AVALIAÇÃO DE EFICÁCIA E PROPRIEDADES FUNCIONAIS POSTBIÓTICAS DE BIO-CONSERVADORES PRODUZIDOS POR CULTIVO AXÊNICO COM CEPA POTENCIALMENTE PROBIÓTICA

Capítulo de livro publicado no livro do I Congresso Latino-Americano de Segurança de Alimentos. Para acessa-lo  clique aqui.

DOI: https://doi.org/10.53934/08082023-05

Este trabalho foi escrito por:

Tatyane Vieira Marchioro ^*; Breno Pereira de Paula ; Carlos Alberto Guerra ; André Fioravante Guerra

*Tatyane Vieira Marchioro  – Email: [email protected]

Resumo: Com a crescente alteração dos hábitos alimentares dos consumidores em prol de uma alimentação mais saudável, surge a preferência ao consumo de alimentos naturais sem adição de conservadores quimicamente sintetizados. Essa tendência estimula o avanço de pesquisas sobre alternativas naturais para atuar como barreira ao crescimento microbiano. Bactérias ácido láticas (BAL) constituem um importante grupo heterogêneo de microrganismos candidatos para o desenvolvimento de bioconservadores, além de sua funcionalidade ao prover benefícios para a saúde do consumidor. Neste trabalho, foi produzido um bioconservador potencialmente pós-biótico (PPCP) em um sistema de fermentação axênica com L. paracasei DTA 83 para prolongar o shelf-life de presuntos cozidos fatiados e bacons fatiados. Sua eficácia foi estudada in situ, em que foi feita aplicação industrial na superfície de presuntos cozidos fatiados e bacon fatiado, ambos embalados à vácuo. Para validar o shelf-life, foi utilizado o método preditivo MicroLab_ShelfLife que indicou como resultado um expressivo aumento no shelf-life dos produtos com adição do PPCP em relação ao controle. Portanto, o bioconservador produzido mostrou ser uma alternativa promissora para prolongar a durabilidade dos produtos cárneos, além de produzir matrizes cárneas funcionais.

Palavras–chave: bioconservador, produtos cárneos, shelf-life

Abstract: With the growing change in consumers eating habits in favor of a healthier diet, there is a preference for the consumption of natural foods without the addition of chemically synthesized preservatives. This trend stimulates the advancement of research on natural alternatives to act as a barrier to microbial growth. Lactic acid bacteria (LAB) constitute an important heterogeneous group of candidate microorganisms for the development of bioconservatives, in addition to their functionality in providing benefits to the health of the consumer. In this work, a potentially postbiotic biopreservative (PPCP) was produced in an axenic fermentation system with L. paracasei DTA 83 to extend the shelf-life of sliced ​​cooked hams and sliced ​​bacon. Its effectiveness was studied in situ, in which an industrial application was made on the surface of sliced ​​cooked hams and sliced ​​bacon, both vacuum-packed. To validate the shelf-life, the predictive method MicroLab_ShelfLife was used, which indicated a significant increase in the shelf-life of products with the addition of PPCP in relation to the control. Therefore, the produced bioconservative proved to be a promising alternative to extend the shelf life of meat products, in addition to producing functional meat matrices.

Keywords: bioconservative; meat products; shelf-life

INTRODUÇÃO

Ao longo das últimas décadas, aumentou a consciência da população em relação ao impacto dos alimentos na saúde. Com isso, alimentos naturais com menos ingredientes adicionados (clean label) e sem conservadores quimicamente sintetizados têm atraído a atenção dos consumidores que buscam maior qualidade de vida através de uma alimentação mais saudável e natural. Essa tendência impulsiona a produção sustentável de alimentos funcionais, além do surgimento de tecnologias alternativas para a conservação de alimentos baseadas na substituição de conservadores sintéticos por sistemas naturais de conservação.

O potencial dos microrganismos e/ou dos seus metabólicos para conservar e prolongar a validade comercial e aumentar a segurança dos alimentos remonta séculos (1). Embora o biocontrole dos alimentos utilizando microrganismos G.R.A.S. (Generally Recognized As Safe) já esteja relatado na literatura, o uso em escala industrial ainda é escasso (2) (3). O custo de aquisição de biocinas disponíveis no mercado é determinante para desencorajar sua utilização (4). Como resultado, os produtores preferem utilizar conservadores quimicamente sintetizados (5) (6). Assim, meio pré-cultivado com microrganismos G.R.A.S pode ser uma alternativa natural e de baixo custo para o uso de bioconservadores em alimentos.

Lacticaseibacillus paracasei DTA 83 têm sido reportado como cepa probiótica candidata para utilização em matrizes alimentares o que aumenta o interesse dos consumidores por alimentos funcionais. Destacando a administração microbiana como uma estratégia de promoção da saúde, a elevada capacidade dos probióticos em proporcionar efeitos benéficos na saúde do hospedeiro atraiu interesses científicos e comerciais (7) (8). Existem alguns processos e análises rigorosas que precedem a comercialização de alimentos funcionais contendo probióticos para garantir a sua segurança para o consumo (9).

