Multivariate optimization of Staphylococcus xylosus AD1biomass production using sugarcane molasses plus yeast extract and soybean meal

Staphylococcus xylosusis a microorganism that has important physiological and technological characteristics that make it suitable for use as a starter culture in fermented meat products. For the development of these products in the food industry, it is necessary to produce biomass by the multiplication of starter cultures using low-cost media. This study developed a culture medium based on sugarcane molasses (SCM) supplemented with yeast extract (YE) and soybean meal (SM) to produce S. xylosusAD1 biomass employing a Box Behnken multivariateoptimization design,usingthe best concentrations of the constituents of the culture medium for S. xylosusAD1 growth. By combining the mathematical models by the desirability function, it was possible to establish the optimal condition for the maximum production of viable cells and biomass. The optimal experimental condition was found when the fermentative process medium was composed of 10% SCM, 2% YE and 4% SM. In addition, the results of all experiments, except for the medium formulated with only SCM,presented a better performance than the commercial medium Brain Heart Infusion for the growth of S. xylosusAD1. The culture medium with agro-industrial byproduct (SCM) supplemented with YE and SM is an excellent alternative for producing S. xylosusAD1 biomass.

Inclusion of grape pomace in the diet of pigs on pork quality and oxidative stability of omega-3 enriched fat / Inclusão do bagaço de uva na dieta de suínos sobre a qualidade da carne e a estabilidade oxidativa da gordura enriquecida com ômega-3

ABSTRACT: The objective of this study was to assess the effects of including grape pomace in the diet of pigs on pork quality and oxidative stability of body fat enriched with omega-3 fatty acids. Four treatments were compared: T1) Control diet based on corn and soybean meal; T2) Diet with inclusion of 3% of a canola (50%) and flaxseed (50%) oil blend; T3) Diet with inclusion of 3% of the oil blend and sequential levels of 3 and 5% of grape pomace; T4) Diet with inclusion of 3% of the oil blend and sequential levels of 6 and 10% of grape pomace. Inclusion of grape pomace in the diet led to an increase (P<0.10) of a* value and color saturation index of meat. The omega-3 and polyunsaturated fatty acids (PUFA) content of backfat were increased (P>0.10) with dietary inclusion of oils blend. Neither the inclusion of the oil blend, nor the grape pomace had any effect (P>0.10) on the production of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) in the loin samples, despite the higher PUFA content in the fat of pigs fed the oil blend. Antioxidant effect of grape pomace was not possible to prove when measured by TBARS, but the increased redness of the pork from pigs fed with this ingredient suggested a possible antioxidant effect of grape pomace.

RESUMO: Este trabalho teve como objetivo avaliar a inclusão do bagaço de uva na dieta de suínos sobre a qualidade da carne e, a estabilidade oxidativa da gordura corporal enriquecida com ácidos graxos ômega-3. Foram comparados quatro tratamentos: T1 - Dieta controle baseada em milho e farelo de soja; T2 - Dieta com inclusão de 3% de uma mistura de óleos de canola (50%) e de semente de linho (50%); T3 - Dieta com inclusão de 3% da mistura de óleos e níveis sequenciais de 3 e 5% de bagaço de uva e; T4 - Dieta com inclusão de 3% da mistura de óleos e níveis sequenciais de 6 e 10% de bagaço de uva. A inclusão do bagaço de uva na dieta resultou no aumento (P<0,10) do valor de a* e índice de saturação da cor da carne. O conteúdo de ômega-3 e ácidos graxos poli-insaturados (PUFA) do toucinho aumentaram (P<0,10) em função da inclusão da mistura de óleos na dieta. A mistura de óleos e o bagaço de uva não afetaram a produção de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) nas amostras de lombo, apesar do maior conteúdo de PUFA na gordura dos suínos que receberam a mistura de óleos na dieta. Não foi possível provar efeito antioxidante do bagaço de uva na carne através da determinação dos valores de TBARS. Porém, a cor vermelha mais intensa na carne dos suínos alimentados com este ingrediente sugere um possível efeito antioxidante do bagaço de uva.

