1,721,009 research outputs found
Technological quality of hams made with transglutaminase and different levels of sodium chloride
No full textO NaCl é um importante ingrediente na formulação de produtos cárneos pois atua na solubilização das proteínas miofibrilares sendo essencial em garantir textura adequada por meio da manutenção da capacidade de retenção de água nesses produtos. Entretanto, o consumo excessivo desse mineral está associado ao desenvolvimento de hipertensão e doenças cardiovasculares. Uma alternativa consiste na utilização da enzima transglutaminase, a qual catalisa reações intra e intermoleculares entre as proteínas da carne, formando géis com maior força e retenção de água e, consequentemente, gerando produtos com maior maciez e suculência. Entretanto, a proporção entre as concentrações de enzima e de NaCl a serem utilizadas dependem da composição da matriz e do processo ao qual serão submetidos, devendo ser melhor compreendidos para a geração de produtos com maior qualidade. Logo, neste trabalho foram avaliados os efeitos conjuntos da concentração de transglutaminase (0,05, 0,10, 0,15) % m/m e redução de cloreto de sódio (NaCl) (15, 30 e 45) %, na formulação de presuntos cozidos. Os presuntos produzidos foram analisados quanto ao teor de cloreto de sódio, composição centesimal, pH, atividade de água, capacidade de retenção de água (CRA), cor instrumental, textura e estrutura da matriz, por microscopia eletrônica. A composição centesimal de todos os presuntos formulados estava de acordo com os parâmetros físico-químicos dispostos no Regulamento Técnico de Identidade e Qualidade de Presunto Cozido, e os presuntos com redução de (30 e 45) % de NaCl puderam ser considerados reduzidos em sódio. As perdas de água por cozimento (% PPC) foram as mais significativas para a CRA dos presuntos e a adição da transglutaminase não impediu as perdas de água 45 % em NaCl. Entretanto, reduções em até 30 % de NaCl e a adição de TG em até 0,10 % não prejudicaram a CRA do produto, gerando produtos com % PPC semelhantes ao controle. A perda por exsudação (% PEX) e a sinérese não foram afetadas por esses fatores, assim como os atributos de cor. Por outro lado, a adição de transglutaminase e redução de sal influenciaram no cisalhamento do produto, de forma que, em concentrações apropriadas, a presença da transglutaminase compensou os efeitos negativos causados pela redução de NaCl. Adicionalmente, a redução do cloreto de sódio também afetou a dureza e transglutaminase foi significativa para a mastigabilidade a adição da nos presuntos elaborados. As micrografias comprovaram os efeitos estruturais negativos causados pelos menores teores de NaCl e a melhora na microestrutura do gel proteico resultante da adição da transglutaminase. Com isso, em menores concentrações, a transglutaminase pode compensar parcialmente os efeitos negativos relacionados à redução de NaCl, principalmente atributos relacionados à maciez desses produtos. Estudos futuros serão necessários para relacionar os resultados obtidos neste trabalho ao perfil sensorial de potenciais consumidores, obtendo produtos que mais se aproximem das características sensoriais exigidas pelo consumidor. Palavras–chave: Transglutaminase. Redução de sódio. Presunto cozido.NaCl is an important ingredient in the formulation of meat products because it acts in the solubilization of myofibrillar proteins and is essential in guaranteeing adequate texture by maintaining the water retention capacity in these products. However, excessive consumption of this mineral is associated with the development of hypertension and cardiovascular diseases. An alternative is the use of the enzyme transglutaminase, which catalyzes intra and intermolecular reactions between meat proteins, forming gels with greater strength and water retention and, consequently, generating products with greater tenderness and juiciness. However, the proportion between the enzyme and NaCl concentrations to be used depends on the composition of the matrix and the process to which they will be submitted, and should be better understood for the generation of higher quality products. Therefore, in this work, the joint effects of the concentration of transglutaminase (0.05, 0.10, 0.15)% w / w and reduction of sodium chloride (NaCl) (15, 30 and 45)% were evaluated in the formulation of cooked hams. The hams produced were analyzed for sodium chloride content, chemical composition, pH, water activity, water retention capacity (WRC), instrumental color, texture and structure of the matrix, by electron microscopy. The proximate composition of all formulated hams was in accordance with the physical-chemical parameters set out in the Technical Regulation on the Identity and Quality of Cooked Ham, and hams with a reduction of (30 and 45)% NaCl could be considered reduced in sodium. The losses of water by cooking were the most significant for the CRA of the hams and the addition of transglutaminase did not prevent water losses 45% in NaCl. However, reductions of up to 30% NaCl and the addition of TG by up to 0.10% did not harm the product's CRA, generating products with% PPC similar to the control. Exudation loss (% PEX) and syneresis were not affected by these factors, as were color attributes. On the other hand, the addition of transglutaminase and salt reduction influenced the shear of the product, so that, in appropriate concentrations, the presence of transglutaminase compensated for the negative effects caused by the reduction of NaCl. Additionally, the reduction of sodium chloride also affected the hardness and the addition of transglutaminase was significant for chewability in the elaborated hams. The micrographs confirmed the negative structural effects caused by the lower NaCl contents and the improvement in the microstructure of the protein gel resulting from the addition of transglutaminase. Thus, in lower concentrations, transglutaminase can partially offset the negative effects related to the reduction of NaCl, mainly attributes related to the softness of these products. Future studies will be necessary to relate the results obtained in this work to the sensory profile of potential consumers, obtaining products that are closer to the sensory characteristics required by the consumer. Keywords: Transglutaminase. Sodium reduction. Cooked ham.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES
Detecção e controle de Pseudomonas utilizando bacteriófagos e proteínas fágicas
