Evolução e características dos amónios quaternários para desinfeção de superfícies

A limpeza e desinfeção de superfícies e ambientes em contacto com os alimentos são essenciais na indústria alimentar e de restauração, a fim de manter um grau de higiene de acordo com os requisitos estabelecidos. Para tal, como parte essencial da implementação de um sistema HACCP, é essencial elaborar, implementar e executar protocolos de limpeza e desinfeção adaptados às necessidades de cada instalação, cujo objetivo é evitar a ocorrência de contaminação físico-química e/ou microbiológica, de modo a garantir a segurança dos alimentos produzidos. Desta forma, é possível evitar casos de intoxicação alimentar, prolongar o prazo de validade dos alimentos e evitar alterações organoléticas.

A fase de conceção dos procedimentos de limpeza e desinfeção desempenha um papel transcendental na realização dos objetivos acima referidos. Os protocolos estabelecidos devem ser bem detalhados, fáceis de aplicar e de controlar e garantir a realização dos objetivos estabelecidos.

Um dos principais aspetos a considerar durante a fase de conceção é a escolha dos produtos utilizados para os protocolos de limpeza e desinfeção, e especialmente os produtos desinfetantes. Existe atualmente uma vasta gama de ingredientes ativos biocidas regulados pelo Regulamento de Produtos Biocidas (UE) 528/2012 (cloro, amónio quaternário, álcoois, glutaraldeído, peróxidos e perácidos, aminas, etc.). Cada uma delas tem certas vantagens e desvantagens associadas que devem ser tidas em conta na escolha dos protocolos de limpeza e desinfeção.

Introdução aos amónios quaternários

Os amónios quaternários são compostos químicos classificados dentro do grupo dos tensioativos catiónicos. A sua estrutura geral compreende uma porção catiónica composta de um átomo de nitrogénio ligado a quatro cadeias alquílicas (parte funcional da molécula) e um átomo de halogéneo (geralmente cloro).

Foram desenvolvidos em 1916 por Jacobs e Heidelberg [1], que já realçaram as suas propriedades biocidas, e melhorados em 1935 por Domagk [2], que propôs que a ligação de um grupo alifático ao nitrogénio quaternário melhorasse as propriedades biocidas do composto. Domagk desenvolveu cloreto de alquil dimetil benzilamónio (ADBAC), que é considerado como o amónio quaternário de primeira geração.

Posteriormente, a substituição de um hidrogénio no anel alifático por um grupo etílico deu origem à segunda geração de amónios quaternários. Conhecido como ADEBAC, cloreto de A sua natureza neutra e relativa inocuidade tornam os amónios quaternários um composto ideal para a desinfecção de superfícies e ambientes. Entre as suas principais vantagens encontram-se: alquil dimetil e etilbenzil amónio.

Em 1955, foi criada a terceira geração de amónios quaternários com a combinação de ADBAC e ADEBAC que proporcionaram melhorias na sua atividade biocida e detergente ao mesmo tempo que diminuíram a sua toxicidade.

Melhorias técnicas na síntese química permitiram que a quarta geração de amónios quaternários fosse desenvolvida em 1965. Trata-se de cloreto de alquil dimetil amónio (DDAC) e caracteriza-se por uma eficácia biocida mais elevada do que as gerações anteriores, especialmente evidente em condições de incrustação orgânica e/ou água dura.

A quinta geração de amónio quaternário compreende misturas em diferentes proporções de DDAC e ADBAC para obter uma vasta amplitude de ação contra o número máximo de microrganismos.

Características dos amónios quaternários

• A sua natureza neutra e relativa inocuidade tornam os amónios quaternários um composto ideal para a desinfeção de superfícies e ambientes. Entre as suas principais vantagens encontram-se:
• Amplo espetro bactericida, fungicida e virucida. O seu mecanismo de ação, penetrando e rompendo a membrana citoplasmática, degradando proteínas e ácidos nucleicos e finalmente causando lise celular, confere-lhe excelentes propriedades contra todos os tipos de microrganismos.
• Baixa corrosividade. Não atacam a maioria das superfícies presentes a nível industrial e institucional e o seu manuseamento é relativamente seguro em comparação com o de outros princípios desinfetantes, utilizando sempre as medidas de proteção pertinentes.
• Eficaz mesmo na presença de matéria orgânica, especialmente no caso das últimas gerações de amónios quaternários.
• Poder residual. As suas características físico-químicas significam que, se não forem enxaguadas, permanecem em superfícies e mantêm a sua eficácia desinfetante durante muito tempo.

