alíquotas e encubadas em banho-maria para avaliar o efeito de diferentes temperaturas (60, 70, 80, 90 e 100 ° C) sobre o tempo de aquecimento. A Tabela 1 apresenta os antibióticos e os tratamentos térmicos utilizados neste estudo.

Tabela 1: Tratamentos térmicos (temperatura e combinações de tempo) usados para avaliar a degradação dos β-lactâmicos



A metodologia possibilitou observar que o efeito do tempo de tratamento térmico sobre a degradação dos β-lactâmicos foi altamente significativa em todos os casos. Os maiores níveis de degradação dos antibióticos foram observados quando o tempo de aquecimento foi prolongado e a temperatura elevada.

A Tabela 2 mostra as meias-vidas dos antibióticos β-lactâmicos no leite estimadas por meio de equações cinéticas nas temperaturas avaliadas. Esta tabela também apresenta os parâmetros cinéticos com os valores de energia de ativação (Ea) e frequência de colisão (LnA) de cada substância, as quais foram calculadas através da equação de Arrhenius.

Tabela 2: Meias-vidas (min) e parâmetros cinéticos para os antibióticos β-lactâmicos no leite em diferentes temperaturas



O comportamento de estabilidade observado em cada antibiótico pode ser explicado pelos parâmetros cinéticos de LnA e Ea obtidos pela equação de Arrhenius. A energia de ativação alta indica que é necessário mais tempo para atingir o estado de ativação das moléculas, portanto, de degradação. Somado a isso, ocorre um aumento na frequência de colisão (LnA) entre as moléculas dos antibióticos, o que acelera a velocidade da reação de degradação, uma vez que, as moléculas atingem a Ea.

As penicilinas demonstraram meias-vidas mais longas que as cefalosporinas, indicando uma maior instabilidade das cefalosporinas. Dentre o grupo das cefalosporinas, a cefapirina, cefoperazone e a cefuroxima foram as que apresentaram meias-vidas mais curtas aos 100°C (6, 4, e 5 minutos, respectivamente).

Ainda neste experimento, foi possível estimar o percentual de degradação de cada antibiótico após sofrerem tratamentos térmicos convencionais utilizados nas indústrias de laticínios: pasteurização lenta (63°C por 30 minutos); pasteurização rápida (72°C por 15 segundos); esterilização (120°C por 20 minutos); e UHT (ultra high temperature; 140°C por 4 segundos). Os resultados indicaram que a pasteurização rápida não ocasionou reduções significativas nos níveis residuais das substâncias testadas. Por outro lado, o processo de pasteurização lenta levou a reduções nas cefalosporinas entre 22,1% (cefuroxima) e 42,1% (cefapirima). Ambos compostos contêm ligações éster que são instáveis em meios biológicos. Isso poderia explicar os índices altos de degradação observados nestes dois antibióticos em baixa temperatura (63°C), quando comparados a outros compostos.

O processo de esterilização do leite foi o método que apresentou melhores resultados na degradação dos antibióticos β-lactâmicos. As taxas de degradação para as penicilinas variaram de 47,6% (amoxicilina) a 84% (ampicilina). As cefalosporinas apresentaram taxas melhores de degradação que as penicilinas, com índices acima de 90% em todos os casos, exceto para o cefquinome (79,9%). Níveis de degradação de 100% foram, inclusive, observados para o cefoperazone e para a cefuroxima. O processo de esterilização UHT levou aos menores níveis de degradação, onde os resultados mais significativos foram observados para o cefoperazone (16,8%) e cefuroxima (8,6%).

Os processamentos térmicos convencionais aplicados no leite apresentaram reduções menores na concentração dos antibióticos β-lactâmicos que os tratamentos avaliados neste estudo, exceto na esterilização a 120°C por 20 minutos. Estes resultados confirmam que a maioria dos tratamentos térmicos utilizados na indústria de laticínios não impede que resíduos de antimicrobianos β-lactâmicos chegue à mesa dos consumidores.

Desta forma, é necessário que medidas preventivas sejam aplicadas durante a produção primária, em especial o respeito ao período de carência, para evitar potenciais riscos à saúde e garantir a segurança alimentar dos consumidores.

Fonte: Roca et al.; J. Dairy Sci. 94 :1155-1164, 2011.