No full textBacteria from the genus Pseudomonas plays an important role in milk, meat and fish spoilage because it can produce thermo-tolerant lipolytic and proteolytic enzymes, which reduce both the quality and shelf life this product. Besides this, the colonization of these bacteria can in many cases facilitate the colonization of pathogenic bacteria and the formation of biofilms. Chapter 2 aims to develop a rapid technique based on affinity for the identification of Pseudomonas in liquid solutions and in biofilms by agglutination. For this, magnetic beads were affinity linked to a structural phage protein from the UFV-P2 phage, that is responsible for recognition and binding to structures in the bacterial cell membrane. This complex formed by the beads and the structural phage protein, when in contact with the bacteria Pseudomonas fluorescens and Pseudomonas aeruginosa tend to form agglutinates visible to the naked eye. The test developed was able to identify P. fluorescens and P. aeruginosa. The test developed was able to identify P. fluorescens and P. aeruginosa in solution after 30 s and 3 min respectively. The tests were negative for Pseudomonas putida. Lactococcus lactis, Listeria monocytogenes and Escherichia coli. The lowest detectable concentration of P. fluorescens in solutions was 10³ CFU-mL-¹ and 10⁴ CFU-mL-¹ for P. aeruginosa. The tests on biofilms of P. fluorescens the agglutination was observed in the first minute of contact and in the P. aeruginosa biofilms after 2 min. There was no difference in agglutination time in biofilms with 24 and 48 h of formation in both strains analyzed. Biofilms with 72 h showed slower agglutination, presenting a time of agglutination between 4 to 5 min. The agglutination test was negative in biofilms of E. coli. The tests with swab solution presented positive agglutination after 3 min of contact. The agglutination test was considered efficient for solutions containing P. fluorescens and P. aeruginosa also for identification in biofilms on stainless steel coupons. The agglutination test developed was classified as fast response and specific for P. fluorescens and P. aeruginosa. The development of technologies that allow the rapid detection of microorganisms is an important strategy for quality control in industries and safety of the population. Chapter 3 of this thesis describes the use of phage P10 to control and prevent biofilm formation. The objective of this study was to evaluate the effects of adding phage P10 during P. fluorescens biofilm formation. The effects of P10 on pre-formed biofilm on polystyrene plates after 6 h of contact and over the course of 48 h were also examined. In both cases the phage activity was evaluated under static and dynamic condition at room temperature. The titers of the bacteria and phage were 10⁵ CFU-mL-¹ and 10⁸ PFU.mL-¹, respectively. Phage P10 significantly reduced (p<0.05) the number of adhered cells during the biofilm formation and in pre-formed biofilm under static and dynamic condition. The phage activity was more effective in younger biofilms. Adding phages during the biofilm formation resulted in an average 2.5-log reduction in the number of adhered cells. When the phages were added to pre-formed biofilm at 12 h, there was a 1.2 log reduction in the number of adhered cells. The use of phage P10 for these purposes is becoming increasingly relevant in terms of pathogenic bacterial resistance to the sanitizers that are traditionally used in food industries. Using the P10 phage to control biofilm formation may be a promising alternative for use in the food industry. The use of phages or their proteins is an important tool for industries and studies that elucidate efficiency and applications in different areas are increasingly relevant. The results of this thesis show that the use of phage and phage proteins has positive results regarding its applicability in biotechnology.As bactérias do gênero Pseudomonas desempenham um papel importante na deterioração do leite, carne e peixe, pois podem produzir enzimas lipolíticas e proteolíticas termotolerantes, que reduzem tanto a qualidade e o prazo de validade desses alimentos. Além disso, a colonização de outras bactérias pode, em muitos casos, favorecer a colonização de bactérias patogênicas e a formação de biofilmes. O capítulo 2 tem por objetivo desenvolver uma técnica rápida baseada em afinidade para identificação de Pseudomonas em soluções líquidas e em biofilmes por aglutinação. Para isso, beads magnéticos foram ligados por afinidade a uma proteína fágica estrutural do fago UFV-P2, que é responsável pelo reconhecimento e ligação a estruturas na membrana celular bacteriana. Este complexo formado pelos beads e pela proteína estrutural do fago, quando em contato com as bactérias Pseudomonas fluorescens e Pseudomonas aeruginosa, tendem a formar aglutinados visíveis a olho nu. O teste desenvolvido foi capaz de identificar P. fluorescens e P. aeruginosa em solução após 30s e 3min respectivamente. Os testes foram negativos para Pseudomonas putida. Lactococcus lactis, Listeria monocytogenes e Escherichia coli A menor concentração detectável de P. fluorescens em soluções foi de 10³ CFU-mL-¹ e 10⁴ CFU-mL-¹ para Pseudomonas aeruginosa. Os testes em biofilme de Pseudomonas fluorescens apresentaram aglutinação no primeiro minuto de contato e em biofilmes de P. aeruginosa após 2 min. Não houve diferença no tempo de aglutinação em biofilmes com 24 e 48 h de formação nas duas linhagens analisadas, porém biofilmes com 72 h apresentaram aglutinação mais lenta, apresentando um tempo de aglutinação entre 4 a 5 min. O teste de aglutinação foi negativo em biofilmes de E. coli. Os testes com solução de swab apresentaram aglutinação positiva depois de 3 min de contato. O teste de aglutinação desenvolvido foi considerado eficiente para soluções contendo P. fluorescens e P. aeruginosa e para identificação em biofilmes formados em cupons de aço inoxidável. O teste de aglutinação desenvolvido foi classificado como de resposta rápida e específico. O desenvolvimento de tecnologias que permitam a rápida detecção de microrganismos é uma importante estratégia para o controle de qualidade nas indústrias e para a segurança da população. O capítulo 3 desta tese descreve o uso do fago P10 com objetivo de controlar e prevenir a formação de biofilmes. O uso de fagos ou de suas proteínas é uma ferramenta importante para indústrias e estudos que elucidam a eficiência e as aplicações em diferentes áreas são cada vez mais relevantes. Os resultados desta tese mostram que o uso de proteínas fágicas e apresenta resultados positivos quanto à sua aplicabilidade em biotecnologia.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio
Isolamento e caracterização de um fago de Pseudomonas e seu uso no controle da proteólise do leite
No full textO desenvolvimento de bactérias psicrotróficas no leite cru e a proteólise causada por suas enzimas termorresistentes podem causar efeitos graves sobre a qualidade dos produtos lácteos. Estudos envolvendo o controle de deterioração dos alimentos utilizando agentes biológicos têm aumentado na última década uma vez que o biocontrole geralmente não gera efeitos indesejáveis sobre a saúde humana e as características dos alimentos. Neste estudo, um bacteriófago de Pseudomonas, denominado UFV-P2, foi isolado a partir de águas residuais de um lacticínio. O fago foi capaz de reduzir a proteólise das α, β e κ-caseínas por uma estirpe de Pseudomonas fluorescens proteolítica, mas não reduziu a população de bactérias nesse meio. O fago UFV-P2 tem um genoma de DNA linear de 45.517 pb, sem genes de tRNA, um teor de GC de 51,5%, e 41 ORFs. As ORFs foram anotadas em cinco grupos de proteínas diferentes, um deles contendo 14 proteínas hipotéticas com função desconhecida (34,1%). Os grupos restantes consistiram de uma chaperona, quatro proteínas constitutivas e sete genes de proteínas estruturais, incluindo uma major head, uma proteína portal, e uma proteína da cauda. Finalmente, 15 ORFs (36,6%) foram anotadas com genes que codificam enzimas, incluindo uma lisozima, as subunidades da terminase, uma endonuclease, as duas partes da DNA Polimerase e uma primase / helicase. A sequência completa do genoma foi depositada no GenBank sob o número de acesso JX863101. Análises comparativas genômicas e estruturais mostraram que o fago UFV-P2 tem uma organização semelhante a dos genomas dos fagos MR299-2, PaP3 e LUZ24, recentemente agrupados no grupo LUZ24-like, o que nos levou a propor a classificação do UFV-P2 nesse mesmo gênero. Além disso, nós propusemos a inclusão do fago tf, anteriormente não classificado, neste gênero. Um estudo foi realizado a fim de avaliar a potencial viabilidade econômica de um produto gerado a partir do fago isolado. Ele mostrou que o uso desta tecnologia possui várias vantagens, e que a sua consolidação e integração dependem dos esforços bem definidos em pesquisa e desenvolvimento.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThe development of psychrotrophic bacteria infecting raw milk and the proteolysis caused by their proteolytic heat-resistant enzymes can cause serious effects on the quality of dairy products. Studies involving the control of food spoilage using biological agents have emerged in the last decade because biocontrol generally has no consequences on human health and food characteristics. In this study, we isolated a Pseudomonas-phage, named UFVP2, from waste water of a dairy factory. The phage was able to reduce the proteolysis of α, β e κ-caseins by a proteolytic strain of Pseudomonas fluorescens, but did not reduce bacterial population in this environment. UFVP2 has a linear 45,517 bp DNA genome with no tRNA genes, a GC content of 51.5%, and 41 ORFs. The ORFs analyzed were annotated to five different protein groups, one of them containing 14 hypothetical proteins with unknown function (34.1%). The remaining groups consisted of one chaperone, four constitutive, and seven structural protein genes, including a major head, a portal, and a tail fiber protein. Finally, 15 ORFs (36.6%) hits with genes coding enzymes, including one lysozyme, the terminase subunits, an endonuclease, the two parts of the DNA polymerase and a primase/helicase. The complete genome sequence was deposited in GenBank under accession number JX863101. Genomic and structural comparative analyses showed that UFV-P2 has a genome organization similar to the MR299-2, PaP3 and LUZ24 phage genomes, recently grouped as LUZ24-like viruses, what lead us to propose the classification of UFV-P2 in the LUZ24-like genus. Additionally, we propose the inclusion of the previously unclassified phage tf in this genus. Studies carried out were performed to evaluate the potential economic viability of a product generated from the isolated phage. It showed that the use of this technology has a number of advantages, and that the consolidation and integration of technology depends on the well-defined efforts in research and development
Characterization of Lytic Bacteriophages Isolated from Cheese Whey
No full textBactérias do Ácido Láctico (BAL) podem ser infectadas e lisadas por uma extensa faixa de bacteriófagos, o que constitui reconhecidamente a principal causa de fermentação falha ou lenta na indústria de laticínios moderna. Processos fermentativos contaminados prejudicam a qualidade do produto ou causam até mesmo sua perda completa. Embora avanços tecnológicos tenham reduzido a incidência destas infecções, eles certamente não as eliminaram. Assim, o objetivo deste trabalho foi o isolamento, identificação e caracterização molecular de bacteriófagos líticos de Lactococcus lactis a partir de soros provenientes de fermentações lácticas. Para isto, amostras de soro foram coletadas em três diferentes laticínios e, a partir deles, foram isolados 17 bacteriófagos, os quais foram propagados em L. lactis cultivado em meio GM17 e caracterizados molecularmente utilizando-se as técnicas de multiplex PCR, perfil de restrição enzimática de DNA, perfil proteico, microscopia eletrônica de transmissão, clonagem e sequenciamento. A extração do genoma dos bacteriófagos isolados e sua análise revelaram uma fita de DNA de 48 kb para o isolado LIMG1 e 42 kb para o isolado LIMG4, enquanto o perfil de proteínas dos fagos permitiu a distinção de quatro grupos, sendo que a diferenciação entre eles foi condizente com a amostra da qual foram isolados. A técnica de PCR, associada à análise microscópica, confirmou a presença de fagos do grupo 936, família Siphoviridae, o mais abundante em laticínios em todo o mundo. Foram encontrados fagos de cabeça isométrica de 50 nm de diâmetro e caudas longas de cerca de 180 nm de comprimento, sem placa basal. O sequenciamento do genoma do isolado LIMG1 revelou alta identidade com outros representantes do grupo 936, embora tenham sido encontradas duas mutações pontuais que o diferenciaram dos demais.Lactic acid bacteria (LAB) can be infected and lysed by an extensive range of bacteriophages, which is recognized as the main cause of failure or slow fermentation in the modern dairy industry. Contaminated fermentation processes affect product quality or even cause its complete loss. Although technological advances have reduced the incidence of these infections, they certainly do not eliminated it. The objective of this work was the isolation, identification and molecular characterization of lytic bacteriophages of Lactococcus lactis from sera from lactic fermentation. For this, serum samples were collected from three different dairies facilities. From one of them, were isolated 17 bacteriophages, which were propagated in L. lactis grown in GM17 medium and molecularly characterized using the techniques of multiplex PCR, DNA restriction profile, protein profile, transmission electron microscopy, cloning and sequencing. The extraction of the genome of bacteriophages isolated and its analysis revealed a strand of DNA of 48 kb for phage LIMG1 and 42 kb for phage LIMG4, while phage protein profile allowed the distinction of four groups, and the differentiation between them was consistent with the sample from which they were isolated. The PCR,
