Efeito da composição de bactérias láticas e da suplementação do soro de leite na cinética de acidificação, crescimento celular e produção de nisina / Effect of lactic acid bacteria composition and the supplementation of milk whey on acidification kinetics, cell growth and nisin production

As bactérias ácido-láticas (BAL) são micro-organismos que auxiliam nas características organolépticas, funcionais e de bioconservação de produtos fermentados. A utilização do soro de leite como meio de cultivo natural enaltece o conceito da produção de biomoléculas de alto valor agregado, como bacteriocinas, já que é um subproduto gerado por indústrias de laticínios e considerado um agente poluidor. A inulina é um ingrediente prebiótico que promove seletivamente o crescimento de culturas probióticas. Nesse âmbito, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da composição da cultura de Lactococcus lactis (LL) em cocultura com Streptococcus thermophilus (ST) e da suplementação da base de soro de leite com inulina: (i) nos parâmetros cinéticos de acidificacão, (ii) no crescimento celular, (iii) na viscosidade do produto e (iv) na atividade antimicrobiana da nisina. A fermentação do soro de leite com Lactococcus lactis em cocultura com Streptococcus thermophilus proporcionou a maior taxa de acidificação (Vmax=7,93x10-3 upH/min), assim como apresentou o menor tempo para atingir a velocidade máxima de acidificação (Tvmax=1,13 h). A adição de 2% de inulina ao soro de leite fermentado pela cocultura binária fez com que o tempo para completar o cultivo fosse o mais curto (TpH4,5=4,43 h) quando comparado aos demais ensaios. Quanto ao crescimento celular, pode-se observar que a inulina não afetou significativamente a contagem microbiológica, quando as cepas ST e LL foram utilizadas separadamente no processo fermentativo. Em particular, a adição de 4% de inulina reduziu em 1,2 LogUFC/mL e 0,92 LogUFC/mL a contagem de ST e LL (em monocultura), respectivamente. Por outro lado, em coculturas binárias (ST-LL), percebeu-se ganho na contagem microbiológica nos ensaios que receberam suplementação do ingrediente prebiótico, ou seja, quando adicionados 2% e 4% de inulina, houve aumento de 1 LogUFC/mL e de 1,34 LogUFC/mL na contagem de ST, respectivamente. No caso da cepa LL em cocultura com ST, a suplementação de 2% e 4% do prebiótico aumentou em 0,31 LogUFC/mL e 0,75 LogUFC/mL, respectivamente. A concentração de ácido lático também foi mais elevada nos cultivos realizados com a cocultura binária, sendo 4,56 g/L (na ausência de inulina), 5,28 g/L (com adição de 2% de inulina) e 5,71 g/L (com suplementação de 4% de inulina). A viscosidade foi influenciada tanto pela adição de inulina como pelo efeito sinérgico da cocultura, sendo que o maior valor (7,38 mPas) foi obtido pela cocultura ST-LL e pela adição de 4% do ingrediente prebiótico. Quanto à produção de nisina, observou-se que, no cultivo em cocultura (ST-LL), a concentração de 2% de inulina aumentou em 102% a atividade antimicrobiana quando comparada com a cultura pura LL. Vale ressaltar que ambas as cepas satisfizeram os requisitos tecnológicos relativos à produção de laticínios funcionais

