Diagnosis of bovine mastitis: performance of chromogenic medium compared to convencional methods and MALDI-TOF as gold standard technique

dc.contributor.advisorDorneles, Elaine Maria Seles
dc.contributor.co-advisorMian, Gláucia Frasnelli
dc.contributor.co-advisorPereira, Carine Rodrigues
dc.contributor.refereeCerqueira, Monica Maria Oliveira Pinho
dc.contributor.refereePereira, Carine Rodrigues
dc.contributor.refereeMinutti, Ana Flavia
dc.creatorDuarte, Paula Oliveira
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8365929533978917
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-2166-7096
dc.date.accessioned2026-09-11T15:51:49Z
dc.date.issued2026-06-29
dc.description.abstractBovine mastitis is a highly prevalent, multifactorial inflammatory disease affecting the mammary gland of dairy cattle. Brazil has one of the most competitive dairy industries worldwide, and the economic impact of mastitis represents a major challenge for the dairy production chain. The disease negatively affects producers through reduced milk quality and animal welfare, milk discard, and increased expenditures on antimicrobial treatments. The microorganisms most commonly associated with bovine mastitis include Staphylococcus spp. (S. aureus and non-aureus Staphylococcus [NAS]), Streptococcus spp. (S. agalactiae, S. dysgalactiae, S. uberis, among others), coliforms (Escherichia coli, Klebsiella spp., and Enterobacter spp.), and Pseudomonas spp. Accurate identification of these pathogens is essential for guiding antimicrobial use on dairy farms. In the first chapter of this dissertation, we evaluated the diagnostic performance [diagnostic sensitivity (DSe), diagnostic specificity (DSp), and accuracy (Ac)] of a commercial chromogenic culture system (Mamitest, inLab, Brazil) compared with the conventional microbiological culture method recommended by the National Mastitis Council (NMC). Additionally, agreement (Cohen’s kappa coefficient) between two evaluators, one highly experienced in microbiology and one novice was assessed when interpreting the rapid test results. A total of 632 milk samples were analyzed using both diagnostic methods. The evaluation of Ac, DSe, DSp, and inter-observer agreement demonstrated a high level of agreement for most outcomes (Kappa > 0.80). Furthermore, DSe values were satisfactory for the main pathogen groups, particularly Gram-positive bacteria [0.86 (95% CI: 0.82–0.89)], staphylococci [0.88 (95% CI: 0.82–0.93)], and streptococci [0.93 (95% CI: 0.88–0.96)]. In the second chapter, we expanded upon the previous study by comparing both diagnostic methods with a reference standard consisting of bacterial culture and isolation followed by identification using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS). Diagnostic performance was assessed through the calculation of DSe, DSp, and Ac using milk samples cryopreserved at −80°C. In this phase, 526 bacterial isolates were recovered, of which 490 were successfully identified and classified into 61 different species. The chromogenic culture system demonstrated good performance as a screening tool for the major bacterial groups, particularly Gram-positive and Gram-negative organisms. Conventional microbiological culture showed superior performance in species-level differentiation; however, it exhibited only moderate DSe values for some critical pathogens, including S. aureus, non-aureus Staphylococcus, and S. agalactiae. Overall, the results obtained with the evaluated chromogenic culture system support its use as an effective on-farm screening tool for milk samples. This approach can assist dairy producers and veterinarians in making timely treatment decisions, particularly by supporting more judicious antimicrobial use and contributing to antimicrobial stewardship in dairy herds.
dc.description.acaoclimatica1. Agricultura de baixa emissão de carbono
dc.description.acaoclimatica6. Eficiência energética ou inovação ambiental
dc.description.areastematicasdaextensaoMeio ambiente
dc.description.areastematicasdaextensaoSaúde
dc.description.areastematicasdaextensaoTecnologia e produção
dc.description.areastematicasdaextensaoTrabalho
dc.description.concentrationSanidade Animal e Saúde Única
dc.description.notesArquivo retido a pedido da autoria, até setembro de 2027.