Algumas das desvantagens que podem ter são as seguintes:

• Incompatibilidade com tensioativos aniónicos o que torna difícil a formulação em conjunto com alguns detergentes.
• Baixa eficácia contra microrganismos formadores de esporos, sendo considerados esporostáticos em vez de compostos esporocidas [3]. A parede de esporulados quando estão em forma vegetativa não é muito permeável aos compostos quaternários, o que dificulta o seu mecanismo de ação.
• Difícil de aplicar em processos que utilizam bombas e sistemas de recirculação, devido à sua tendência para a espuma.
• A sua substantividade em superfícies torna mais difícil a lavagem do que outros desinfetantes. Os regulamentos atuais tornam obrigatória a lavagem das superfícies que vão entrar em contacto com os alimentos, para garantir que não subsistam vestígios de produtos desinfetantes químicos que possam contaminar os alimentos:
  • A nível europeu, as orientações gerais para determinar o Limite Máximo de Resíduos (LMR) nos alimentos são determinadas pelo Regulamento (UE) 396/2005. Para amónios quaternários, os limites estabelecidos pelo Regulamento (UE) 1119/2014 são de 0,1 mg/kg de alimentos (0,01 mg/kg para fórmulas para lactentes e leite em pó). Existem propostas desenvolvidas pelo grupo de trabalho da ECHA para o estabelecimento de transferência de resíduos para os alimentos [4] que, uma vez adaptados os cálculos, nos permitem estabelecer valores de <0,5mg/m2 em superfícies e <0,1mg/L em água de lavagem, como valores-limite equivalentes aos LMR nos alimentos para estes ingredientes ativos biocidas. Estes valores são facilmente alcançados através de um enxaguamento adequado com água após a aplicação do desinfetante.
  • De acordo com os regulamentos da FDA (Código Alimentar 2009: Capítulo 7. Materiais tóxicos ou tóxicos - subparte 204.11 -) os produtos de sanificação e outros desinfetantes químicos aplicados a superfícies de contacto com os alimentos devem cumprir os requisitos especificados nos regulamentos CFR (40 CFR 180.940 Isenções de tolerância para ingredientes ativos e inertes para utilização de formulações antimicrobianas - soluções de sanificação de superfícies de contacto com os alimentos -). Os amónios quaternários estão incluídos nesta lista, sem necessidade de enxaguamento, mas garantindo uma drenagem adequada, em concentrações máximas que vão de 200 a 400 ppm, dependendo dos compostos quaternários utilizados.
• Possibilidade de causar fenómenos de resistência. Embora pouco comum, o uso ou trabalho incorreto em concentrações sub-letais pode levar ao aparecimento de microrganismos tolerantes que tornam necessário aumentar a dosagem e/ou combinar diferentes tipos de biocidas [5].

Conclusões

As amplas vantagens proporcionadas pelos compostos de amónio quaternário fazem deles uma das primeiras opções na conceção de protocolos de limpeza e desinfeção e na escolha de um produto desinfetante para superfícies alimentares, veterinárias ou institucionais (biocidas PT4, PT3 e PT2, respetivamente, no âmbito do Regulamento (UE) 528/2012 sobre Produtos Biocidas).

A fim de responder a todas estas aplicações, PROQUIMIA dispõe de uma vasta gama de produtos desinfetantes à base de amónio quaternário

Referências bibliográficas

[1] W. A. Jacobs, 1916. The Bactericidal properties of the quaternary salts of hexamethyltetramine. I. The problem of the chemotherapy of experimental bacterial infections. J. Exp. Med., 23: 563-568.

[2] G. Domagk, 1935. Eine neue Klasse von Disinfektionsmitteln. Dtsch. Med. Wochschr., 61: 828-832.

[3] Russell A D. Mechanisms of bacterial resistance to biocides. Int Biodeterior Biodegrad. 1995. [4]https://echa.europa.eu/documents/10162/15623299/artfood_draft_guidance_project_en.pdf/0e431edd-3e42-45ac-a797-727ec630fece

[5] S. Langsrud G. Sundheim R. Borgmann‐Strahsen, 2003. Intrinsic and acquired resistance to quaternary ammonium compounds in food‐related Pseudomonas spp.

AUTOR: Dani Calvente