Microencapsulação de bactérias lácticas com potencial probiótico para produção de pasta de azeitona

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Tecnologia e Segurança Alimentar/Qualidade Alimentar

Utilização de bactérias ácido-lácticas isoladas do trato intestinal de tilápia-do-nilo como probiótico

O objetivo deste trabalho foi isolar bactérias ácido-lácticas do intestino de tilápias-do-nilo, e avaliar seu potencial probiótico. Foram isoladas cepas de bactérias ácido-lácticas, e foi avaliada a inibição aos patógenos in vitro. As cepas com os melhores resultados foram identificadas e utilizadas no experimento de colonização do trato intestinal de tilápias-do-nilo, via suplementação na dieta, em delineamento inteiramente ao acaso, com três tratamentos e quatro repetições. Foram avaliados: o total de bactérias, as bactérias ácido-lácticas, Vibrio ssp. e Pseudomonas ssp. A cepa com melhor resultado foi utilizada na infecção experimental, em delineamento inteiramente ao acaso, em esquema fatorial 2x3: dieta suplementada com a cepa e dieta-controle; e os peixes não submetidos à injeção, peixes submetidos à injeção de solução salina e à injeção de Enterococcus durans, com três repetições. Foram avaliados os parâmetros hematológicos. As duas cepas identificadas foram: Lactobacillus plantarum e Lactobacillus brevis, que colonizaram o trato intestinal de tilápias, contudo L. plantarum teve menor número total de bactérias e de Pseudomonas ssp. Foi observado maior número total de eritrócitos, trombócitos, leucócitos, linfócitos, neutrófilos e monócitos, em peixes alimentados com L. plantarum e submetidos à injeção de E. durans. O L. plantarum tem efeito probiótico e melhora o sistema imune das tilápias.

Crescimento, digestibilidade e resistência à infecção por patógeno em tilápia-do-nilo alimentada com probióticos

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da suplementação da dieta com os probióticos Lactobacillus plantarum e Saccharomyces cerevisiae, no desempenho zootécnico, digestibilidade e na resistência à infecção por patógeno, em alevinos de tilápia-do-nilo. Foram realizados três ensaios. No primeiro, durante 55 dias, seis grupos de 30 alevinos (2,4±0,5 g) receberam suplementação com probióticos, e outros três grupos não receberam suplementação. No final desse período, no segundo ensaio, os peixes foram desafiados com Aeromonas hydrophila, e a sobrevivência foi avaliada por 96 horas. No terceiro ensaio, com oito peixes por tanque (230,0±10,0 g), avaliou-se a digestibilidade da dieta após a suplementação com os probióticos. A suplementação probiótica melhora significativamente o ganho de peso, a conversão alimentar, as taxas de retenção proteica e energética, assim como a resistência dos animais a Aeromonas hydrophila, após a infecção. A suplementação com Saccharomyces cerevisiae à dieta de tilápia-do-nilo melhora significativamente a digestibilidade da proteína, energia e matéria seca.

Dieta suplementada com prebiótico, probiótico e simbiótico no cultivo de camarões marinhos

O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de suplemento prebiótico, probiótico e simbiótico, na dieta de camarões marinhos (Litopenaeus vannamei) e seus efeitos sobre o crescimento, a microbiota intestinal, a resposta imune e a resistência ao desafio experimental com Vibrio alginolyticus. Foram utilizados quatro tratamentos: prebiótico inulina; probiótico Lactobacillus plantarum; simbiótico Lactobacillus plantarum + inulina; e controle. Os camarões foram distribuídos em 16 tanques de dez mil litros de água, povoados com 200 camarões cada, cultivados por seis semanas. Avaliaram-se a microbiologia do trato intestinal dos camarões e a reposta imune, antes e após o desafio com V. alginolyticus. A concentração de Vibrio spp. no trato digestório foi menor em camarões alimentados com dieta suplementada com prebiótico, probiótico e simbiótico, enquanto a concentração de bactérias acidoláticas foi superior somente nos camarões alimentados com probiótico e simbiótico. O título aglutinante do soro contra V. alginolyticus aumentou no grupo probiótico e simbiótico, antes da infecção, e foi maior em todos os tratamentos após infecção com V. alginolyticus, em comparação ao controle. Não foi observada diferença entre os tratamentos quanto aos demais parâmetros avaliados. As dietas probióticas, prebióticas e simbióticas alteram a microbiota intestinal e aumentam o título aglutinante do soro contra V. alginolyticus; contudo, não alteram a resistência ao desafio nem o crescimento dos camarões.