coupled to microscopic analysis, confirmed the presence of members of the group 936-type phages, Siphoviridae family, the most abundant in dairy products worldwide. Phages contain isometric heads with 50 nm in diameter and a 180 nm long tail, without basal plate. The amplified sequence of isolate LIMG1 revealed high identity with other members of 936-type phages, although two punctual mutations had differed LIMG1 from the others.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic
Aptamer prediction for use as sensor molecules for the detection of bacteriophages that infect Streptococcus thermophilus
No full textA indústria de produtos lácteos fermentados enfrenta rotineiramente falhas fermentativas devido a infecções por bacteriófagos. Entretanto, a frequência e dimensão das perdas relacionadas a esse problema não são registradas ou divulgadas, o que dificulta a promoção de políticas que previnam essas perdas. O presente estudo permitiu o levantamento sobre a frequência e causas prováveis das perdas relacionadas a falhas fermentativas em laticínios por meio de questionário aplicado a 27 indústrias brasileiras. Segundo os respondentes, a frequência de perdas pode ser semanal, apontando a contaminação por bacteríofagos como responsável por 35,7% dessas perdas. A proposta de uma metodologia de desenvolvimento de aptâmeros para ser utilizado como molécula sensora para kit de detecção de bacteriófagos que infectam Streptococcus thermophilus é uma alternativa como possível ferramenta de controle e prevenção de perdas referentes a falhas fermentativas. O referido método se baseou na interação de nucleotídeos com as regiões hidrofílicas selecionadas da proteína da cauda de cada representante de cada grupo de bacteriófagos, usando ferramentas de bioinformática que possibilitou a predição de cinco estruturas de aptâmeros distintas para o uso como moléculas sensoras para detecção de bacteriófagos que infectam Streptococcus thermophilus . Apesar de serem estruturas pequenas, as mesmas se mostraram específicas para a detecção das regiões hidrofílicas da proteína da cauda dos bacteriófagos estudados. Palavras-chave: Bacteriófagos. Aptâmeros. Fermentação.The fermented dairy products industry routinely faces fermentative failures due to bacteriophage infections. However, the frequency and extent of losses related to this problem are not recorded or disclosed, making it difficult to promote policies that prevent these losses. The present study allowed for an assessment of the frequency and probable causes of losses related to fermentative failures in dairy products through a questionnaire applied to 27 Brazilian industries. According to the respondents, the frequency of losses can be weekly, with bacteriophage contamination accounting for 35.7% of these losses. The proposal of a methodology for developing aptamers to be used as a sensing molecule for a bacteriophage detection kit that infects Streptococcus thermophilus is an alternative as a possible control and prevention tool for losses related to fermentative failures. This method was based on the interaction of nucleotides with selected hydrophilic regions of the tail protein from each representative of each bacteriophage group, using bioinformatics tools that enabled the prediction of five distinct aptamer structures for use as sensing molecules for the detection of bacteriophages infecting Streptococcus thermophilus. Although they are small structures, they proved to be specific for detecting the hydrophilic regions of the tail protein of the studied bacteriophages. Keywords: Bacteriophages. Aptamers. Fermentation.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic
Study of the immobilization of lipase Eversa® Trransform 2.0 and its application in the transesterification reaction of triacetin
No full textO presente trabalho investigou a reação de transesterificação enzimática para a produção de acetato de etila, fazendo uso da lipase Eversa® Transform 2.0 nas formas livre e imobilizada em esferas de alginato de cálcio. Inicialmente, a enzima foi caracterizada quanto à massa molar, por eletroforese; ao ponto isoelétrico, por titulação potenciométrica, e à estabilidade e ao tamanho, por potencial zeta. A massa molar foi de, aproximadamente, 30 kDa, o ponto isoelétrico 6,8. Posteriormente, foi realizado o processo de imobilização da lipase Eversa® Transform 2.0 por aprisionamento em microcápsulas de alginato de cálcio. Os resultados alcançados foram 14,6 % e 80 % para o rendimento e para a eficiência de imobilização, respectivamente. Os derivados imobilizados foram caracterizados por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), por meio da qual foram observadas enzimas aglomeradas quando comparados com esferas referência, ou seja, sem enzima. O processo de transesterificação da triacetina utilizando a lipase Eversa® Transform 2.0 nas formas livre e imobilizada foi avaliado utilizando um Delineamento Composto Central Rotacional com 5 repetições no ponto central, variando o tempo de reação (de 3,9 a 24,1 h) e os teores de enzima (de 0,5 a 3,0 % (v/v)) e de água (de 1,0 a 6,0 % (v/v)), tendo como variável resposta a porcentagem de rendimento em acetato de etila. Tanto para a enzima imobilizada quanto para a enzima livre, as maiores taxas de rendimento em acetato de etila se deram quando foi utilizada a condição de 2,5 % de enzima e 5 % de água, embora o tempo de reação tenha sido de 8 h usando a enzima livre e de 20 h para a imobilizada. Com a enzima livre, o rendimento em acetato de etila foi de 39,3 %, enquanto que para a enzima imobilizada, o rendimento máximo foi de apenas 5,8 %, sendo, neste