Nome do Projeto
Desenvolvimento de técnicas de imobilização de microrganismos probióticos, caracterização e aplicação em alimentos
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
31/05/2021 - 28/04/2025
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Multidisciplinar
Resumo
Nos últimos anos observou-se um aumento no interesse por alimentos probióticos pela população por conta dos benefícios à saúde humana e pela comunidade científica afim de aprofundar os estudos referentes aos potenciais benefícios, métodos de conservação, estocagem e sua aplicação na indústria de alimentos. O gênero Lactobacillus é composto por um conjunto diversificado de 140 espécies conhecidas até o momento, sendo empregado como microrganismo probiótico. Tendo em vista a alta suscetibilidade dos probióticos à perda de viabilidade celular frente às condições adversas de processamento e do trato gastrointestinal técnicas físicas, químicas e físico-químicas de imobilização vêm sendo empregadas a fim de manter a viabilidade destes microrganismos durante as etapas de fabricação, transporte e armazenamento do produto, bem como durante a passagem no trato superior sendo então liberado no lúmen intestinal. Diferentes técnicas podem ser utilizadas no aprisionamento do microrganismo probiótico, tais como secagem por pulverização, eletrofiação e adsorção. Ainda vários são os materiais que podem ser utilizados como encapsulantes, tais como a xantana, quitosana, amido, proteína de soja, entre outros. No desenvolvimento deste projeto será utilizado o gênero Lactobacillus como microrganismo probiótico que será imobilizado utilizando as técnicas de secagem por pulverização, adsorção e coacervação, utilizando como materiais de revestimento xantana, lactitol, inulina e galacto-oligossacarídeos. As cápsulas obtidas serão analisadas e a melhor cápsula será aplicada em um alimento não lácteo com o objetivo de obter-se um produto alimentício probiótico vegano.

Objetivo Geral

Avaliar a viabilidade celular de cepas de Lactobacillus em diferentes técnicas de imobilização (spray drying, adsorção e coacervação) utilizando como materiais protetores a goma xantana, lactitol, inulina e galacto-oligossacarídeos e aplicar a melhor cápsula obtida em alimento não lácteo.

Justificativa

A necessidade de produtos que ofereçam uma melhor qualidade de vida e bem-estar às pessoas tem se acentuado ultimamente. Esta intensificação está diretamente associada com o aumento da conscientização das pessoas em relação aos alimentos funcionais e seus benefícios a saúde. Além disso, o combate a doenças é um aspecto importante, visto que a utilização de alimentos funcionais promove atividades anti-inflamatória e anticarcinogênica, prevenção de doenças, controle da obesidade e alívio do diabetes. Esta predisposição social inspira a indústria de alimentos, na produção de alimentos funcionais com efeitos benéficos à saúde do consumidor. Dentre estes alimentos se encontram compostos funcionais como probióticos, prebióticos, peptídeos bioativos e compostos antioxidantes e nutrientes como alguns minerais e vitaminas. No setor lácteo, os probióticos e prebióticos predominam, iogurtes e leites fermentados representam os principais produtos vendidos em todo o mundo, desta forma, estima-se que esses compostos funcionais representem 60-70% do mercado de produtos funcionais. Apesar da alta participação destes compostos no mercado, a adaptação de probióticos em produtos alimentícios exige uma série de fatores que garantem o efeito benéfico destes microrganismos nos alimentos. Dentre eles, destaca-se que as bactérias probióticas devem manter sua viabilidade superior a 106 ufc/g durante o processamento, armazenamento e ao ser consumido. Diante disso, as matrizes lácteas são consideradas veículos ideais para fornecer probióticos ao trato gastrointestinal humano, devido sua ação tamponante e pelo conteúdo de gordura, que promove a proteção do microrganismo à exposição direta às condições adversas. Apesar disso, produtos lácteos apresentam algumas limitações, como a necessidade de armazenamento a frio e a presença de alguns alérgenos. Diante destas limitações, juntamente com a demanda por novos alimentos e gostos, criou-se uma tendência no desenvolvimento de produtos probióticos não lácteos.
O interesse no desenvolvimento de alimentos probióticos não lácteos atrelados aos desafios da incorporação de microrganismos probióticos em matrizes alimentares distintas tem sido um obstáculo para as indústrias e pesquisas. À vista disso, técnicas como a encapsulação de bactérias probióticas tem sido empregada, uma vez que estudos já comprovaram que cápsulas probióticas são capazes de proteger e promover o desenvolvimento celular e funcional das células em ambientes adversos
Dentre as matrizes não lácteas estudadas até hoje, as frutas demonstraram ser um veículo adequado para o crescimento de probióticos. Pois, apresentam como vantagem a proteção dos microrganismos diante das tensões sofridas durante o processamento, armazenamento e digestão gastrointestinal, possibilitando o desenvolvimento de uma nova categoria de produtos alimentares probióticos.

