RESUMEN

AIMS: To gather data on agricultural practices in organic farms in Sao Paulo, Brazil, and evaluate their relationship with the microbiological characteristics of samples collected along the production chain. METHODS AND RESULTS: Practices data were based on field observations and interviews with farmers in 10 selected organic lettuce producing farms. Counts of Enterobacteriaceae and surveys for Salmonella were performed in samples of lettuce (before and after washing), fertilizers, irrigation and washing water, all collected in the same farm. Water samples were also tested for total coliforms and generic Escherichia coli. Isolated Enterobacteriaceae were identified by MALDI-TOF MS. Contamination of lettuce was influenced by some agricultural practices: chicken manure-based fertilization resulted in higher Enterobacteriaceae counts in lettuce when compared to other types of manure, whereas pre-washed lettuces presented lower microbial counts than non-pre-washed samples. Salmonella was detected in one lettuce sample by qPCR. Escherichia coli was detected in all irrigation water samples. All sample types contained Enterobacteriaceae species commonly reported as opportunistic human pathogens. CONCLUSIONS: The data highlight the need for improvement in the good agricultural practices in the studied farms. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: This study provides information on agricultural practices and microbiological characteristics of organic lettuce, contributing to the development of more accurate risk assessments.

Asunto(s)

RESUMEN

Dados de vigilância epidemiológica apontam uma crescente associação entre o consumo de hortaliças e surtos de origem alimentar. São inúmeras as fontes de contaminação aos quais os vegetais estão sujeitos ao longo da cadeia produtiva. Estudos sugerem que práticas agrícolas, como o uso de adubo constituído por esterco animal e água de irrigação não tratada, podem aumentar o risco de contaminação por micro-organismos patogênicos. Com as restrições ao uso de pesticidas sintéticos no sistema orgânico de produção agrícola, agentes de controle biológico, como Bacillus thuringiensis (Bt) desempenham um importante papel para a garantia da produtividade. No entanto, recentemente, a segurança do uso de Bt passou a ser questionada em função da possibilidade de produzir enterotoxinas. Este estudo teve por objetivos levantar dados sobre práticas adotadas no cultivo de hortaliças orgânicas no Estado de São Paulo, Brasil e sobre as características microbiológicas de fertilizantes, água de irrigação, água de lavagem e alfaces nas etapas pré e pós-colheita, assim como avaliar a persistência e interações entre Bt e Salmonella em hortaliças, visando contribuir para avaliações de risco microbiológico mais adequadas. Na primeira parte do estudo, dez propriedades de cultivo orgânico certificadas foram visitadas para a obtenção de dados sobre práticas adotadas e para a coleta de amostras para análise microbiológica. As amostras foram submetidas à enumeração e identificação (gênero e espécie) de Enterobacteriaceae; pesquisa de Salmonella spp. por método convencional e qPCR; e enumeração de coliformes totais e Escherichia coli nas amostras de água. Na segunda fase da pesquisa, avaliou-se a persistência e as interações entre Bt e Salmonella Montevideo no pré e pós-colheita de espinafres. Por fim, bactérias epifíticas isoladas de hortaliças foram testadas quanto a capacidade de inibir bactérias do grupo Bacillus cereus e cepas de Salmonella enterica. As contagens de Enterobacteriaceae variaram de <1 a 7,2 ± 0,1 log UFC/g nos fertilizantes, de 4,1 ± 0,3 a 5,6 ± 0,3 log UFC/g nas alfaces coletadas nos canteiros, de 2,9 ± 0,6 a 5,3 ± 0,5 log UFC/g nas alfaces lavadas, de <1 a 3,5 ± 0,1 log UFC/mL nas amostras de água de irrigação e de <1 a 3,0 ± 0,3 log UFC/mL nas amostras de água de lavagem. Salmonella não foi isolada por cultivo em placa, mas foi detectada por qPCR em uma amostra de alface orgânica lavada. Utilizando MALDI-TOF MS, 45 espécies pertencentes a 24 gêneros bacterianos foram identificadas na cadeia produtiva de hortaliças orgânicas. Bt foi capaz de persistir nas folhas de espinafre nas etapas pré e pós-colheita e afetou a persistência de Salmonella durante o cultivo, mas não durante o armazenamento pós-colheita a 12 ºC. Não foi observada tendência de germinação dos esporos de Bt após a aplicação nos espinafres, reduzindo assim a possibilidade de multiplicação e produção de enterotoxinas. A bactéria epifítica Pseudomonas chlororaphis, isolada de hortaliça, foi capaz de inibir membros do grupo Bacillus cereus, incluindo cepas patogênicas e Bt em testes in vitro, sugerindo uma barreira biológica para o controle da multiplicação destes micro-organismos. Este estudo traz importantes informações sobre a segurança microbiológica de hortaliças orgânicas e de práticas agrícolas, evidenciando a importância de boas práticas para a promoção do alimento seguro. Os resultados constituem uma importante contribuição para o desenvolvimento de modelos de avaliação de risco microbiológico e prevenção de surtos de origem alimentar