caso, a variável tempo de reação a mais significativa (> 0,05) do que as variáveeis teores de enzima e de água, mostrando que o processo de imobilização não foi favorável ao rendimento em acetato de etila. Com relação ao reuso, foi possível observar que a atividade da enzima imobilizada foi mantida em 83,9 % da inicial, após o 1º ciclo, e que, após o 2º e 3º ciclos, as atividades foram de 39,0 e 23,8 %, das anteriores, respectivamente.The present work investigated the enzymatic transesterification reaction for the ethyl acetate production, by use of Eversa® Transform 2.0 lipase in its free and immobilized forms on calcium alginate beads. Initially, the enzyme was characterized as molar mass by electrophoresis; isoelectric point, by potentiometric titration, and stability and size, by zeta potential. The molar mass was approximately 30 kDa, the isoelectric point 6,8. Subsequently, the immobilization process of the Eversa® Transform 2.0 lipase was carried out by entrapment in microcapsules of calcium alginate. The results achieved were 14.6% for yield and 80% for immobilization efficiency. The immobilized derivatives were characterized by means of scanning electron microscopy (SEM), by which agglomerated enzymes were observed. The transesterification process of triacetin using Eversa® Transform 2.0 lipase in its free and immobilized forms was evaluated using a Rotational Central Compound Design with 5 replicates at the central point, varying the reaction time (from 3.9 to 24.1 h) and the enzyme contents (from 0.5 to 3.0% (v / v)), and water (from 1.0 to 6.0% v / v), having the response variable the percent conversion in ethyl acetate. For both the immobilized enzyme and the free enzyme, the highest conversion rate occurred when 2.5% of enzyme and 5% of water were used, although the reaction time was 8 h for the reaction using the free enzyme and from 20 h to immobilized. The free enzyme was able to convert up to 39.3% in ethyl acetate, while the immobilized one converted at the most only 5.8%, being, in this case, the most significant reaction time variable (> 0.05) of the than the variable enzyme and water, showing that the immobilization process was unfavorable to the conversion into ethyl acetate. With regard to reuse, it was possible to observe that the activity of the immobilized enzyme was maintained in 83.9% of the initial one after the 1st cycle, and that after the 2nd and 3rd cycles, the activities were 39.0 and 23.8%, of the above, respectively.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio
Prediction of bacteriophage-based sensor proteins for detection of Salmonella spp.
No full textAs contaminações microbianas representam um desafio global, causando perdas significativas à indústria de alimentos e apresentando riscos à saúde pública. O gênero Salmonella está entre os principais causadores de surtos e doenças veiculadas por alimentos no mundo. Considerando a relevância epidemiológica e econômica desse patógeno, o uso de métodos de detecção rápidos e eficazes é crucial para a implementação de ações de controle imediatas. Nos últimos anos, a exploração de biossensores baseados em fagos e suas proteínas aumentou devido a benefícios como a grande abrangência relacionada a quantidade de hospedeiros alvo dos fagos e como menores custos de produção e tempos de resposta mais rápidos em comparação a outros métodos. Este estudo teve como objetivo desenvolver moléculas sensoras derivadas de proteínas de bacteriófagos para a detecção de Salmonella spp. Dessa forma, o primeiro capítulo deste trabalho compreende a predição das sequências, para isso foi criado um banco de dados contendo todas as sequências genômicas de bacteriófagos específicas dessas espécies e disponíveis no GenBank (NCBI) até 09 dezembro de 2023. Os genomas foram submetidos à anotação funcional para identificar proteínas de cauda responsáveis pelo reconhecimento do hospedeiro. As sequências das proteínas selecionadas foram comparadas para procurar regiões conservadas e foram agrupadas. Sequências que compartilhavam uma identidade de 80% ou mais foram agrupadas, e duas sequências representativas foram selecionadas. Uma análise filogenética foi realizada para entender sua evolução, assim como sua conservação e funções. As sequências foram analisadas quanto as suas características físico- químicas, e tiveram também suas estruturas tridimensionais preditas. O segundo capítulo compreende a um pedido de patente para o uso das sequências a serem usadas como parte ou todo na produção de moléculas sensoras. As moléculas sensoras deste estudo poderão ser utilizadas em diversas aplicações, como no desenvolvimento de biossensores e kits para detecção de contaminantes microbianos. Palavras-chave: Alimentos; Proteínas; Patógeno; MoléculaMicrobial contamination represents a global challenge, causing significant losses to the food industry and posing risks to public health. The genus Salmonella is among the main causes of foodborne outbreaks and illnesses worldwide. Given the epidemiological and economic relevance of this pathogen, the use of rapid and effective detection methods is crucial for the implementation of immediate control measures. In recent years, the exploration of phage-based biosensors and their proteins has increased due to benefits such as the broad host range of phages, lower production costs, and faster response times compared to other methods.This study aimed to develop sensor molecules derived from bacteriophage proteins for the detection of Salmonella spp. Accordingly, the first chapter of this work focuses on the prediction of sequences. A database was created containing all genomic sequences of bacteriophages specific to these species and available in GenBank (NCBI) as of December 9, 2023. The genomes were subjected to functional annotation to identify tail proteins responsible for host recognition. The selected protein sequences were compared to identify conserved regions and were grouped accordingly. Sequences sharing 80% or more identity were clustered, and two representative sequences were selected. A phylogenetic analysis was conducted to understand their evolution, conservation, and functions. The sequences were also analyzed for their physicochemical properties, and their three-dimensional structures were predicted. The second chapter presents a patent application for the use of these sequences, either in part or in full, in the production of sensor molecules. The sensor molecules developed in this study may be used in various applications, such as the development of biosensors and kits for the detection of microbial contaminants. Keywords: Food; Proteins; Pathogen; MoleculeCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq
Diversity of lactic bacteria and molecular identification of Lactococcus isolated from dairy and non-dairy environments
No full textAmbientes lácteos como queijos artesanais e leite cru são considerados excelentes fontes para isolamento de LAB com características específicas que podem ser utilizadas na indústria de fermentados. Porém, fontes não lácteas também podem fornecer isolados com características interessantes que podem, ser aproveitadas em produtos lácteos. Este trabalho teve início com o estudo da diversidade da microbiota de queijos artesanais da região amazônica durante as diferentes estações do ano. Para isso, foram realizadas contagens de BAL em meios específicos e análise de cultura-independente, que avalia de forma mais ampla a presença de bactérias láticas e de outros grupos que possam estar presentes. O cultivo de BAL a partir dos queijos permitiu a obtenção de um vasto banco de culturas láticas a serem estudadas e caracterizadas. A análise de cultura– independente TTGE mostrou a diversidade e a presença de diferentes bactérias láticas, outros gêneros poucos encontrados em queijos e até mesmo bactérias citadas na literatura como comuns em infecções do trato urinário. A análise dos resultados do TTGE revelou a similaridade entre os perfis de bandas dos queijos coletados no período seco e no período chuvoso mostrando que os queijos que apresentam maior similaridade foram coletados no mesmo período do ano e que possivelmente o clima contribui para a microbiota dominante em cada um deles. Dentre os grupos de bactérias isoladas a partir dos queijos artesanais, Lactococcus lactis foi estudado com maior detalhe devido à sua importância como cultura starter na indústria de alimentos. Os isolados identificados como Lactococcus lactis foram incorporados a uma coleção da mesma espécie isoladas a partir de diferentes fontes lácteas e não-lácteas, que foram submetidas a um estudo por MLST para um melhor entendimento sobre a diversidade genética entre esses isolados. Para isso, um total de 23 isolados foram submetidos às análises de REP-PCR e PFGE, onde a presença ou não de clones foi estudada. Tendo sido os 23 isolados considerados diferentes, pode-se realizar a análise de MLST com um esquema desenvolvido anteriormente para esse gênero. A análise revelou a existência de novas sequências STs que nunca haviam sido relatadas no banco de dados criado para esta espécie dentro desse esquema e abriu a possibilidade de que esses isolados poderiam ter características tecnológicas interessantes para aplicação na indústria. Após o estudo relacionado à diversidade genética dos isolados, foi necessário avaliar as características fenotípicas dessas culturas, visando sua aplicação em produtos lácteos. Testes fenotípicos para avaliação de perfil de fermentação, capacidade de desenvolvimento em diferentes concentrações de NaCl, produção de diacetil, presença de genes importantes para característica de bioproteção e outras características foram avaliadas neste estudo com o intuito caracterizar fenotipicamente essas estirpes e direcionar seu potencial de aplicação na indústria. Como resultado, algumas estirpes apresentaram potencial antagonista para os patógenos testados sendo esse resultado extremamente importante para pesquisas futuras. Quanto as demais características estudadas, os isolados apresentaram resultados satisfatórios que viabilizariam sua utilização como cultura starter ou como culturas bioprotetoras caso a expressão de genes para produção de nisina seja confirmada.Este trabalho permitiu compreender a diversidade microbiana presente nos queijos artesanais, suas variações durante diferentes épocas do ano assim como a importância do estudo de bactérias como Lactoccus lactis que podem ter uma grande variabilidade dentro da própria espécie contribuindo assim, para características diferenciadas de fermentação e outras funções importantes em alimentos. Esses resultados vão auxiliar nos próximos estudos que poderão entender mais detalhadamente a aplicação adequada para cada isolado caracterizado e a potencialização das características desse isolado que poderão ser benéficas para a indústria.Dairy environments such as artisanal cheeses and raw milk are considered excellent sources for LAB isolation with specific characteristics that can be used in the fermented industry. However, non-dairy sources can also provide isolates with interesting characteristics that can be used in dairy products. This work began with the study of the microbial diversity of artisanal cheeses from the Amazon region during the different seasons of the year. For this, BAL counts were performed in specific media and culture-independent analysis, which evaluates in a broader way the presence of lactic bacteria and other groups that may be present. The cultivation of BAL from the cheeses allowed to obtain a vast bank of lactic cultures to be studied, characterized and in the future applied in fermented foods. The culture- independent TTGE analysis showed the diversity and presence of different lactic bacteria, other genera few found in cheeses and even bacteria cited in the literature as common in urinary tract infections. The analysis of the TTGE results revealed the similarity between the bands profiles of the cheeses collected during the dry period and in the rainy season, showing that cheeses with the highest similarity were collected in the same period of the year and that the climate possibly contributes to the dominant microbiota in each one of them. Among the groups of bacteria isolated from artisanal cheeses, Lactococcus lactis was studied in greater detail due to its importance as a starter culture in the food industry. The isolates identified as Lactococcus lactis were incorporated into a collection of the same species isolated from different dairy and non-dairy sources, which were submitted to a study by MLST for a better understanding of the genetic diversity among these isolates. For this, a total of 23 isolates were submitted to REP-PCR and PFGE analyzes, where the presence or not of clones was studied. Since the 23 isolates were considered different, the MLST analysis can be performed with a previously developed scheme for this genera. The analysis revealed the existence of new ST sequences that had never been reported in the database created for this species within this scheme and opened the possibility that these isolates could have