Metodologia

No desenvolvimento deste trabalho será utilizado o gênero Lactobacillus como microrganismo probiótico cedido pelo Laboratório de Microbiologia de Alimentos do Departamento de Ciência e Tecnologia Agroindustrial (UFPel). O crescimento bacteriano será realizado em biorreator de bancada (BIOSTAT B -New Brunswik, EUA), nas condições específicas para este microrganismo. A xantana será produzida pela bactéria Xanthomonas arboricula pv pruni, de acordo com o processo de produção do biopolímero descrito no pedido de patente PI04063090 (VENDRUSCOLO et al., 2004), utilizando os meios de cultivo descrito na carta patente N° BR 122014030015-8 (VENDRUSCOLO et al., 2004). Os demais materiais de parede serão adquiridos no comércio local.
As técnicas de imobilização a serem utilizadas são por spray dryer LM MSD 1.0 (LabMaq) utilizando a temperatura do ar de entrada de 170°C, temperatura do ar de saída 95-100°C, vazão de alimentação de 0,15, L h-1, vazão de ar 1,65 m³/min e a desumidificação do ar do ambiente de secagem será realizada mediante a utilização de desumidificador com medição das temperaturas de bulbo seco e úmido do ar de secagem através de um pscicrômetro determinando a umidade absoluta (g água/kg ar) do ar de secagem através do software GRAPSI® 5.1. A imobilização por adsorção será realizado de acordo com Wang, Lin e Zhong (2020), com adaptações, onde as células de Lactobacilllus serão misturadas nos materiais protetores, utilizando agitador de alta velocidade a 15.000 rpm por 5 minutos a fim de realizar a homogeneização. Ao término do processo o pó prebiótico-probiótico (PPPs) resultante será selado em sacos com zíper colocados em dessecador e armazenados em temperatura de 4ºC e 25ºC. As microcápsulas obtidas pela técnica de coacervação serão preparadas conforme descrito por Jutsi, Sanjinez-Argandoña e Macedo (2018) com modificações. Para isso, uma alíquota contendo 1010 UFC/mL de Lactobacillus será adicionada a uma solução de 100 mL de gelatina (2,5% m/v) previamente aquecida. A mistura será homogeneizada com agitador de alta velocidade à 15.000 rpm por 1 minuto. Após, 100 mL de solução de cada material protetor a uma concentração de 2,5% (m/v) e 400 mL de água deionizada será preparada e aquecida à 50°C. Na sequência o pH da solução será ajustado para 4 utilizando ácido clorídrico 0,1M (HCl). Após, a suspensão será resfriada sob constante agitação até 10°C em banho de gelo e colocada em repouso à 4ºC por 8 horas a fim de realizar a decantação das partículas encapsuladas. Por fim, após às 8 horas, as microcápsulas serão centrifugadas a 4000 rpm sendo o sedimento resultante coletado.
As cápsulas obtidas serão caracterizadas quanto ao rompimento da cápsula de acordo com Sheu e Marshall (1993) com modificações, o rendimento do processo de encasulação será calculado de acordo com Aliakbarian et al., (2018), a viabilidade das células será avaliada conforme o descrito por Chávarri et et., (2016), a simulação em suco gástrico será realizada segundo descrito por ALTMAN (1961) e o suco intestinal simulado (SIS) será preparado segundo Chávarri et al., (2010). A morfologia e o tamanho do PPPs e das microcápsulas serão determinados por imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). A avaliação dos resultados será realizada por análise de variância (ANOVA) e quando necessário as diferenças entre as médias foram comparadas pelo Teste de Tukey a 5% de significância.
A aplicação em alimentos será realizada em morango in natura, sendo o Lactobacillus livre e microencapsulado, assim como as demais análises físico-químicas, cor, textura e viabilidade durante o armazenamento e exposição ao trato gastrointestinal serão realizadas de acordo com Betoret et al (2020) com modificações. A viabilidade de L. livre e microencapsulado no morango liofilizado será realizada de acordo com Betoret et al. (2020) com modificações, nos períodos de 0, 7, 14, 21 e 28 dias de armazenamento. A avaliação da viabilidade de L. livre e microencapsulado expostos às condições gastrointestinais simuladas será realizada durante 30, 60 e 120 min de exposição aos fluidos gástricos e 240 min aos fluidos intestinais, simulados. O teste será realizado de acordo com o proposto por Ranadhera et al. (2012), com modificações. Por fim, a análise sensorial do morango probiotico liofilizado será realizada baseada em Barbosa et al (2017), com a utilização de dois testes sensoriais, um afetivo e outro discriminativo, a fim de avaliar a aceitação do público alvo e a existência de diferenças perspectiveis entre as amostras.

Indicadores, Metas e Resultados

Obtenção do microrganismo probiótico
Obtenção de goma xantana para ser utilizada como material de revestimento
Obtenção das cápsulas probióticas pelas diferentes técnicas de imobilização
Análise das cápsulas probióticas
Obtenção de alimento não lácteo adicionado de probiótico

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
ANGELA MARIA FIORENTINI4
CAMILA RIOS PIECHA
FERNANDA WEBER BORDINI
GABRIELA DE QUADROS DA LUZ
GUILHERME DA SILVA MENEGAZZI
LUIZ ANTONIO DE ALMEIDA PINTO
MICHELE RAMOS DUTRA ROSOLEN
PATRÍCIA SILVA DIAZ5

Fontes Financiadoras

Sigla / NomeValorAdministrador
CAPES / Coordenação de Aperfeiçoamento de Nível SuperiorR$ 10.000,00Coordenador

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