A avaliação quantitativa de risco microbiano (QMRA) para o consumo de leite em pó reconstituído em diferentes cenários.
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Membros da banca
Bruna Maria Salotti de Souza
Leonardo do Prado Silva
Leonardo do Prado Silva
Resumo
Bacillus cereus é um microrganismo de grande relevância para a indústria de laticínios
em função de sua patogenicidade, potencial deteriorante e capacidade de formar esporos
resistentes a agentes químicos e físicos, favorecendo sua persistência ao longo da cadeia
produtiva de laticínios. Em produtos como o leite em pó, processos térmicos subletais,
incluindo pasteurização e evaporação, podem induzir a ativação de esporos,
possibilitando sua germinação e multiplicação sob condições favoráveis. Dada a
importância do leite para a segurança nutricional e a economia brasileira, a aplicação de
ferramentas como Avaliação Quantitativa de Risco Microbiológico (QMRA) é
fundamental para mensurar o impacto desse patógeno na saúde pública e subsidiar
estratégias de mitigação de riscos. Nesse contexto, foi desenvolvido um modelo de
QMRA com o objetivo de descrever o efeito das operações unitárias do processamento
de leite em pó sobre o comportamento de B. cereus e estimar o risco associado ao
consumo do produto em relação às síndromes emética e diarreica. O modelo foi
construído a partir de dados da literatura sobre prevalência, sobrevivência, crescimento,
esporulação e germinação de B. cereus (esporos e células vegetativas) em diferentes
matrizes lácteas e condições térmicas, integrando padrões de consumo populacionais para
execução de simulações de Monte Carlo no software @Risk. A partir dos dados de saída
foi elaborado um modelo de exposição, um modelo dose-resposta e estimado o número
de anos de vida perdidos por comorbidade e morbidade [Disability-adjusted life years
(DALY’s)] associados a toxinfecção por B. cereus. Os resultados demonstraram que,
apesar da variabilidade nas concentrações estimadas de células vegetativas ao longo das
etapas produtivas, a contaminação final do produto não foi influenciada pelos diferentes
desenhos industriais avaliados. Sendo que após o armazenamento, estimou-se uma
contaminação total média de 1,97 log₁₀ UFC·g⁻¹ e percentil 95% de 4,18 log₁₀ UFC·g⁻¹
de B. cereus no leite em pó. Após a reconstituição para consumo, os aquecimentos por
chama ou em micro-ondas demonstram maior potencial de redução da carga microbiana
em comparação aos demais cenários de preparo, sem diferença estatisticamente
significativa entre estes dois métodos (p < 0,05). Não foram estimados níveis
significativos da toxina cereulida, de modo que os DALYs calculados se referem
exclusivamente à morbidade associada a surtos diarreicos. Os valores médios foram
inferiores a 4×10⁻⁴ DALYs por 100.000 consumidores em todas as faixas etárias, tanto na
população global quanto na brasileira. Os maiores valores de DALYs foram observados
entre adolescentes brasileiros de 15 a 19 anos e crianças de 5 a 11 anos em nível global,
mesmo a maior probabilidade de exceder a dose tóxica tendo sido estimada para idosos
de 75 a 79 anos em nível global (0,36%) e adultos brasileiros de 50 a 54 anos (0,15%). A
análise de sensibilidade indicou como principais fatores de contribuição para a variância
dos resultados foram: A quantidade de alimento contaminado consumido, a proporção de
indivíduos sintomáticos e a temperatura de secagem do leite em pó, podendo este último
ser avaliado como um possível ponto crítico de controle na cadeia produtiva do leite em
pó em trabalhos futuros.
Abstract
Bacillus cereus is a microorganism of major relevance for the dairy industry due to its
pathogenicity, spoilage potential, and ability to form spores resistant to chemical and
physical agents, thereby advance its persistence throughout the dairy production chain. In
products such as powdered milk, sublethal thermal processes, including pasteurization
and evaporation, may induce spore activation, enabling germination and multiplication
under favorable conditions. Given the importance of milk for food and nutrition security
and the Brazilian economy, the application of tools such as Quantitative Microbial Risk
Assessment (QMRA) is essential to quantify the impact of this pathogen on public health
and to support risk mitigation strategies. In light of this, a QMRA model was developted
to describe the effect of unit operations during powdered milk processing on the behavior
of B. cereus and to estimate the risk associated with the product consumption regarding
emetic and diarrheal syndromes. The model was built based on literature data about the
prevalence, survival, growth, sporulation, and germination of B. cereus (spores and
vegetative cells) in different dairy matrices and under various thermal conditions,
integrating population consumption patterns to perform Monte Carlo simulations using
the @Risk software. Using the model outputs, an exposure model and a dose–response
model were developed, and the number of disability-adjusted life years (DALYs)
associated with morbidity and comorbidity attributable to B. cereus toxin-mediated
foodborne illness was estimated. The results showed that, despite variability in the
estimated concentrations of vegetative cells throughout the production stages, the final
contamination of the product was not influenced by the different industrial designs
evaluated. Since after storage, a mean total contamination of 1.97 log₁₀ CFU·g⁻¹ and a
95th percentile of 4.18 log₁₀ CFU·g⁻¹ of B. cereus in powdered milk were estimated. After
reconstitution for consumption, heating by flame or microwave showed a greater potential
for microbial load reduction compared to other preparation scenarios, with no statistically
significant difference between these two methods (p < 0.05). No significant levels of the
toxin cereulide were estimated; therefore, the calculated DALYs refer exclusively to
morbidity associated with diarrheal outbreaks. Mean values were lower than 4 × 10⁻⁴
DALYs per 100,000 consumers across all age groups, both in the global population and
in Brazil. The highest DALY values were observed among Brazilian adolescents aged 15
to 19 years and children aged 5 to 11 years at the global level, even though the highest
probability of exceeding the toxic dose was estimated for elderly individuals aged 75 to
79 years globally (0.36%) and Brazilian adults aged 50 to 54 years (0.15%). Sensitivity
analysis indicated that the main contributors to output variance were the amount of
contaminated food consumed, the proportion of symptomatic individuals, and the
powdered milk drying temperature, which the latter could be considered a potential
critical control point in the powdered milk processing chain in future studies.
Assunto
Microbiologia Preditiva
Palavras-chave
Microbiologia preditiva, QMRA, Intoxicação por Bacillus cereus, Leite em pó, Segurança de alimentos
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