Lactic acid bacteria (LAB) are microorganisms that help in the organoleptic and functional characteristics and in the biopreservation of fermented products. The use of milk whey as a culture medium extols the concept of the production of high value-added biomolecules, such as bacteriocins, since it is a by-product generated by the dairy industry and considered a pollutant. Inulin is a prebiotic ingredient that promotes selectively the growth of probiotic cultures. In this context, the aim of this study was to evaluate the effect of culture composition Lactococcus lactis (LL) in co-culture with Streptococcus thermophilus (ST) and the supplementation of milk whey with inulin on: (i) the acidification kinetic parameters, (ii) the cell growth, (iii) the product viscosity, and (iv) the antimicrobial activity of nisin. The fermentation of milk whey by Lactococcus lactis in coculture with Streptococcus thermophilus provided the highest acidification rate (Vmax = 7.93x10-3 upH/min) and the shortest time to reach the maximum acidification rate ( TVmax = 1.13 h). The addition of 2% inulin in the binary coculture binary led to the shorter time to complete the fermentation (TpH4,5 = 4.43) compared to the other tests. With regard to cell growth, it can be observed that the addition of inulin did not affect the microbiological count of pure cultures of ST and LL strains in the fermentation process. In particular, the addition of 4% inulin reduced by 1.2 Log CFU/mL and 0.92 Log CFU/mL the counts of ST and LL (monoculture), respectively. In the other hand, the binary co-cultures cultivations (ST-LL) with the addition of 2% and 4% inulin increased by 1 LogCFU/mL and 1.34 Log CFU/mL in the case of the ST counts and 0.31 log CFU/mL and 0.75 log CFU/mL the counts of LL, respectively. Lactic acid concentration was higher in cultivations carried out by binary cocultures, thus being 4.56 g/L (in the absence of inulin), 5.28 g/L (with addition of 2% inulin) and 5.71g/L (supplemented with 4% inulin). The viscosity was influenced by the addition of prebiotic ingredient and by the synergistic effect of binary coculture, being the highest value (7.38 mPas) obtained by the addition of 4% inulin. Finally, as regards the production of nisin noted that in the binary coculture cultivations (ST-LL), the concentration of 2% inulin increased at 102% the antimicrobial activity when compared to the pure culture LL. It is worth mentioning that both strains met the technological requirements as regards the production of functional dairy products

Bebida eletrolítica a base de permeado da ultrafiltração de leite: avaliação física, química e microbiológica durante o armazenamento / Milk ultrafiltration permeate-based electrolyte drink: physical, chemical and microbiological assessment during storage

Este trabalho teve como objetivo a elaboração de uma bebida eletrolítica a base de permeado da ultrafiltração de leite e avaliação de suas características físicas, químicas e microbiológicas, durante o período de armazenamento por 30 dias, nas temperaturas de 7°C e 25°C. A bebida apresentou-se clara, com coloração amarelo-esverdeada, osmolalidade de 311,6mOsmol.L-1 e carboidratos totais de 6,48% m/v. Não foram observadas alterações significativas de pH, acidez titulável e sólidos solúveis durante o tempo e temperatura de armazenamento (P>0,05). A osmolalidade e o teor de açúcares totais foram afetados pelo tempo (P<0,05), enquanto que o aumento de açúcares redutores foi afetado pelo tempo e pela temperatura de armazenamento (P<0,05). Observou-se correlação positiva (P<0,05) entre o teor de açúcares redutores e totais com a osmolalidade,porém a bebida manteve-se dentro da faixa de osmolalidade(entre 290mOsm L-1 e 330mOsm L-1). As coordenadas L*, a*, b* e C* foram afetadas somente pelo tempo de armazenamento (P<0,05). No estudo de vida útil, a bebida mostrou-se estável microbiologicamente. Assim, o permeado pode ser aproveitado como coproduto industrial na elaboração de bebidas eletrolíticas, em vista dos critérios de osmolalidade, além de conter minerais naturais.

This study aimed to prepare a electrolyte drink based on permeate of milk ultrafiltration with evaluation of its physical, chemical, and microbiological properties during 30 days of storage at 7°C and 25°C. The drink became clear, with greenish-yellow color, osmolality of 311,6mOsmol L-1and total carbohydrates of 6.48 % m/v. There were no significant changes in pH, titratable acidity, and soluble solids during storage time and temperature (P>0.05). The osmolality and total sugars were affected by time (P<0.05), whereas the increase in reducing sugars was affected by storage temperature and time (P<0.05). Positive correlation (P<0.05) between total reducing sugars and osmolality was observed, but the drink was within the osmolality range for isotonic drinks (290mOsm L-1 and 330mOsm L-1). L*, a*, b*, and C* coordinates were affected only by the storage time (P<0.05). In the study of shelf life, the drink showed to be microbiologically stable. The permeate can be used as industrial residue in the preparation of electrolyte drinks in view of osmolality criteria, besides containing natural minerals.