TIAGO TOMAZI

Médico Veterinário e Doutor em Nutrição e Produção Animal
Pesquisador do Qualileite/FMVZ-USP
Laboratório de Pesquisa em Qualidade do Leite
Endereço: Rua Duque de Caxias Norte, 225
Departamento de Nutrição e Produção Animal-VNP
Pirassununga-SP

MARCOS VEIGA SANTOS

Professor Associado da FMVZ-USP

Qualileite/FMVZ-USP
Laboratório de Pesquisa em Qualidade do Leite
Endereço: Rua Duque de Caxias Norte, 225
Departamento de Nutrição e Produção Animal-VNP
Pirassununga-SP 13635-900
19 3565 4260

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SILVIO CARLOS PICARELLI

INDAIATUBA - SÃO PAULO - INDÚSTRIA DE INSUMOS PARA LATICÍNIOS

EM 14/06/2011

Professor parabens pelo trabalho, tenho duas perguntas;


1 - Dentro dos percentuais encontrados, como devemos proceder para transformar em estes em LMRs (limite máximo de rer]síduo), como pede a legislação de lacteos.





2- Como devo proceder para analisar resíduos de antibióticos em leite recém ordenhado, utilizando kit rápido para detecção (enzimático), pois percebo que em muitos casos o resultado é   e após algum tempo, ou após aquecimento da amostra o resultado passa a ser negativo (existe algum outro interferente neste caso, como antigenos ou outras vacinas).


Silvio Picarelli


Indaiatuba - SP
JOÃO JOSÉ ANDRADE

LORENA - SÃO PAULO - CONSULTORIA/EXTENSÃO RURAL

EM 16/04/2011

Professor meus parabens pelo artigo.
Toda terapia de vaca seca preconiza a aplicação do antibiótico no ato da secagem. Mais se o produtor tiver dados da célula somática individual e ou fizer o CMT e constatar que o animal a ser secado tem um índice alto de mastite subclinica, não seria prudente acrescentar alem do antibiótico nos tetos algumas injeções conforme o nível da mastite subclinicas?

<b>Resposta do autor:</b>

Prezado João José Andrade,

Considerando que o tratamento de vaca seca tem maior taxa de cura que durante a lactação e que o antibiótico permanecerá na glândula por pelo menos 40 dias, eu não recomendaria associação de injetável e intramamário na secagem. A não se que seja uma vaca com histórico de mastite crônica e que tenha sido feita a identificação do agente causador.

Atenciosamente,

Marcos Veiga
PAULO SERGIO RUFFATO PEREIRA

RIO BONITO - RIO DE JANEIRO

EM 03/04/2011

Dr. Marcos bem colocado o artigo, que creio contou com a participação de seu orientado Tiago, que veio ratificar a necessidade e exigência do MAPA, através da IN 51/02 de controle da materia prima leite in natura, uma vez que fica evidente, que os processos térmicos utilizados pelos laticínios não são suficientes para inativar estes resíduos, levando em cosideração que Leite de consumo direto 70% é UHT e 30% pasteurizado, sendo para industrilaização de derivados, a maioria é pasteurização lenta ou rápida e uma pequena parte é esterilização ou concentração e secagem à ar quente.
Demostra ainda a preocupação quanto ao "destino" a ser dado a essa materia prima, quando em análise de seleção e recepção é constatado pelos metódos de detecção em Industrias de Laticínios, sendo impedida é claro para consumo direto ou industrialização, bem como para alimentação animal, pelos motivos de risco aos seres humanos e animais, pelo efeito acumulativo nos organismo, levando a criar resistência ou microorganismos resistentes, comprometendo a futuros tratamentos com antibíoticos, porisso o destino deste leite é "condenação total", tanto à nivel de industria, sendo impedido até para "alimentação animal".
Aproveitando a oportunidade, quero colocar a necessidade de combater a automedicação(sem prescrição, acompanhamento e controle), tanto humana, quanto principalmente animal, observando o período de carência de cada droga(segundo o fabricante em bula), para o aproveitamento do leite pelo produtor.

<b>Resposta do autor:</b>

Prezado Paulo Sergio Ruffato Pereira

Obrigado pela participação e pelas colocações. Concordo inteiramente com a necessidade o uso prudente e absolutamente técnico dos antibióticos, para reduzir o risco de resistência. Temos trabalhado com pesquisas nesta área para levantamento da situação da resistência aos antibióticos usados nas fazendas leiteiras, mas ainda não temos os resultados concluídos.

Sobre a destinação do leite, também concordo que não existe procedimento tecnológico para aproveitamento deste leite e que deve ser destinado adequadamente para tratamento de dejetos.

Atenciosamente, Marcos Veiga