interesting technological features for application in the industry. After the study related to the genetic diversity of the isolates, it was necessary to evaluate the phenotypic characteristics of these cultures, aiming their application in dairy products. Phenotypic tests for evaluation of fermentation profile, developmental capacity at different concentrations of NaCl, diacetyl production, presence of important genes for bioprotection characteristics and other characteristics were evaluated in this study with the purpose of characterizing phenotypically these strains and directing their application potential industry. As a result, some strains showed antagonistic potential for the pathogens tested and this result is extremely important for future research. Regarding the other characteristics studied, the isolates presented satisfactory results that could be used as starter culture or as bioprotective cultures if the expression of genes for nisin production is confirmed. his work allowed to understand the microbial diversity present in the artisanal cheeses, their variations during different times of the year, as well as the importance of the study of bacteria such as Lactoccus lactis that can have a great variability within the species itself, thus contributing to differentiated characteristics of fermentation and other important functions in food. These results will aid in the next studies that will be able to understand in more detail the suitable application for each characterized isolate and the potentialization of the characteristics of this isolate that could be beneficial for the industry.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio
Wild yeasts in wine production: exploitation for the development of new products
Get PDFCatas Altas é um município de Minas Gerais que se destaca pela produção de vinhos de fermentação natural, um conhecimento milenar e inexplorado pela comunidade científica. Por isso, este estudo investigou a produção de vinho de jabuticaba em Catas Altas, integrando aspectos culturais, históricos e técnico- científicos da vitivinicultura local. A pesquisa abrangeu a escrita de um capítulo do livro Trending Topics on Fermented Foods visando a divulgação da cultura de produção de vinhos selvagens no mundo. Além disso, foi realizada a análise de conformidade dos vinhos das safras de 2022, 2023 e 2024 às normas brasileiras (Instruções Normativas 14/2018 e 34/2012). Observou-se uma evolução notável na qualidade do vinho ao longo dos anos, evidenciada pelo aprimoramento das técnicas de manejo e boas práticas de produção. Em 2022, duas amostras apresentaram teor alcoólico abaixo do padrão, enquanto a partir de 2023 todas as amostras atenderam aos critérios normativos para este parâmetro. A acidez total observada foi um indicativo da necessidade de readequação das estratégias de manejo e coleta dos frutos. Paralelamente, 63 mostos foram coletados em outubro de 2023, antes e após o processo de maceração, para isolamento, caracterização e identificação das leveduras presentes. Das 49 leveduras isoladas, as principais espécies encontradas foram Saccharomyces cerevisiae Hanseniaspora guilliermondii e Kurtzmaniella quercitrusa. Uma possível nova espécie de levedura foi encontrada, evidenciando a relevância e a exclusividade dos produtos locais. Após triagem tecnológica por meio de testes de resistência a glicose (0 - 35%), etanol (0 - 18%) e metabissulfito de sódio (0 - 200 mg/L) 20 isolados foram selecionados para avaliação do potencial fermentativo em mosto de uva a 16 ºBrix a 18 ºC. A fermentação foi acompanhada durante 7 dias por meio da avaliação do teor de açúcares redutores e nitrogênio amino livre e do conteúdo ácidos orgânicos. Os isolados G-011 (Saccharomyces cerevisiae NRRL Y-12632), G-041 (Kurtzmaniella quercitrusa CBS 4412) e C-032 (Kurtzmaniella quercitrusa CBS 4412) destacaram-se por sua capacidade fermentativa e resiliência, enquanto as demais apresentaram algumas limitações. Essas análises destacam a relevância das leveduras selvagens na vinificação e seu potencial como estratégia tecnológica para aprimorar os vinhos de jabuticaba, promovendo o uso de leveduras nativas de Catas Altas na produção de vinho tinto. Palavras-chave: Vinho de jabuticaba; ; Fermentação; ; Potencial fermentativo; ; Maturação das jabuticabas; ; Qualidade do vinho.Catas Altas is a municipality in Minas Gerais known for its production of naturally fermented wines, a centuries-old practice that remains largely unexplored by the scientific community. This study investigated the production of jabuticaba wine in Catas Altas, integrating cultural, historical, and technical-scientific aspects of local viticulture. The research included the authorship of a chapter in the book Trending Topics on Fermented Foods, aiming to promote awareness of wild wine production worldwide. Additionally, an evaluation was conducted to assess the compliance of jabuticaba wines from the 2022, 2023, and 2024 harvests with Brazilian regulations (Normative Instructions 14/2018 and 34/2012). A remarkable improvement in wine quality was observed over the years, driven by advancements in management techniques and the best production practices. In 2022, two samples exhibited alcohol content below the regulatory standard. However, starting in 2023, all samples met the normative criteria for this parameter. The observed total acidity highlighted the need to adjust fruit handling and harvesting strategies. In parallel, 63 must samples were collected in October 2023, both before and after the maceration process, to isolate, characterize, and identify the yeast species present. Among the 49 isolated yeasts, the predominant species were Saccharomyces cerevisiae, Hanseniaspora guilliermondii, and Kurtzmaniella quercitrusa. A potentially new yeast species was discovered, emphasizing the uniqueness and significance of local products. Following a technological screening based on resistance tests to glucose (0–35%), ethanol (0–18%), and sodium metabisulfite (0–200 mg/L), 20 isolates were selected for fermentation potential evaluation in grape must at 16° Brix and 18°C. The fermentation process was monitored for seven days by assessing the levels of reducing sugars, free amino nitrogen, and organic acids. The isolates G-011 (Saccharomyces cerevisiae NRRL Y-12632), G-041 (Kurtzmaniella quercitrusa CBS 4412), and C-032 (Kurtzmaniella quercitrusa CBS 4412) stood out for their fermentative capacity and resilience, while others exhibited some limitations. These findings highlight the importance of wild yeasts in winemaking and their potential as a technological strategy to enhance jabuticaba wine production, fostering the use of native Catas Altas yeasts in red wine production. Keywords: Jabuticaba wine; ; Fermentation; ; Fermentative potential; ; Jabuticaba maturation; ; Wine qualityCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES
Estudo de estratégias para melhorar a biodisponibilidade de antocianinas
Get PDFAnthocyanins are phenolic compounds present in many natural products and known for their health benefits. These benefits are directly related to their bioaccessibility, which is, the ability of those substances to reach the intestine after the digestive process, being absorbed and used by the organism. In this context, this thesis aims to investigate strategies to increase the bioaccessibility of anthocyanins for human consumption. The first article consists of a comprehensive review of technological tools and strategies to improve the stability, bioaccessibility and bioavailability of anthocyanins in food systems. Additionally, we highlight methodologies for evaluating their bioaccessibility and bioavailability, which vary between in vitro and in vivo approaches. We observed that in vitro methodologies are the most widely used due to their relative financial accessibility, lower complexity, and ability to provide rapid results. Among the most used strategies to increase the stability of anthocyanins during the digestion process, microencapsulation stands out. This technique proved to be effective in protecting against pH variations and enzymatic action, resulting in a general improvement in the in vitro bioaccessibility. The review also addresses the influence of the food matrix and types of processing over those parameters, indicating that these strategies can have positive or negative impacts on bioaccessibility and bioavailability. Therefore, more studies are needed to delve on how such strategies, as fermentation, for example, effectively assist in the formulation of functional foods. Thus, in the second chapter we detailed the evaluation of three types of fermentation (spontaneous, lactic, and alcoholic) on the bioaccessibility of anthocyanins from açai. Furthermore, we evaluated the cytotoxic effect of fermented açai extracts before and after simulated gastrointestinal digestion (SD) in three cell lines. Dried açai extracts produced from spontaneous fermentation (SF) for 24 h presented greater bioaccessibility of phenolics (52.68%) and cyanidin-3 glycoside (27.01%) compared to unfermented açai. Similarly, lactic acid fermentation (LF) for 72 hours improved the bioavailability of phenolics (64.49%) and cyanidin-3-rutinoside (20.00%). The fermented extracts did not presented cytotoxicity in the cell lines A549 (lung adenocarcinoma epithelial cells), HCT8 (human colon carcinoma) and IMR90 (normal human lung fibroblast), while extracts derived from 24-h alcoholic fermentation presented antioxidant and antimutagenic effects in vitro, reducing around 40% of chromosomal aberrations. This thesis highlights the relevance of processes such as microencapsulation and fermentation to increase the stability and bioaccessibility of anthocyanins, providing relevant information for the development of more effective functional foods. Keywords: Açai. Phenolic compounds. Bioaccessibility. Fermentation.As antocianinas são compostos fenólicos conhecidos pelos seus benefícios à saúde. No entanto, esses benefícios estão diretamente relacionados à bioacessibilidade dessas substâncias, isto é, à capacidade de chegar ao intestino de maneira viável após o processo digestivo e serem absorvidas e utilizadas pelo organismo. Nesse contexto, esta tese tem como objetivo investigar estratégias para aumentar a bioacessibilidade das antocianinas. O primeiro artigo consiste em uma revisão abrangente de ferramentas e estratégias tecnológicas para melhorar a bioacessibilidade e biodisponibilidade das antocianinas em sistemas alimentares. Adicionalmente, destacamos as metodologias para avaliar a bioacessibilidade e biodisponibilidade de compostos, que variam entre abordagens in vitro e in vivo. Observamos que as metodologias in vitro são as mais amplamente utilizadas devido à sua relativa acessibilidade financeira, menor complexidade e capacidade de fornecer resultados rápidos. Dentre as estratégias mais empregadas para aumentar a estabilidade das antocianinas durante o processo de digestão, destaca-se a microencapsulação. Essa técnica mostrou-se eficaz na proteção durante as variações de pH e ação enzimática, resultando em uma melhoria geral na bioacessibilidade in vitro. A revisão também aborda a influência da matriz alimentar e tipos de processamento, indicando que essas estratégias podem ter impactos positivos ou negativos na bioacessibilidade e biodisponibilidade. Portanto, são necessários mais estudos para que tais estratégias possam efetivamente auxiliar na formulação de alimentos funcionais. Adicionalmente, ao observar a carência de dados sobre o efeito da fermentação na bioacessibilidade de antocianinas, conduzimos o segundo trabalho centrado na avaliação de três tipos de fermentação de açaí (espontânea, láctica e alcoólica). Além disso, utilizamos três linhagens celulares para avaliar o efeito citotóxico de extratos fermentados de açaí antes e após a simulação da digestão gastrointestinal (SD). Os resultados indicaram que a fermentação espontânea (FS) por 24 horas, seguida de secagem (SD), resultou em um produto com maior bioacessibilidade de fenólicos (52,68%) e glicosídeo cianidina-3 (27,01%) em comparação com o açaí não fermentado. Da mesma forma, a fermentação láctica (LF) por 72 horas melhorou a biodisponibilidade de fenólicos (64,49%) e cianidina-3-rutinosídeo (20,00%). As amostras não apresentaram citotoxicidade nas linhagens celulares testadas e, além disso, a fermentação alcoólica (24 horas) demonstrou efeitos antioxidantes e antimutagênicos in vitro, reduzindo cerca de 40% das aberrações cromossômicas. Em resumo, esta tese destaca a importância de processos como a microencapsulação e a fermentação para aumentar a bioacessibilidade das antocianinas. Essas descobertas oferecem informações relevantes para o desenvolvimento de alimentos funcionais mais eficazes. Entretanto, ressaltamos a necessidade contínua de pesquisa com diferentes fontes e processos para otimização dos benefícios à saúde. Palavras-chave: Açaí. Compostos fenólicos. Bioacessibilidade. Fermentação.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES
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