Rendimento de coalhada obtida a partir de leite fresco, resfriado e congelado de ovelhas da raça Lacaune e caracterização física do soro obtido / Curd yeld obtained from fresh, cooled and frozen Laucane sheep milk and physical characteristics of the obtained whey

A composição do leite, que pode ser afetada pelo resfriamento ou congelamento, é determinante para o rendimento na fabricação de queijos, sendo um parâmetro muito importante em termos econômicos. O presente estudo teve como objetivo avaliar o efeito do resfriamento e do congelamento do leite, durante sete dias, sobre o rendimento da coalhada produzida a partir de leite de ovelha e sobre as características físicas do soro obtido. Entre janeiro e dezembro de 2011, foram coletadas mensalmente amostras de leite de ovelha, diretamente dos tanques de resfriamento. Uma parte foi submetida à análise no mesmo dia, denominada leite fresco, e as restantes armazenadas até sete dias, uma em refrigeração (5°C - leite resfriado) e outra em congelamento doméstico (-4°C - leite congelado). Determinou-se o rendimento da coalhada e densidade, pH e acidez titulável do soro obtido. Verificou-se diferença significativa (P<0,05) no rendimento da coalhada entre os tratamentos aplicados, sendo que o rendimento obtido com leite resfriado (3,64±0,34L kg-1) e congelado (3,18±0,23L kg-1) não apresentaram diferenças com o de leite fresco (3,38±0,22L kg-1), porém estes tratamentos diferiram entre si. A densidade média do soro obtido (1,025g mL-1) não apresentou diferenças entre os tratamentos aplicados. O pH e acidez titulável do soro foram semelhantes nos tratamentos de leite fresco e congelado, havendo diferenças (P<0,05) com o soro de leite resfriado, que apresentou-se mais ácido. Embora o soro da coalhada obtida a partir de leite resfriado apresente-se mais ácido, o resfriamento e o congelamento do leite ovino, por um período de sete dias, não afetam o rendimento na fabricação de queijos e o soro obtido não apresenta diferença de densidade entre os tratamentos aplicados.

Milk composition that can be affected by cooling or freezing is crucial for the performance of chesese making, and it is an important parameter in economic terms. The objective of this study was to evaluate, during 7 days, the effect of milk cooling and freezing on the yield of the curd produced with the sheep milk and on the physical characteristics of the obtained whey. Between January and December 2011 samples of the sheep milk were collected every month, directly from the bulk tanks. A part of it was subject to analysis in the same day, and the rest was stored for up to 7 days. One of the samples was kept under refrigeration (5°C - cooled milk) and another was kept in a domestic freezer (-4°C - frozen milk). The yield and density of the curd, pH and titratable acidity of the obtained whey was determined. The treatment applied showed a significant difference (P<0.05) in the yield of the curd, whereas the yield obtained with the cooled milk (3.64±0.34L kg-1) and the frozen milk (3.18±0.23L kg-1) showed no differences with the fresh milk (3.38±0.22 L kg-1), but these treatments were not the same. The average density of the obtained whey (1.025g mL-1) did not present differences between the applied treatments. The whey pH and titratable acidity were similar in both fresh and frozen milk treatments, but there was a difference (P<0.05) with the cooled milk, which had a higher acidity. Even though the whey of the curb obtained from the cooled milk is more acid, the cooling and freezing of the sheep milk, for a period of 7 days, do not affect the yield in cheese making, and the obtained whey does not present density differences between the applied treatments.

Aproveitamento de soro de queijo para produção de iogurte probiótico / The use of cheese whey for probiotic yogurt production