In vitro selection of bacteria with potential for use as probiotics in marine shrimp culture

The objective of this work was to isolate strains of lactic acid bacteria with probiotic potential from the digestive tract of marine shrimp (Litopenaeus vannamei), and to carry out in vitro selection based on multiple characters. The ideotype (ideal proposed strain) was defined by the highest averages for the traits maximum growth velocity, final count of viable cells, and inhibition halo against nine freshwater and marine pathogens, and by the lowest averages for the traits duplication time and resistance of strains to NaCl (1.5 and 3%), pH (6, 8, and 9), and biliary salts (5%). Mahalanobis distance (D²) was estimated among the evaluated strains, and the best ones were those with the shortest distances to the ideotype. Ten bacterial strains were isolated and biochemically identified as Lactobacillus plantarum (3), L. brevis (3), Weissella confusa (2), Lactococcus lactis (1), and L. delbrueckii (1). Lactobacillus plantarum strains showed a wide spectrum of action and the largest inhibition halos against pathogens, both Gram-positive and negative, high growth rate, and tolerance to all evaluated parameters. In relation to ideotype, L. plantarum showed the lowest Mahalanobis (D²) distance, followed by the strains of W. confusa, L. brevis, L. lactis, and L. delbrueckii. Among the analyzed bacterial strains, those of Lactobacillus plantarum have the greatest potential for use as a probiotic for marine shrimp.

Métodos para determinação da digestibilidade aparente de dietas para camarão marinho suplementadas com probiótico

O objetivo deste trabalho foi determinar o método de coleta de fezes mais adequado para camarões marinhos (Litopenaeus vannamei) na determinação do coeficiente de digestibilidade aparente da proteína bruta e da matéria seca de dietas comerciais, e avaliar o efeito da suplementação de Lactobacillus plantarum na dieta sobre o coeficiente de digestibilidade aparente da proteína, da energia e da matéria seca. Foram testados três sistemas de coletas de fezes: decantação, sifonamento e dissecação dos animais. A coleta por decantação foi o sistema mais adequado para a determinação in vivo dos coeficientes de digestibilidade aparente da proteína bruta e da matéria seca das dietas, por apresentar baixo grau de lixiviação das fezes e por ser de fácil execução. Nos camarões alimentados com a dieta suplementada com L. plantarum, foi observado maior coeficiente de digestibilidade aparente da proteína (84,18±0,35%) e da energia (81,28±0,16%), quando comparado ao grupo controle (82,73±1,01 e 78,63±0,93%, respectivamente). O uso de L. plantarum como aditivo probiótico na ração pode trazer benefícios nutricionais a L. vannamei, com melhor aproveitamento dos nutrientes.