dc.description.odsODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
dc.description.odsODS 3: Saúde e bem-estar
dc.description.odsODS 12: Consumo e produção responsáveis
dc.description.odsODS 13: Ação contra a mudança global do clima
dc.description.relatedResearchProjectAvaliação da ferramenta de cultura na fazenda para identificação dos agentes causadores de mastite a fim de reduzir uso indiscriminado de antimicrobianos na fazenda
dc.description.researchLineMedicina Veterinária Preventiva e Saúde Coletiva
dc.description.resumoA mastite bovina é uma doença multifatorial de alta prevalência e de cunho inflamatório que acomete a glândula mamária de fêmeas bovinas. A pecuária leiteira do Brasil é uma das mais competitivas no cenário mundial e os impactos econômicos da doença representam um desafio na cadeia leiteira, causando impactos negativos para a produtor, considerando a perda da qualidade do leite e bemestar do rebanho, o descarte do leite e gastos com antimicrobianos. Os microrganismos mais importantes e frequentemente relacionados com a ocorrência dessa doença são Staphylococcus spp. (S. aureus, Sthaphylococcus não aureus), Streptococcus spp. (S. agalactiae, S. dysgalactiae, S. uberis, entre outros), coliformes (Escherichia coli, Klebsiella spp., e Enterobacter spp.), e Pseudomonas spp. Sua identificação é essencial para determinar a adoção de antimicrobianos na fazenda. No primeiro capítulo desta dissertação, procedeu-se à avaliação do desempenho (sensibilidade - DSe, especificidade - DSp e acurácia - Ac) de um sistema de cultura cromogênica comercial (Mamitest, inLab, Brazil) comparativamente à cultura microbiológica clássica recomendada pelo National Mastitis Council (NMC), bem como a concordância (índice kappa de Cohen) com os resultados obtidos no teste rápido entre dois avaliadores, um com vasta experiência em microbiologia e um iniciante. Um total de 632 amostras de leite foram avaliadas utilizando ambos os métodos diagnósticos. A análise de acurácia, sensibilidade (DSe, DSp) e concordância entre avaliadores com e sem experiência em microbiologia revelou um alto nível de concordância na maioria dos desfechos (Kappa > 0,8). Além disso, os valores de DSe foram satisfatórios para os principais grupos, especialmente de bactérias Gram-positivas [0,86 (IC 95%: 0,82; 0,89)], estafilococos [0,88 (IC 95%: 0,82; 0,93)] e estreptococos [0,93 (IC 95%: 0,88; 0,96)]. No segundo capítulo, complementamos o estudo anterior avaliando ambos os métodos citados anteriormente em comparação com o teste de referência cultura e isolamento seguido de identificação bacteriana por MALDI-TOF por meio do cálculo de DSe, DSp e Ac, utilizando amostras criopreservadas a -80 °C. Nessa etapa, recuperamos 526 isolados bacterianos, dos quais foram identificados 490 isolados, distribuídos entre 61 espécies diferentes. Nesta avaliação, o meio cromogênico apresentou bom desempenho na triagem dos principais grupos bacterianos (Gram-positivos e Gram-negativos). A cultura clássica por sua vez, apresentou melhor desempenho na diferenciação de espécies, mas apresentou valores moderados de DSe para alguns patógenos críticos, como S. aureus, Staphylococcus não aureus e S. agalactiae. Em geral, os resultados do meio cromogênico avaliado consolidam esta ferramenta como um bom método de triagem para amostras de leite na fazenda, auxiliar nas tomadas de decisão iniciais, sobretudo para reduzir o uso de antimicrobianos.
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.tipodeimpactoSociais
dc.description.tipodeimpactoTecnológico
dc.description.tipodeimpactoEconômicos
dc.identifier.citationDUARTE, Paula Oliveira. Diagnosis of bovine mastitis: performance of chromogenic medium compared to convencional methods and MALDI-TOF as gold standard technique. 2026. 56 p. Dissertação (Mestrado em Ciências Veterinárias) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufla.br/handle/1/61169
dc.language.isoen_US
dc.publisherUniversidade Federal de Lavras
dc.publisher.collegeFaculdade de Zootecnia e Medicina Veterinária (FZMV)
dc.publisher.countrybrasil
dc.publisher.initialsUFLA
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciências Veterinárias
dc.relation.ispartofChromogenic medium as an efficient screening strategy for bovine mastitis 5 diagnosis: validation of a rapid test using classic microbiological culture as the gold 6 standard
dc.relation.ispartofAcuracy of classic microbiological culture and a chromogenic medium platform 573 for bovine mastitis diagnosis using MALDI-TOF MS as the gold standard technique
dc.rightsAttribution-ShareAlike 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/
dc.subjectMastite bovina
dc.subjectTeste diagnóstico para mastite bovina
dc.subjectMastite bovina - Teste rápido
dc.subjectMammary gland inflammation
dc.subjectBovine mastitis
dc.subject.cnpqMedicina Veterinária Preventiva
dc.titleDiagnosis of bovine mastitis: performance of chromogenic medium compared to convencional methods and MALDI-TOF as gold standard technique
dc.title.alternativeDiagnóstico de mastite bovina: desempenho do meio cromogênico comparado a métodos convencionais e MALDI-TOF como técnica padrão-ouro
dc.typedissertação

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