Desenvolveu-se um iogurte natural aproveitando o soro de queijo de coalho, avaliando diferentes processos de pasteurização e concentração de leite em pó. Os iogurtes submetidos a 90ºC/5min nas concentrações de 8 por cento e 10 por cento de leite em pó não apresentaram diferenças entre si (P>0,05) quanto à aceitação sensorial. Os produtos foram caracterizados como integral, atenderam às exigências de proteínas e forneceram mais de 15 por cento do requisito diário recomendado de cálcio para crianças de um a 10 anos, satisfazendo as exigências de cálcio. Em ambas as formulações, o pH decresceu de aproximadamente 4,6 para 4,2 e a acidez aumentou de 0,7g a 1,0g de ácido láctico/100g do produto durante 28 dias de armazenamento. Não houve contaminação por Staphilococcus aureus, coliformes fecais, bolores e leveduras. A contagem de bactérias láticas variou de 5,6x10(9) a 8,0x10(8)UFC/g durante a vida de prateleira, sugerindo a promoção de efeitos benéficos por este alimento probiótico. Concluiu-se que a utilização do soro para a produção de iogurte é uma alternativa viável ao agregar valor econômico, nutricional e funcional ao subproduto.

The objective of this work was to develop a natural yogurt utilizing the resultant whey of a "coalho" cheese production, assaying different processes of pasteurization and powdered milk concentrations. The yogurt submitted to 90ºC/5min with 8 and 10 percent of powdered milk achieved the highest grade on sensorial analysis, with no significant difference (P>0,05). Products were characterized as integral, attended the request for protein, and supplied over 15 percent of the daily feed intake of calcium for children aged 1 to 10, characterizing it as calcium enriched. In both formulations, the pH decreased from 4.6 to 4.2 approximately and the acidity increased from 0.7g to 1.0g lactic acid/100g of product during 28 days of storage. There was no contamination by S. aureus, fecal coliforms, molds and yeasts. The counting of lactic bacteria varied from 5.6x10(9) to 8.0x10(8)CFU/g during shelf life, suggesting the promotion benefits from this probiotic product. It was concluded that whey utilization for yogurt production is a viable alternative to increase economic, nutritional, and functional value.

Caracterización de queso chanco enriquecido con suero lácteo en polvo / Characterization of chanco cheese enriched with powder milkwhey

The influence by the addition of whey proteins on the biochemical changes in Chanco cheese ripening was evaluated. 4 treatments were set up: TC (control), and TI, T2 and T3 adding milk whey powder at 2, 4, 6 percent (m/m) respectively using a factorial design 3 x4 (4 treatments by 3 repetitions). In pH control, humidity, fat, total solids, proteins, ashes and salt at 0, 14, 28 and 42 days, standardized methods were used: IDF-FIL, AOAC and Chilean guidelines. Color by colorimeter Color test LFM1, water activity by the LUF analyzer and by the formula. In the sensorial evaluation the test of Multiple Comparison (4 attributes) was used. The results showed that glycolysis increased during ripening in treatments with whey. Moisture, fat and ashes increased at T2 & T3, and water activity decreased slowly in cheeses. Control and TI in texture profile were statistically equal. It is concluded that whey addition to Chanco cheese it is feasible but limited.

Se evaluó la influencia ejercida por el agregado de proteínas séricas, sobre los cambios bioquímicos ocurridos en la maduración del Chanco. Se plantearon cuatro tratamientos: TC (control), y TI, T2 y T3 con agregado de 2,4, 6 por ciento (m/m) de suero en polvo, respectivamente, usando un diseño factorial de 3 x 4 (4 tratamientos y 3 repeticiones). En el control de pH, humedad, materia grasa, sólidos totales, proteína, cenizas y sal, a los 0, 14, 28 y 42 días, se usaron métodos estandarizados, IDF-FIL, AOAC y Normas Chilenas. Color instrumental por el colorímetro Color Tester LFM 1, aw por el analizador LUF y por fórmula. En la evaluación sensorial se usó el test de Comparación Múltiple (4 atributos). Los resultados indican que en los tratamientos con suero la glicólisis se prolonga durante la maduración. Humedad, grasas y cenizas se incrementan en T3 y T4 y la actividad de agua (aw) desciende más lentamente en esos quesos. En el perfil textural resultan estadísticamente iguales el Control y TI. Se concluye que la adición de suero al proceso de Queso Chanco es factible pero en niveles limitados.