Applying precision feeding to improve the nitrogen efficiency of swine production: a review of possible practices and obstacles / Aplicação da alimentação de precisão para melhorar a eficiência do nitrogênio na produção de suínos: revisão de possíveis práticas e obstáculos

ABSTRACT: Optimizing nutrient efficiency is essential in order to increase sustainability of pig production systems, especially where the growing demand for food must be met at an affordable cost, without compromising environmental resources. To make this happen, it is necessary to develop efficient methods to accurately estimate the nutritional requirements of animals, as well as develop equipment and systems that allow for applying such expertise in the production system. Estimating the nutritional requirement of pigs through mathematical models, considering several factors that can impact the requirement, is a key factor to reduce the environmental load from pig production. Likewise, feed formulation and feeding programs, can help to achieve this. In this context, increasing the number of feeding phases in pig production, as well as precision feeding techniques, may be a tool to the esure adequacy of nutritional requirements, since its use can bring economic and environmental benefits.

RESUMO: Otimizar a eficiência nutricional é essencial para aumentar a sustentabilidade do sistema de produção de suínos, especialmente em um momento onde a crescente demanda por alimentos deve ser atendida a um custo acessível, mas sem comprometer os recursos ambientais. Para tornar isso possível, é necessário o desenvolvimento de métodos eficientes e acurados para estimar as exigências nutricionais dos animais, bem como o desenvolvimento de equipamentos e sistemas que permitam aplicar esses métodos no sistema produtivo. Estimar as exigências nutricionais de suínos através de modelos matemáticos, considerando os vários fatores que impactam as exigências, pode ser um fator chave para reduzir a carga ambiental da suinocultura. Da mesma forma, formulações de rações e programas de alimentação podem auxiliar a alcançar isso. Neste contexto, o aumento do número de fases de alimentação na produção de suínos, bem como as técnicas de alimentação de precisão, podem ser ferramentas para a adequação das exigências nutricionais, uma vez que proporcionam benefícios econômicos e ambientais.

Influence of a native strain of Staphylococcus xylosus on the microbiological, physicochemical and sensorial characteristics on milano salami type

In this work, the influence of native starter cultures on the microbiological, physicochemical and sensorial characteristics of Milano salami type was studied. Two batches of Milano salami type were produced: Batch A, with the addition of Staphylococcus xylosus U5 and Batch B (control) without the starter culture. The Milano salami type was characterized by an important microbial activity of coagulase-negative staphylococci (CNS) that resulted in substantial growth in Batch A during the ripening with an initial count of 7.60 log cfu.g-1 and reached 9.84 log CFU.g-1 after 14 days. Bacterial enzymes that showed efficient activity under the conditions found in Milano salami type were catalase, nitrite and nitrate reductase, contributing for sensory and physicochemical properties of the product. There were no significant differences in general free fatty acids composition among the batches, while the color parameters (L *, a * and b *) in the Batch A presented significantly higher values in relation to Batch B. Moreover, batch A had the higher preference in sensorial analysis.

A análise da influência de culturas iniciadoras nativas nas características microbiológicas, físicoquímicas e sensoriais de salame tipo Milano foi o objeto deste estudo. Foram produzidos dois grupos de salame tipo Milano: Grupo A - com aplicação de linhagem Staphylococcus xylosus U5 enquanto o controle, Grupo B, foi produzido sem culturas iniciadoras. O salame tipo Milano foi caracterizado pela importante atividade microbiana de estafilococos coagulase negativo (SCN), que resultou significativo crescimento no Grupo A durante a maturação, com contagem inicial de 7,60 ufc.g-1 e alcançando um crescimento de 9,84 cfu.g-1 depois de 14 dias. As enzimas bacterianas que mostraram eficiente atividade sob as condições encontradas no salame tipo Milano foram catalase, nitrito e nitrato redutase, contribuindo para as propriedades físicoquímicas e sensoriais do produto. Não houve diferenças significativas na composição geral dos ácidos graxos livres entre as amostras, enquanto os parâmetros de cor (L*, a* e b*) obtidos no salame inoculado (Grupo A) diferiram significativamente em relação ao controle (Grupo B) e foi o grupo preferido pelos degustadores.

Phenotypic and molecular characterization of Staphylococcus xylosus: technological potential for use in fermented sausage

Micrococcaceae strains are applied to fermented sausage as starter cultures, where several members of this family are naturally found. The aim of the present work was to isolate and characterize Staphylococcus xylosus from artisanal sausages produced in South Region of Brazil. From 89 isolates presenting catalase positive and coagulase negative activities, 25 strains were selected for phenotypic characterization. Nine strains identified as Staphylococcus xylosus by API-STAPH were evaluated for their nitrate reduction capacity, which showed satisfactory growth of the strains in the presence of nitrite and sodium chloride, demonstrating their potential for use as starter cultures in fermented sausage. The strains were also evaluated through genus and species-specific PCR, which showed only two as S. xylosus, differing from results found in phenotypic characterization.