USO DE CULTURAS INICIADORAS PARA A ELABORAÇÃO DE UM EMBUTIDO À BASE DE CARNE DE PATO (Cairina moschata)

No Brasil, tanto a criação quanto a comercialização da carne de pato (Cairina moschata) ainda é incipiente, mas devido a sua rusticidade, fácil manejo, e carne apreciada no mercado, entende-se que a obtenção de produtos à base de carne de pato apresenta-se como uma alternativa rentável na indústria de alimentos. O uso de culturas iniciadoras na elaboração de produtos fermentados é uma prática comum na indústria de produtos cárneos estando diretamente relacionada às características de flavor, textura, cor e vida-de-prateleira do produto final. Avaliou-se o uso de culturas iniciadoras na elaboração de embutido fermentado à base de carne de pato obtida da desossa manual da coxa e sobrecoxa. Uma mistura de culturas iniciadoras de Lactobacillus plantarum BN e Kokuria varians CCT 4492 foi usada para inocular a massa cárnea. Os embutidos foram defumados em câmara para defumação a 23±1°C por aproximadamente 19 horas e curados por 25 dias. A contagem inicial de células viáveis na massa do embutido foi de 6,08Log10UFC/g e de 6,04Log10UFC/g para bactérias ácido-lácticas e Micrococcacea, respectivamente. Após o segundo dia do processo, bactérias ácido-lácticas apresentaram um crescimento de 0,79 ciclos logarítmicos e no décimo primeiro dia um aumento de 2,58 ciclos logarítmicos. O valor médio de acidez, em ácido láctico, no produto final foi de 0,39% e o valor de pH de 5,11. As análises físico-químicas apresentaram-se dentro dos padrões da legislação brasileira. O produto elaborado apresentou perfil sensorial dentro dos padrões aceitáveis de qualidade.

Viabilidade celular de Saccharomyces cerevisiae cultivada em associação com bactérias contaminantes da fermentação alcoólica

O objetivo deste trabalho foi estudar a influência de bactérias dos gêneros Bacillus e Lactobacillus, bem como de seus produtos metabólicos, na redução da viabilidade celular de leveduras Saccharomyces cerevisiae. As bactérias Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus stearothermophilus, Lactobacillus fermentum e Lactobacillus plantarum foram cultivadas em associação com a levedura S. cerevisiae (cepa Y-904) por 72 horas a 32 °C, sob agitação. A viabilidade celular, a taxa de brotamento e a população de células de S. cerevisiae e a acidez total, a acidez volátil e o pH dos meios de cultivos foram determinados às 0, 24, 48 e 72 horas do cultivo misto. As culturas de bactérias foram tratadas através do calor, de agente antimicrobiano e de irradiação. Os resultados mostraram que apenas os meios de cultivo mais acidificados, contaminados com as bactérias ativas L. fermentum e B. subtilis, provocaram redução na viabilidade celular de S. cerevisiae. Excetuando a bactéria B. subtilis tratada com radiação gama, as demais bactérias tratadas pelos diferentes processos (calor, irradiação e antimicrobiano) não causaram diminuição da viabilidade celular e da população de S. cerevisiae, indicando que a presença isolada dos metabólitos celulares dessas bactérias não foi suficiente para reduzir a porcentagem de células vivas de S. cerevisiae.

Evaluation of thermotolerant capacity of lactic acid bacteria isolated from commercial sausages and the effects of their addition on the quality of cooked sausages

The thermotolerant capacity of several lactic acid bacteria strains isolated from cooked commercial sausages was determined. Four strains were positively identified as Lactobacillus plantarum, Lactobacillus curvatus, Pediococcus pentosaceus and Pediococcus acidilacti, after surviving thermal treatment (70 °C during 60 minutes). Thermotolerant strains were inoculated in sausage batters before cooking in order to determine their effect on color, texture, acceptance and inhibition of Enterobacteria during 12 days at 8 °C. No significant effect of the inoculated strains was detected on color parameters. Textural profile parameters, cohesiveness and resilience, were not affected by the inoculation of thermotolerant lactic acid bacteria, but L. curvatus sausages resulted softer than the rest of the treatments. Samples inoculated with L. curvatus also obtained the lowest scores for the sensory attributes evaluated, with the remaining treatments causing no unfavorable effects on sausage acceptance. There was a reduction in enterobacterial counts after 12 days of cold storage in inoculated samples. The performance of inoculated lactic acid bacteria strains can be explained in a similar way as that of starter cultures in dry-fermented sausages, where the growth in nests impairs other pathogenic microorganisms present in the rest of the sausage, since environmental conditions and the early inoculation of these thermotolerant strains favor them to become the dominant flora.