Produção e purificação de nisina produzida por Lactococcus lactis em leite desnatado e soro de leite / Nisin production and purification utilizing Lactococcus lactis is skimmed milk and milk whey

O peptideo antimicrobiano retratado neste trabalho é a nisina, produzido pela bacteria Lactococcus lactis subsp. lactis, urn peptideo estruturalmente composto por 34 aminoácidos, mostra urn vasto espectro de atividade inibitória em microrganismos Gram-positivos, Gram-negatios e esporo formadores. O objetivo deste trabalho foi produzir a nisina a partir de células de Lactococcus lactis utilizando soro de leite e leite desnatado como meio de cultivo. Para tanto as células de L. lactis foram desenvolvidas em agitador rotacional (30°C/36 h/100 rpm) e a atividade de nisina, os parâmetros de crescimento e os componentes do meio de cultivo foram analisados. Em leite desnatado, contendo 2,27 g de sólidos totais, a atividade de nisina foi 20077,05 AU.mLˉ¹ sendo 3 vezes maior em relação ao leite desnatado corn 4,54 g sólidos totais, 8739,77 AU.nnLˉ¹ ; e foi 73 vezes major em relacão ao leite desnatado corn 1,14 g sólidos totais, 273,21 AU.mLˉ¹ . 0 soro de leite utilizado foi doado por uma inc:Istria de lacticínios, em laboratório parte do soro foi tratada de duas formas: (i) filtrado e (ii) esterilizado, e ambos foram utilizados para cultivo das células produtoras de nisina em agitador rotacional 30°C/36 h/100 rpm. Os resultados mostraram que o meio de cultivo composto por soro de leite não filtrado forneceu uma adaptação ao L. lactis, sendo a concentração de nisina obtida 1628 vezes maior que do soro de leite filtrado, 11120,13 e 6,83 mg.Lˉ¹ respectivamente. Em relação atividade de nisina contra Gram-negativos, aumentou-se o efeito bactericida quando adicionada ao EDTA. O comportamento da nisina no sistema micelar de duas fases aquosas foi investigado experimentalmente, demonstrando que a biomolécula alvo pode ser extraída tanto do meio fermentado complexo quanto das impurezas presentes na nisina comercial. Nos testes corn o sistema micelar de duas fases aquosas, a nisina particionou, preferencialmente, para a fase rica em micelas...

Nisin is a natural antimicrobial peptide used as food preservative produced by Lactococcus lactis, that inhibits the outgrowth of spores, the growth of a variety of Gram-positive and Gram-negative bacteria. Applications of this bacteriocin include dental care products pharmaceutical products such as stomach ulcers and colon infection treatment and potencial birth control. This study aims to evaluate growth conditions for L. lactis as well as the effect in nisin production when utilizing milk whey and skimmed milk. Lactococcus lactis ATCC 11454 was developed in a rotatory shaker (30°C/36 h/100 rpm) in diluted skimmed milk and nisin expression, growth parameters and media components were also studied. Nisin expression in skimmed milk 2.27 g total solids (20077.05 AU.mLˉ¹ ) was up to 3-fold higher than transfers in skimmed milk 4.54 g total solids (8739.77 AU.mLˉ¹ ) and was up to 85-fold higher than transfers in skimmed milk 1.14 g total solids (273.21 AU.mLˉ¹ ). Milk whey, a byproduct from dairy industries, was utilized in two different ways (i) without filtration, autoclaved at 121°C for 30 min and (ii) filtrated (1.20 pm and 0.22 vim membrane filter), L. lactis was developed in a rotary shaker (30°C/36 h/100 rpm) and these cultures were transferred five times using 5 mL aliquots of broth culture for each new volume of the respective media. The results showed that culture media composed by milk whey without filtration was better for L. lactis in its adaptation than milk whey without filtration. Nisin titers, in milk whey without filtration, was 11120.13 mg.Lˉ¹ in 2nd transfer, and up to 1628-fold higher than the filtrated milk whey, 6.83 mg.Lˉ¹ in 1 St transfer. Nisin activity was assayed by the agar diffusion method using Lactobacillus sakei ATCC 15521 and a recombinant Escherichia coli DH5a expressing the recombinant green fluorescent protein (GFPuv) as the nisin-susceptible test organisms. Combining EDTA with nisin increased the bactericidal effect of...