Cepas de Micrococcaceae são aplicadas em embutidos cárneos fermentados como culturas iniciadoras, onde vários membros desta família são naturalmente encontrados. O objetivo deste trabalho foi isolar e caracterizar Staphylococcus xylosus de embutidos cárneos artesanais produzidos na região Sul do Brasil. Dos 89 isolados que apresentaram atividades positiva para catalase e negativa para coagulase, 25 cepas foram selecionadas para caracterização fenotípica. Nove cepas identificadas como Staphylococcus xylosus por API-STAPH foram avaliadas para capacidade de redução de nitratos e o crescimento satidfatório das cepas foi verificado na presença de nitrito e NaCl, demonstrando seu potencial para utilização como culturas iniciadoras em embutidos cárneos fermentados. As cepas foram ainda avaliadas quanto ao gênero e espécie através da reação em cadeia da polimerase e apenas duas cepas foram identificadas como S. xylosus, diferindo dos resultados encontrados na caracterização fenotípica.

Viability of Staphylococcus xylosus isolated from artisanal sausages for application as starter cultures in meat products / Viabilidade de Staphylococcus xylosus isoladas de embutidos artesanais para aplicação como cultivos iniciadores em produtos cárneos

Viability of Staphylococcus xylosus isolated from artisanal sausages for application as starter cultures in meat products Viability of Staphylococcus xylosus strains AD1 and U5isolated from natural fermented sausages was investigated as starter cultures in fermented sausages produced in the South Region of Brazil. The study demonstrated that the Staphylococcus xylosus strains AD1 and U5showed significant growth during fermentation, stability over freeze-dried process, negative reaction for staphylococcal enterotoxins and viability for using as a single-strain culture or associated with lactic acid bacteria for production of fermented sausages.

Investigamos a viabilidade de cepas de Staphylococcus xylosus (AD1 e U5) isoladas de embutidos com fermentação natural, para aplicação como cultivos iniciadores em embutidos fermentados produzidos na Região Sul do Brasil. O estudo demonstrou que cepas de Staphylococcus xylosus (AD1 e U5) apresentaram crescimento significativo durante a fermentação, estabilidade no processo de liofilização e conservação, ausência de produção de enterotoxinas e viabilidade para aplicação como cultivo iniciador simples ou associado com bactérias lácticas na elaboração de embutidos fermentados.

Phenotypic characterization and species-specific PCR of promising starter culture strains of Lactobacillus plantarum isolated from naturally fermented sausages

The purpose of the present work was to characterize promising starter culture strains of Lactobacillus plantarum isolated from naturally fermented artisanal sausage manufactured in the northwestern region of Rio Grande do Sul state, Brazil. From 127 isolates of homofermentative, Gram-positive and catalase-negative lactic acid bacteria, ten isolates were randomly selected and the phenotypic characterization and species-specific PCR were performed. Genomic DNA from each isolated strain and from the reference strains L. plantarum ATCC 8014 and L. pentosus ATCC 8041 were amplified using two pairs of L. plantarum species-specific primers (16/Lpl and LbP11/LbP12). The results of the phenotypic characterization and species-specific PCR indicated that five out of ten isolates were Lactobacillus plantarum.

O objetivo do presente trabalho foi caracterizar cepas promissoras como cultivos iniciadores de Lactobacillus plantarum isoladas de embutidos cárneos fermentados naturalmente produzidos na região noroeste do Rio Grande do Sul, Brasil. Das 127 bactérias ácido láctica homofermentativas, Gram-positivo e catalase-negativo isoladas, dez foram aleatoriamente selecionadas e a caracterização fenotípica e a PCR espécie-específica foram realizadas. DNA genômico das cepas isoladas e das cepas de referência L. plantarum ATCC 8014 e L. pentosus ATCC 8041 foram amplificadas utilizando-se dois pares de iniciadores espécie-específicos para L. plantarum (16/Lpl e LbP11/LbP12). Os resultados da caracterização fenotípica e da PCR espécie-específica permitiram a identificação como Lactobacillus plantarum de cinco cepas das dez selecionadas.