Determinação da compatibilidade de desenvolvimento de culturas bacteriocinogênicas e fermento láctico

Além da utilização como bioconservantes de alimentos, algumas culturas bacteriocinogênicas estão sendo empregadas para acelerar a maturação de queijos. Porém a compatibilidade de desenvolvimento destas culturas com o fermento láctico é essencial para a obtenção de produtos característicos. O objetivo deste estudo foi avaliar a compatibilidade de desenvolvimento de Lactococcus lactis subsp. lactis ATCC 11454, Lactobacillus plantarum ALC 01 e Enterococcus faecium FAIR-E 198 com duas marcas comerciais de fermentos lácticos. Inicialmente, foi determinada a sensibilidade in vitro dos fermentos às culturas bacteriocinogênicas, somente Lc. lactis subsp. lactis ATCC 11454 foi capaz de promover a inibição de ambos os fermentos. Durante desenvolvimento associativo em leite a 35 ºC, as culturas bacteriocinogênicas não afetaram significativamente a produção de ácido láctico pelos fermentos. Estes, por sua vez proporcionaram aumento significativo da atividade de pediocina AcH e enterocina FAIR-E 198 e supressão da atividade da nisina. Dentre todas as culturas lácticas, Lb. plantarum ALC 01 apresentou a maior atividade de aminopeptidases (0,226 a 0,390). Portanto, baseado nos resultados em questão, Lb. plantarum ALC 01 e E. faecium FAIR-E 198 apresentam características de compatibilidade de desenvolvimento com o fermento mesofílico tipo O para serem empregadas como adjuntas no processamento de queijos.

Biocontrole de Listeria monocytogenes por Pediococcus acidilactici em couve minimamente processada

Este estudo avaliou um sistema de biocontrole para inibição de Listeria monocytogenes em couve minimamente processada, objetivando sua segurança durante estocagem sob refrigeração e em condições de abuso de temperatura. O potencial inibitório de bactérias láticas tolerantes ao sal e psicrotróficas contaminantes naturais da couve e Lactobacillus plantarum, Lactobacillus delbrueckii ATCC 9649 e Lactobacillus casei CCT 1465 foram avaliadas contra L. monocytogenes. O isolado de couve identificado como P. acidilactici CCA3 inibiu L. monocytogenes a 10 e 15 °C em ágar MRS e foi selecionado como possível agente de biocontrole. O número de L. monocytogenes na couve minimamente processada aumentou 3,7 e 4,7 ciclos logarítmicos a 5 e 10 °C, respectivamente, após 20 dias de armazenamento e 4,6 ciclos logarítmicos após oito dias a 15 °C. Entretanto, quando 10(8) UFC.g-1 de P. acidilactici CCA3 foram inoculados no produto processado, o crescimento de L. monocytogenes reduziu 2,3 ciclos logarítmicos sob temperatura abusiva de 15 °C. A acidez titulável e as características sensoriais da couve não foram alteradas pela presença de CCA3 ao longo do período de vida útil. Estes resultados sugerem o potencial de aplicação dos bioconservantes na couve minimamente processada, que necessitam estar associados à refrigeração e sanitização para garantir segurança.

Use of starter cultures isolated from native microbiota of artisanal sausage in the production of Italian sausage

The most promising microorganisms for use as starter cultures are those isolated from the native microbiota of traditional fermented products. The aim of this study was to evaluate the use of lactic acid bacteria selected from the native microbiota of sausages produced by spontaneous fermentation as starter cultures for the production of sausage. Strains of Lactobacillus plantarum 503 and 341 have the potential for use as starter cultures in the manufacture of Italian sausage type. The population of lactic acid bacteria in sausages was >8 log CFU.g-1 during fermentation, which caused the pH to decrease to <4.5. This decrease in pH and the water activity of < 0.90 of sausages ensures the safety and preservation of this product. Sausages produced with these lactic cultures fulfill the requirements for microbiological quality and composition of Italian sausage type. Our results suggest the possibility of using these starter cultures for the production of sausages with peculiar characteristics that contribute to the identity of the product.