Além disso, existem muitas restrições relacionadas com o consumo de microrganismo na forma ativa: infecções sistêmicas devido à translocação, particularmente em pacientes vulneráveis; aquisição de genes de resistência aos antibióticos; interferência com a colonização intestinal em recém-nascidos (10) (11). Portanto, administrar probióticos a indivíduos com o sistema imunológico debilitado é ainda um assunto de discussão. De fato, o efeito pós-biótico derivado dos microrganismos G.R.A.S. pode ser seguro em todas as circunstâncias. Estes, referem-se a compostos inativados ou produzidos por microrganismos com uma estrutura química conhecida que pode otimizar funções fisiológicas específicas e regular reações metabólicas e/ou comportamentais ligadas à atividade da microbiota natural do hospedeiro (12) (13). Como resultado, a fabricação de produtos contendo microrganismos não viáveis ou extratos de células microbianas para proporcionar efeitos benéficos no hospedeiro, como os probióticos, tem recebido considerável atenção nos últimos anos (14).

Neste contexto, este estudo visou produzir um bioconservante potencialmente pós-biótico (PPCP) em um sistema de fermentação axênica com L. paracasei DTA 83 para prolongar a validade comercial de presuntos cozidos fatiados e bacons fatiados. Além disso, foi considerado um perfil de temperatura para as simulações.

MATERIAL E MÉTODOS

Caracterização da Cepa e Preparo do Inóculo

L. paracasei DTA 83 foi isolado de recém-nascidos no Rio de Janeiro (Brasil) em meio de ágar seletivo Lawvab, como relatado por Lemos Junior et. al. (15). A cepa foi genotipicamente identificada por sequenciamento da região 16S rDNA e agrupada por semelhança genética com outras cepas Lacticaseibacillus da coleção (16). Além disso, os dados do genoma total foram depositados no GenBank, sob o número de acesso QRBH00000000, (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/QRBH00000000). A cepa foi classificada como G.R.A.S e caracterizada como um potencialmente probiótica de acordo com Tarrah et. al. (17) e Laureano-Melo et. al. (18). As características tecnológicas da cepa foram avaliadas em matrizes alimentares por Silva et. al. (19). Além disso, foi descrita como uma cepa potencial para fornecer compostos pós-bióticos, como relatado por Oliveira et. al. (20).  

Para produção do bioconservador, as culturas de L. paracasei DTA 83 foram descongeladas a 7°C durante aproximadamente 4 horas e centrifugadas a 6000xg durante 5 minutos (2K15, Sigma Laborzentrifugen, Germany) para a separação de pellets. A fração líquida foi descartada. O pellet celular resultante foi reconstituído com caldo MRS, seguido de incubação noturna a 36 °C por 24 horas para o crescimento microbiano.

Produção de Bioconservador Potencialmente Pós-biótico

Os parâmetros da fermentação foram acompanhados em biorreator de bancada com capacidade para 5 litros (SL-135, Solab, Brazil) para produzir PPCP num sistema de fermentação axênica com L. paracasei DTA 83. Caldo MRS modificado foi preparado com ingredientes de grau alimentício, sem adição de polissorbato 80 (Tween 80). O tratamento térmico do meio foi realizado em autoclave a 121 °C por 15 minutos. Após o tratamento térmico, a temperatura do meio foi reduzida para 36°C. A biomassa de L. paracasei DTA 83 foi produzida em laboratório, ampliando 1/10 (vol./vol.) da cultura em caldo MRS modificado estéril. Uma estufa microbiológica foi utilizada para incubação a 36 °C. Uma cultura com 18 horas de crescimento, compreendida na fase de crescimento (log), foi adicionada (1/10 de inóculo) ao biorreator contendo 5 L de meio MRS modificado para obter uma concentração final de inóculo de ca. 7 log UFC/ml. Após 72 horas de fermentação, juntamente com uma queda de pH para cerca de 4,12, o meio foi esterilizado por autoclavação a 121 °C por 15 minutos.

Eficácia in situ do Bioconservador Potencialmente Pós-biótico

O bioconservador foi testado in situ em concentrações de 1%, adicionado à superfície do presunto cozido fatiado e do bacon fatiado. As amostras de presunto e bacon fatiados foram fabricadas em escala piloto-industrial de uma indústria de carnes localizada em Patos de Minas (Minas Gerais, Brasil). A produção foi realizada de acordo com o procedimento padrão de produtos cárneos. O presunto cozido fatiado com adição do bioconservante, incluído como tratamento e o sem adição do bioconservante, este último incluído como controle, estão mostrados na Figura 1. Na Figura 2, estão as amostras de bacon cozido sem adição e com adição do bioconservador, o primeiro denominado como controle e o segundo, como tratamento. Após a produção, as embalagens foram imediatamente enviadas para o laboratório.

