Detection of enterotoxins produced by B. cereus through PCR analysis of ground and roasted coffee samples in Rio de Janeiro, Brazil

Abstract

Coffee is one of the most appreciated drinks in the world. Coffee ground is obtained from the fruit of a small plant that belongs to the genus Coffea. Coffea arabica and Coffea canephora robusta are the two most commercially important species. They are more commonly known as arabica and robusta, respectively. Two-thirds of Coffea arabica plants are grown in South and Central America, and Eastern Africa - the place of origin for this coffee species. Contamination by microorganisms has been a major matter affecting coffee quality in Brazil, mainly due to the harvesting method adopted. Brazilian harvests are based on fruits collected from the ground mixed with those that fall on collection cloths. As the Bacillus cereus bacterium frequently uses the soil as its environmental reservoir, it is easily capable of becoming a contaminant. This study aimed to evaluate the contamination and potential of B. cereus enterotoxin genes encoding the HBL and NHE complexes, which were observed in strains of ground and roasted coffee samples sold in Rio de Janeiro. The PCR (Polymerase Chain Reaction) results revealed high potential of enterotoxin production in the samples. The method described by Speck (1984) was used for the isolation of contaminants. The investigation of the potential production of enterotoxins through isolates of the microorganism was performed using the B. cereus enterotoxin Reverse Passive Latex Agglutination test-kit (BCET-RPLA, Oxoid), according to the manufacturer’s instructions. The potential of enterotoxin production was investigated using polymerase chain reaction (PCR) methods for hblA, hblD and hblC genes (encoding hemolysin HBL) and for nheA, nheB and nheC genes (encoding non-hemolytic enterotoxin - NHE). Of all the 17 strains, 100% were positive for at least 1 enterotoxin gene; 52.9% (9/17) were positive for the 3 genes encoding the HBL complex; 35.3% (6/17) were positive for the three NHE encoding genes; and 29.4% (5/17) were positive for all enterotoxic genes.

O café é uma das bebidas mais apreciadas no mundo. Os grãos de café são obtidos a partir do fruto de uma pequena planta que pertence ao gênero Coffea. Coffea arabica e Coffea canephora robusta são as duas espécies de maior importância comercial. Eles são mais comumente conhecidos como arábica e robusta, respectivamente. Dois terços das plantas de Coffea arabica são cultivados na América do Sul e Central e África Oriental (o local de origem desta espécie de café). A contaminação com micro-organismos tem sido um dos principais fatores que afetam a qualidade do café, devido ao método de colheita adotado no Brasil. As safras brasileiras são realizadas mediante a mistura à base de frutas colhidas no chão com aquelas que caem sobre panos. Como a bactéria Bacillus cereus frequentemente usa o solo como um reservatório de meio ambiente, é facilmente capaz de se tornar um contaminante. Este estudo teve como objetivo avaliar a contaminação e o potencial de genes que codificam a enterotoxina B. cereus e os complexos HBL e NHE, que foram observados em cepas de amostras de café torrado e moído comercializado no Município do Rio de Janeiro. Os resultados de PCR revelaram o alto potencial de produção de enterotoxinas em amostras. O método descrito por Speck (1984) foi utilizado para o isolamento de contaminantes de solo e de café torrado. A investigação do potencial de produção de enterotoxinas por isolados dos microrganismos foi realizada através do enterotoxina B. cereus reversa passiva em látex kit de teste de aglutinação (BCET-RPLA, Oxoid), de acordo com instruções do fabricante. O potencial de produção de enterotoxinas foi investigado através de reação em cadeia da polimerase (PCR) para os genes hblA, hblD e hblC (que codifica a hemolisina BL) e para os genes nheA, nheB e nheC (codificador da enterotoxina não hemolítica - NHE). Do total de 17 cepas, 100% foram positivas para pelo menos um gene da enterotoxina, 52,9% (17/09) foram positivas para os três genes que codificam o complexo HBL, 35,3% (17/06) foram positivas para os três genes da NHE e 29,4% (17/05) foram positivas para todos os genes enterotoxigênicas.