Studies on Lactic Acid Bacteria from Tropical Fish and Shellfish

In this study, an attempt has been made to gather enough information regarding lactic acid bacteria from fish and shellfish of tropical regions. The occurrence and distribution of lactic acid bacteria in fresh and frozen marine fish and shellfish, farmed fish and shellfish, cured and pickled fish and shellfish have been investigated. Lactic Acid Bacteria (LAB) have for centuries been responsible for the fermentative preservation of many foods. They are used to retard spoilage and preserve foods through natural fermentations. They have found commercial applications as starter cultures in the dairy, baking, meat, fish, and vegetable and alcoholic beverage industries. They are industrially important organisms recognized for their fermentative ability as well as their nutritional benefits. These organisms produce various compounds such as organic acids, diacetyl, hydrogen peroxide and bacteriocins or bactericidal proteins during lactic fermentations.Biopreservation of foods using bacteriocin producing LAB cultures is becoming widely used. The antimicrobial effect of bacteriocins and other compounds produced during fermentation of carbohydrates are well known to inhibit the growth of certain food spoiling bacteria as well as a limited group of food poisoning and pathogenic bacteria LAB like Lactobacillus plantarum are widely used as starter cultures for the Production of fish ensilage. The present study is the first quantitative and qualitative study on the occurrence and distribution of lactic acid bacteria in fresh and frozen fish and prawn. It is concluded that Lactobacillus plantaruni was the predominant lactobacillus species in fresh and frozen fish and shellfish. The ability of selected Lactobacillus cultures to grow at low temperatures, high salt content, produce bacteriocins, rapidly ferment sugars and decrease the pH make them potential candidates for biopreservation of fish and shellfish.