Epidemiological surveillance data indicate a growing association between vegetable consumption and food-borne outbreaks. There are numerous sources of contamination to which plants are subjected throughout the production chain. Studies suggest that agricultural practices such as the use of manure fertilizer and untreated irrigation water may increase the risk of contamination by pathogenic microorganisms. With the restrictions on the use of synthetic pesticides in the organic farming system, biological control agents such as Bacillus thuringiensis (Bt), play an important role in ensuring productivity. However, the safety of Bt has recently been questioned due to the possibility of producing enterotoxins. This study aimed to gather information about the agricultural practices employed in the organic vegetables production fields and the microbiological characteristics of fertilizer, irrigation water, wash water, and lettuces in pre and post-harvest stages, and to evaluate the persistence and interactions between Bt and Salmonella on leafy greens, aiming to contribute for more adequate microbiological risk assessments. In the first part of the study, ten certified organic farms were visited to collect data on the farming practices and for collection of samples for microbiological evaluations. The samples were submitted to Enterobacteriaceae enumeration and identification (genus and species); Salmonella spp. by conventional method and qPCR; and enumeration of total coliforms and Escherichia coli in water samples. In the second part of the study, the persistence and interaction between Bacillus thuringiensis subsp Aizawai (Bt) and Salmonella Montevideo in the pre and post-harvest of spinach were evaluated. Finally, epiphytic bacteria isolated from vegetables were tested for their ability to inhibit growth of Bacillus cereus group members and Salmonella strains. Enterobacteriaceae counts ranged from <1 to 7.2 ± 0.1 log CFU/g in fertilizers, from 4.1 ± 0.3 to 5.6 ± 0.3 log CFU/g in lettuces collected from the fields, from 2.9 ± 0.6 to 5.3 ± 0.5 log CFU/g in washed lettuces, <1 to 3.5 ± 0.1 log CFU/mL in irrigation water and <1 to 3.0 ± 0.3 log CFU/mL in wash water. Salmonella was not isolated by plating but it was detected by qPCR in one sample of washed organic lettuce. Using MALDI-TOF MS, 45 species belonging to 24 bacterial genera were identified in the organic vegetable production chain. Bt was able to persist on pre and post-harvest of spinach and affected Salmonella persistence during cultivation, but not during the storage at 12 ºC. Bt spores showed no tendency to germinate during pre-harvest of spinach, thus reducing the probability of growth and production of enterotoxins. The epiphytic bacterium Pseudomonas chlororaphis isolated from one vegetable sample was able to inhibit members of the Bacillus cereus group, including pathogenic strains and Bt in in vitro tests, suggesting a biological barrier to control the multiplication of these microorganisms. These studies provide important information about the microbiological safety of organic vegetables and agricultural practices, highlighting the importance of good practices for the promotion of safe food. These data are fundamental for the development of microbiological risk assessment models and prevention of foodborne outbreaks

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