FORMULAÇÕES SÓLIDAS DE PROBIÓTICOS COM CÉLULAS LACTOBACILLUS GERADAS POR FERMENTAÇÃO DE SORO DE LEITE

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1 PIBIC-UFU, CNPq & FAPEMIG Universidade Federal de Uberlândia Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação DIRETORIA DE PESQUISA FORMULAÇÕES SÓLIDAS DE PROBIÓTICOS COM CÉLULAS LACTOBACILLUS GERADAS POR FERMENTAÇÃO DE SORO DE LEITE Natália Mazzarioli Terra 1 Verônica dos Santos Lopes 2 Ubirajara Coutinho Filho 3 Vicelma Luiz Cardoso 4 Faculdade de Engenharia Química da Universidade Federal de Uberlândia. Av João Naves de Ávila, 2121, Bloco 1K, Campus Santa Mônica, Uberlândia MG, CEP ) ucfilho@feq.ufu.br Resumo: Probióticos tem uso regular importante na alimentação de humanos e animais. A produção de probióticos na forma de preparações sólidas representa uma melhora na qualidade do produto por tornar melhor a resistência aos processos de produção e aumenta a resistência do produto à ação dos fluidos biológicos gerados no processo de digestão do alimento que contém os probióticos. Diante dos fatos de que as últimas duas décadas mostrarem um interesse crescente na substituição de agentes antimicrobianos por probióticos e a produção destes a partir do soro representar uma possibilidade adicional de uso dos grandes volumes de soro que em parte vira efluente este trabalho propôs avaliar a produção de probiótico de lactobacilos com células imobilizadas. Os resultados mostram que as diferentes fermentações estudadas foram satisfatórias na geração de células imobilizadas, o processo de secagem é uma etapa fundamental para evitar contaminações e queo uso de glicerina foi capaz de gerar células mais estáveis. Palavras chave: probiótico, células imobilizadas, soro de leite 1. INTRODUÇÃO Os probióticos são microrganismos vivos que exercem ação benéfica na flora microbiana de animais e humanos. Uma das principais ações destes micro organismos consiste na adesão dos mesmos ao epitélio intestinal com produção de compostos que estimulam multiplicação de microorganismos necessários ao bom funcionamento do organismo, inibem a proliferação de bactérias potencialmente prejudiciais e reforçam os mecanismos naturais de defesa. Há formulações probióticas para uso humano e animal na forma de bebidas, pastas, géis, soluções salinas e rações (COSTA, 2001; COUTINHO FILHO et al, 2007). 1 Acadêmica do curso de graduação em Engenharia Química da Universidade Federal de Uberlândia 2 Acadêmica do curso de graduação em Engenharia Química da Universidade Federal de Uberlândia 3 Professor da Faculdade de Engenharia Química da Universidade Federal de Uberlândia 4 Professora da Faculdade de Engenharia Química da Universidade Federal de Uberlândia