Application of Fermentation Techniques in the Utilization of Prawn Shell Waste

The present study aimed at the utlisation of microbial organisms for the production of good quality chitin and chitosan. The three strains used for the study were Lactobacillus plantarum, Lactobacililus brevis and Bacillus subtilis. These strains were selected on the basis of their acid producing ability to reduce the pH of the fermenting substrates to prevent spoilage and thus caused demineralisation of the shell. Besides, the proteolytic enzymes in these strains acted on proteinaceous covering of shrimp and thus caused deprotenisation of shrimp shell waste. Thus the two processes involved in chitin production can be affected to certain extent using bacterial fermentation of shrimp shell.Optimization parameters like fermentation period, quantity of inoculum, type of sugar, concentration of sugar etc. for fermentation with three different strains were studied. For these, parameters like pH, Total titrable acidity (TTA), changes in sugar concentration, changes in microbial count, sensory changes etc. were studied.Fermentation study with Lactobacillus plantarum was continued with 20% w/v jaggery broth for 15 days. The inoculum prepared yislded a cell concentration of approximately 108 CFU/ml. In the present study, lactic acid and dilute hydrochloric acid were used for initial pH adjustment because; without adjusting the initial pH, it took more than 5 hours for the lactic acid bacteria to convert glucose to lactic acid and during this delay spoilage occurred due to putrefying enzymes active at neutral or higher pH. During the fermentation study, pH first decreased in correspondence with increase in TTA values. This showed a clear indication of acid production by the strain. This trend continued till their proteolytic activity showed an increasing trend. When the available sugar source started depleting, proteolytic activity also decreased and pH increased. This was clearly reflected in the sensory evaluation results. Lactic acid treated samples showed greater extent of demineralization and deprotenisation at the end of fermentation study than hydrochloric acid treated samples. It can be due to the effect of strong hydrochloric acid on the initial microbial count, which directly affects the fermentation process. At the end of fermentation, about 76.5% of ash was removed in lactic acid treated samples and 71.8% in hydrochloric acid treated samples; 72.8% of proteins in lactic acid treated samples and 70.6% in hydrochloric acid treated samples.The residual protein and ash in the fermented residue were reduced to permissible limit by treatment with 0.8N HCI and 1M NaOH. Characteristics of chitin like chitin content, ash content, protein content, % of N- acetylation etc. were studied. Quality characteristics like viscosity, degree of deacetylation and molecular weight of chitosan prepared were also compared. The chitosan samples prepared from lactic acid treated showed high viscosity than HCI treated samples. But degree of deacetylation is more in HCI treated samples than lactic acid treated ones. Characteristics of protein liquor obtained like its biogenic composition, amino acid composition, total volatile base nitrogen, alpha amino nitrogen etc. also were studied to find out its suitability as animal feed supplement.Optimization of fermentation parameters for Lactobacillus brevis fermentation study was also conducted and parameters were standardized. Then detailed fermentation study was done in 20%wlv jaggery broth for 17 days. Also the effect of two different acid treatments (mild HCI and lactic acid) used for initial pH adjustment on chitin production were also studied. In this study also trend of changes in pH. changes in sugar concentration ,microbial count changes were similar to Lactobacillus plantarum studies. At the end of fermentation, residual protein in the samples were only 32.48% in HCI treated samples and 31.85% in lactic acid treated samples. The residual ash content was about 33.68% in HCI treated ones and 32.52% in lactic acid treated ones. The fermented residue was converted to chitin with good characteristics by treatment with 1.2MNaOH and 1NHCI.Characteristics of chitin samples prepared were studied and extent of Nacetylation was about 84% in HCI treated chitin and 85%in lactic acid treated ones assessed from FTIR spectrum. Chitosan was prepared from these samples by usual chemical method and its extent of solubility, degree of deacetylation, viscosity and molecular weight etc were studied. The values of viscosity and molecular weight of the samples prepared were comparatively less than the chitosan prepared by Lactobacillus plantarum fermentation. Characteristics of protein liquor obtained were analyzed to determine its quality and is suitability as animal feed supplement.Another strain used for the study was Bacillus subtilis and fermentation was carried out in 20%w/v jaggery broth for 15 days. It was found that Bacillus subtilis was more efficient than other Lactobacillus species for deprotenisation and demineralization. This was mainly due to the difference in the proteolytic nature of the strains. About 84% of protein and 72% of ash were removed at the end of fermentation. Considering the statistical significance (P

Studies on exopolysaccharide production by probiotic Lactic acid bacteria

The thesis mainly discussed the isolation and identification of a probiotic Lactobacillus plantarum, fermentative production of exopolysaccharide by the strain, its purification, structural characterisation and possible applications in food industry and therapeutics. The studies on the probiotic characterization explored the tolerance of the isolated LAB cultures to acid, bile, phenol, salt and mucin binding. These are some of the key factors that could satisfy the criteria for probiotic strains . The important factors required for a high EPS production in submerged fermentation was investigated with a collection of statistical and mathematical approach. Chapter 5 of the thesis explains the structural elucidation of EPS employing spectroscopic and chromatographic techniques. The studies helped in the exploration of the hetero-polysaccharide sequence from L. plantarum MTCC 9510. The thesis also explored the bioactivities of EPS from L. plantarum. As majority of chemical compounds identified as anti-cancerous are toxic to normal cells, the discovery and identification of new safe drugs has become an important goal of research in the biomedical sciences. The thesis has explored the anti-oxidant, anti-tumour and immunomodulating properties of EPS purified from Lactobacillus plantarum. The presence of (1, 3) linkages and its molecular weight presented the EPS with anti-oxidant, anti-tumour and immunomodulating properties under in vitro conditions.