Estudo de Durabilidade

Um método microbiano preditivo, denominado MicroLab_ShelfLife, foi utilizado para estimar a data de validade do presunto cozido fatiado e do bacon fatiado embalados a vácuo sob um perfil de temperatura realístico. As datas de validade dos presuntos cozidos e bacon fatiados embalados a vácuo foram estabelecidas quando a carga microbiana de deteriorante atingiu o limite máximo ca. 9,3 log UFC/g. Este é o limite para determinar quando ocorrem alterações nos atributos sensoriais relacionados com o aspecto do presunto cozido e bacon embalados a vácuo. O método horizontal para contagem de microrganismos ISO 4833-1:2013 foi utilizado para determinar a carga microbiana total, utilizando ágar padrão para contagem em placas (HiMedia, Mumbai, Índia), no tempo zero e após estimular o crescimento microbiano nas embalagens através da incubação em pares de amostras a 7 e 25 °C, com contagens nos dias 4 e 5 (7 °C) e nos dias 1 e 4 (25 °C) de incubação. O número de colônias obtidas em cada nível de diluição foi imputado no pacote computacional MicroLab_ShelfLife para determinar os parâmetros do crescimento microbiano e para plotar as curvas de crescimento microbiano preditivo. 

As simulações foram realizadas considerando vários perfis de temperatura: refrigerado constante (7°C), refrigerado com abuso brando, refrigerado com abuso moderado, refrigerado com abuso forte e temperatura ambiente (22 °C) (Figura 3).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os dados laboratoriais obtidos, bem como o estudo de durabilidade e determinação de shelf-life em presunto cozido fatiado e bacon fatiado embalados à vácuo com e sem adição do bioconservador potencialmente pós-biótico, a um perfil de temperatura realístico, por contagem em placas e modelagem preditiva computacional pelo método microbiológico preditivo MicroLab_ShelfLife, estão mostrados na Tabela 1 e Figuras 4-5.

Tabela 1: Estudos de durabilidade e determinação de shelf-life em presunto cozido fatiado e bacon fatiado por contagem em placas e modelagem preditiva computacional pelo método microbiológico preditivo MicroLab_ShelfLife.

A atividade antimicrobiana do ácido láctico contra microrganismos patogênicos e deteriorantes foi reportada por Stanojević-Nikolić et. al. (21). A concentração inibitória mínima de ácido láctico para bactérias foi cerca de dez vezes menor do que para inibição de leveduras. Ao utilizar o bioconservador potencialmente pós-biótico pode-se otimizar o efeito inibidor contra o crescimento microbiano de deterioração quando as bacteriocinas são produzidas concomitantemente com o ácido láctico (21).

Na Figura 4, a adição de 1,0 % de bioconservador potencialmente pós-biótico à superfície de fatias de presunto cozido aumentou a data de validade de 7 (A5, controle) para 21 (B5, tratamento) dias, quando as amostras são mantidas em temperatura ambiente de 22ºC. Já no perfil de temperatura refrigerado constante a 7ºC, as amostras de presunto obtiveram um aumento de mais de 60 dias na data de validade do tratamento (B1) em relação ao controle (A1). É visto que uma gestão adequada da cadeia de frio, uma refrigeração adequada nas amostras de presunto cozido controle (A1, A2, A3, A4, A5) é uma estratégia já conhecida para conseguir uma maior data de validade, e, conforme as amostras de tratamento (B1, B2, B3, B4, B5) percebe-se aumentos notáveis na data de validade desses produtos somando esta estratégia com o uso do bioconservante à superfície do presunto cozido. Estes resultados indicam o efeito positivo no prazo de validade devido à refrigeração que pode ser melhorada expressivamente com a utilização do bioconservador.

Na Figura 5, as amostras controle de bacon fatiado apresentaram tempo de validade máxima de 17 dias, independente dos perfis de temperatura aplicados. No entanto, ao adicionar o bioconservador potencialmente pós-biótico na superfície do produto, foram obtidos aumentos expressivos superiores a 70 dias (B1) de validade das amostras. É importante salientar que, em relação ao produto bacon fatiado, a eficácia do bioconservador potencialmente pós-biótico só é observada caso seja utilizado juntamente com uma adequada gestão de cadeia de frio. Em B1, foi possível notar a importância do perfil de temperatura refrigerado constante à adição do bioconservador em bacon fatiado. A data de utilização aumentou de 17 dias (controle) para 94 (B1), assegurando contagens aeróbias mesófilas adequadas.

Estes resultados reforçam a eficácia do bioconservador potencialmente pós-biótico para prolongar o prazo de validade dos produtos cárneos analisados (presunto cozido fatiado e bacon fatiado). Contudo, o perfil de temperatura nas vias de distribuição logística é um fator crucial para o prolongamento da validade do produto.

CONCLUSÕES

PPCP exerceu um efeito positivo sobre o parâmetro tempo de shelf-life nas matrizes presunto e bacon fatiados, mostrando ser uma alternativa promissora para aumentar a durabilidade e produzir matrizes cárneas funcionais. No entanto, o gerenciamento da cadeia de frio possui função fundamental sobre o período de shelf-life destes produtos.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao CEFET-RJ pelo apoio no desenvolvimento desta pesquisa.

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