2 O uso de probióticos na alimentação animal é cada vez frequente para garantir uma melhor saúde e nutrição de animais estressados, recém nascidos, desmamados no ambiente de granjas e outras instalações destinadas a produção de carne e derivados. (SANTOS, GIL TURNES, 2005; WANG et al 2007). Além do uso na alimentação de animais destinados a produção de carne e derivados, há a utilização dos mesmos na alimentação de animais de estimação e o uso na alimentação de animais que habitam ambientes contaminados no process de biorremediação destas áreas. Entre as exigências para que um micro organismo possa ser usado na alimentação animal e humana consta a necessidade de se ter a ação probiótica comprovada cientificamente, ser comprovada a resistência dos mesmos a ação dos fluidos biológicos antes de aderir ao intestino e estarem presentes em concentrações celulares adequadas para garantir o efeito probiótico. Para alimentação animal as doses diárias recomendadas são variáveis de acordo com o tipo de animal e características do produto sendo que doses de a células totais por dia são citadas como adequadas em diferentes estudos da literatura. A geração de produtos probióticos começa com a multiplicação das células em processo fermentativo. Nesta fermentação há um interesse em se utilizar como matérias primas os subprodutos e resíduos agroindustriais potencialmente capazes de poluir o ambiente. Neste sentido o soro de leite representa um subproduto de grande interesse, pois o leite representa um segmento do agronegócio brasileiro que gera grandes volumes de soro como subproduto da produção de queijo. Este soro vira, em grande parte, efluente, que poderia ser aproveitado na produção de probióticos de forma a reduzir os custos destinados ao tratamento deste efluente, reduzir a poluição ambiental associada ao descarte inadequado do soro de leite e o aproveitamento do alto valor nutritivo deste produto ( na forma líquida o soro se caracteriza como uma solução aquosa contendo 50 a 60 g/l de lactose, 8 a 10 g/l de proteína, 0,6 g/l de lipídeos e sais minerais)(almeida et al 2009; ALVES FILHO 2002; COUTINHO FILHO et al 2007). Este trabalho tem como objetivo avaliar o aproveitamento do soro de leite como matériaprima no desenvolvimento de probióticos com células retidas em matriz sólidas compostas por hidrocolóides com a presença de aditivos capazes de melhorar a estabilidade do produto. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Processos Fermentativos Fermentações bateladas foram conduzidas em escala de bancada em incubador rotativo com movimento orbital e controle de temperatura a 35 C e 200 rpm. Nas diferentes fermentações foi utilizada uma concentração celular inicial entre 10 6 a 10 7 células/ml de Lactobacillus acidophilus em mutualismo com mesma quantidade de Streptococcus thermophilus, concentração de matéria sólida de 60 e 90g/L e o tempos do processo de dois e quatro dias de fermentação. Também foi avaliada a adição de glicerina nas concentrações de 0, 5 e 50g/100mL de meio fermentado. A Tabela 1 mostra a combinação de concentrações de meios utilizadas nos diferentes ensaios Quantificação de células viáveis Foi utilizado o método do número mais provável com três tubos. O meio de cultura utilizado foi o MRS em frascos de penicilina de 10mL. Na leitura do número mais provável foi utilizado um intervalo de confiança de 95%.

3 2.3. Formulações com células viáveis Foi feita a imobilização das células por oclusão das mesmas em alginato de cálcio gerado pela mistura de alginato de sódio com as células a uma solução de cloreto de cálcio. As concentrações de cloreto de cálcio e alginato de sódio utilizadas nos experimentos foram de, respectivamente, 0,2mol/L e 1% (m/v) conforme mostra a Tabela 1. Tabela 1: Ensaios fermentativos diferentes condições utilizadas Glicerina (% g/v) Soro (g/l) Tempo (dias) Foi testado a retenção das células viáveis imobilizadas preparado nutritivo com farinha de carne (30%), amido (43%) e óleo de soja (20%) peletizados após uma etapa de gelatinização do amido em seis ensaios com amido proveniente de mandioca (três ensaios) e milho (três ensaios) Avaliação da estabilidade das células imobilizadas Os produtos secos foram avaliados em termos de células viáveis após o armazenamento por três semanas e pela avaliação de células viáveis após o ensaio de degradação acelerada de células por tratamento térmico a 65 o C por 20 minutos. 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 3.1 Avaliação das formulações sólidas Foram testadas diferentes formas de obtenção das células e foi constatado que embora o alginato seja um meio não nutritivo há uma grande facilidade de perda do material por crescimento de fungos na superfície do mesmo. Assim o material foi submetido a secagem por jatos de ar quente a velocidade de 27m/s e temperatura de 47 o C, para redução da umidade inicial, seguida da secagem em estufa a 60 o C. A Figura 1 representa a aparência final do material já seco.

4 Figura 3: teor de água nas formulações sólidas destinadas a contenção de células probióticas 3.2 Processos Fermentativos A Figura 2 mostra as diferentes concentrações celulares geradas nas células imobilizadas em alginato de cálcio. Os ensaios o 7 e 8 são aquelas que utilizaram maior concentração de glicerina com maior e menor tempo. Estes resultados sugerem que o uso de concentração de glicerina de 50% (m/v) não favorece o processo fermentativo e na presença de glicerina um maior tempo de fermentação favoreceu, possivelmente, a recuperação do crescimento celular. Uma possível explicação para ação desfavorável da concentração de glicerina de 50% é a redução da atividade de água do meio gerada pela glicerina. Figura 2: células viáveis imobilizadas em alginato geradas nas diferentes fermentações 3.2 Estabilidade das células em alginato

5 A Figura 3 mostra o número de células viáveis no teste de estabilidade acelerado (65 o C por 20min). A comparação dos resultados aqui obtidos com os resultados gerados no item anterior mostram que embora o uso da glicerina não tenha gerado uma maior viabilidade celular ele foi capaz de gerar maior resistência das células, conforme mostra a Figura 1, tem se que o uso da glicerina (ensaios 2, 3 e 9) reduziram a morte de células no ensaio de desativação acelerada e, assim, contribuiu para uma melhor qualidade do produto. Figura 3: avaliação do resistência das células viáveis por desativação térmica acelerada 4. CONCLUSÕES O presente trabalho traz como conclusão que a fermentação de soro de leite é adequada para geração de células imobilizadas, o uso de estufa a 60 0 C é adequado para garantir um produto final estável e a adição de glicerina foi capaz de conferir maior estabilidade para as células viáveis. 5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a Fapemig pela concessão da bolsa de iniciação científica 6. REFERÊNCIAS Almeida, K. Etamine,. A.Y. Oliveira, M.N. (2009) Influence of total solids contents of milk whey on the acidifying profile and viability of various lactic acid bacteria LWT Food Science and Technology, Volume 42, Issue 2, p Aström, K.J. and Wittenmark, B., 1989, Adaptive Control, Addison Wesley, Reading, MA. Alves Filho, M. A nata do soro, Jornal da Universidade Estadual de Campinas, p.2, 14 a 20 de outubro de 2002.

6 Costa, S.O. P. As bactérias em biotecnologia, p In: Serafin, L.A.; Barros, N.M.; Azevedo, J. L. (2001) Biotecnologia na agricultura e na argroindústria. Livraia Editora Agropecuária 463p. Coutinho Filho, U.; Santos, A. B.; Cardoso, V. L. (2007) Estudo da desativação térmica de simbiótico de uso veterinário XVI Simpósio Nacional de Bioprocessos, p Santos, J. R. G.; Gil Turnes, C. (2005) Probióticos em avicultura. Ciência Rural, Santa Maria, v.35, n.3, p Wang, Yan Bo; Han Jiam Zhomg (2007) The role of probiotic cell wall hydrophobicity in bioremediantion of aquaculture Aquaculture, v. 269, p TITLE SOLID STATE LACTOBACILLUS PROBIOTIC FORMULATION FROM CHEESE WHEY FERMENTATION Natália Mazzarioli Terra Verônica dos Santos Lopes Ubirajara Coutinho Filho ucfilho@feq.ufu.br Vicelma Luiz Cardoso Chemical Engineering Faculty Uberlandia Federal University. Av João Naves de Ávila, 2121, Bloco 1K, Campus Santa Mônica, Uberlândia MG BRAZIL, ZIP CODE ) Abstract: Probiotics has important use in the human and animal food supply. The production of probiotic as solid preparations increase the product quality because the solid probiotic has higher resistence to the action of biological fluids and solid probiotic has better resistence to the effects of manufacturing conditions. This research was carried out to evaluate the production of lactobacillus from cheese whey for the reason of the last two decades have improved the replacement of antimicrobial agents by probiotics and also for the reason of the use of cheese whey as substrate represents a strategy to reduce the discarding of cheese whey in the rivers and production of cheese whey effluents. The results had shown that the fermentations provided adequate immobilized cell concentration, the drying of the cells is fundamental to avoid contaminations and glycerol supplementation in fermentation medium increase the cell stability against denaturation. abstract text is to be included here. Keywords: Probiotic, immobilized cell, cheese whey