Artificial intelligence applied to enzymatic hydrolysis of lactose: improving the control of industrial processes / Inteligência artificial aplicada a hidrólise enzimática da lactose: melhorando o controle dos processos industriais

Lactose is the main carbohydrate in milk, and its absorption occurs via enzymatic hydrolysis, generating glucose and galactose. Lactose intolerance is the reduction of intestinal hydrolysis capacity due to hypolactasia, which results in the need to consume dairy foods with low levels of this carbohydrate. ß-galactosidase enzymes are used in dairy industries to hydrolyze lactose, thereby allowing intolerant consumers access to dairy products without the negative health implications. Alternative and official analytical methods are used to quantify the carbohydrate content resulting from enzymatic hydrolysis. The objective of this study was to evaluate the enzymatic hydrolysis of two distinct industrial enzymes produced by the microorganisms Bacillus licheniformis and Kluyveromyces lactis using three analytical methods: enzymatic method, cryoscopy, and high performance liquid chromatography (HPLC) using artificial intelligence to improve the control of the industrial processes. After adding the enzymes to skim milk, time kinetics was performed by collecting samples at time 0, every 10 min for 1 h, and every 30 min until the end of 5 h of hydrolysis. In 97% of the cases, a decrease in lactose concentration was observed by HPLC, followed by the deepening of the cryoscopic point. Glucose measurements by absorbance and HPLC quantification were correlated (r = 0.79; p < 0.01) but not concordant (p < 0.01). It was concluded that by means of artificial intelligence, it was possible to indirectly estimate lactose concentration using an algorithm that associates cryoscopy and glucose concentration.(AU)

O principal carboidrato do leite é a lactose e a sua absorção ocorre devido à hidrólise enzimática, gerando glicose e galactose. A intolerância à lactose é a redução da capacidade de hidrólise intestinal devido à hipolactasia, gerando a necessidade do consumo de alimentos lácteos com baixo teor deste carboidrato. As enzimas ß-galactosidase são utilizadas nas indústrias de laticínios para hidrolisar a lactose, proporcionando ao consumidor intolerante a possibilidade de ingerir os produtos lácteos sem prejuízos à saúde. Para quantificar o conteúdo de carboidratos resultante da hidrólise enzimática, são utilizados métodos analíticos alternativos e oficiais. O objetivo deste estudo foi avaliar a hidrólise enzimática de duas enzimas industriais distintas produzidas pelos microrganismos Bacillus licheniformis e Kluyveromyces lactis, por meio de três métodos analíticos: método enzimático, crioscopia e HPLC. A inteligência artificial foi utilizada para melhorar o controle dos processos industriais. Após a adição das enzimas ao leite desnatado, foi realizada a cinética de tempo coletando as amostras no tempo 0, a cada 10 minutos, até completar 1 hora de reação, e a cada 30 minutos até serem atingidas 5 horas de reação de hidrólise. Em 97% dos casos, a diminuição da concentração de lactose por HPLC acompanhou o aprofundamento do ponto crioscópico. As medições de glicose por absorbância e HPLC foram correlacionadas (r = 0,79; p < 0,01), mas não concordantes (p < 0,01). Concluiu-se que, por meio da inteligência artificial, é possível estimar indiretamente a concentração de lactose a partir de um algoritmo que associa a crioscopia e a concentração de glicose.(AU)

Evolução da qualidade microbiológica e físico-química do leite pasteurizado / Evolution of microbiological and physico-chemical quality of pasteurized milk

A qualidade do leite é definida, entre outros parâmetros, por um reduzido número de micro-organismos deteriorantes, baixa contagem de células somáticas e ausência de patógenos e resíduos químicos. Diversos trabalhos realizados em diferentes regiões do país têm enfatizado o elevado percentual de amostras fora dos padrões. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a evolução da qualidade microbiológica e físico química do leite pasteurizado produzido no Estado do Paraná ao longo de 7 anos. Foram analisadas 457 amostras de leite Pasteurizado, sendo 104 amostras no ano de 2008, 269 amostras em 2011 e 84 amostras em 2014. As amostras foram submetidas às análises físico-químicas de crioscopia e pesquisa de enzimas fosfatase alcalina e peroxidase. Quanto às análises microbiológicas, foram realizadas contagens de coliformes a 30°C, coliformes 45°C e contagem padrão em placas. No laboratório, as análises físico químicas foram realizadas de acordo com a Instrução Normativa 68 e microbiológicas conforme a Instrução Normativa 62, ambas do Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento. Os resultados demonstraram que com o passar dos anos a qualidade microbiológica do leite diminuiu, havendo um aumento de amostras fora do padrão. Quanto às enzimas fosfatase alcalina e peroxidase, a temperatura de pasteurização foi respeitada ao longo do tempo e o superaquecimento do leite foi mais frequente em 2011.As fraudes por adição de água diminuíram ou então ficaram mais sofisticadas, dificultando sua detecção.

Milk quality is defined, among other parameters, by a reduced number of spoilage microorganisms, low somatic cell count and the absence of pathogens and chemical waste. Several studies conducted in different regions of the country have emphasized the high percentage of samples not complying with the standard. The purpose of this study was to evaluate the evolution of microbiological and physicochemical qualityof pasteurized milk produced in the State of Paraná over 7 years. A total of 457 samples of pasteurized milk were analyzed, 104 samples in 2008, 269 samples in 2011 and 84 samples in 2014. The samples were subjected to physico chemical analysis of cryoscopy and enzyme search for alkaline phosphatase and peroxidase. Regarding microbiological tests, coliform counts were performed at 30°C and 45°C and countplate pattern. In the laboratory, physico chemical analysis were performed according to the Normative 68 and microbiological as normative instruction 62, both of the Brazilian Ministry of Agriculture, Livestock and Food Supply. The results showed that over the years the microbiological quality of milk decreased, with an increase of non-standard samples. For enzymes alkaline phosphatase, peroxidase, the pasteurization temperature has been observed over time and the overheating of the milk was more frequentin 2011. Fraud by addition of water in milk has either decreased or become more sophisticated, makingits detection difficult.

Variação da composição e qualidade do leite em função do volume de produção, período do ano e sistemas de ordenha e de resfriamento / Change in composition and quality of milk as a function of volume of production, year period and milking systems and cooling

Objetivou-se verificar o efeito de três volumes mensais de venda de leite, meses do ano, tipos de resfriadores e sistemas de ordenha sobre o ponto de congelamento do leite, o percentual de gordura, a contagem de células somáticas (CCS) e a contagem bacteriana total (CBT) do leite oriundo de produtores de um laticínio do Oeste do Paraná. Avaliou-se doze meses para cada informação (volume, gordura, crioscopia, CCS e CBT) com um total de 7.105 registros. As amostras para as análises foram coletadas pelos transportadores de leite junto aos produtores. As informações foram classificadas pelos volumes mensais produzidos (até 4.500 litros, entre 4.500-15.000 litros e mais que 15.000 litros), pelos sistemas de ordenha (manual, balde ao pé, canalizado e com transferidor) e tipos de resfriadores (imersão, granel e freezer) utilizados por cada produtor. O leite oriundo de produtores com volumes superiores a quinze mil litros mensais possui menor ponto crioscópico, teor de gordura, CBT e CCS. Ocorreram variações estacionais do ponto de congelamento, teor de gordura, CBT e CCS. As variações da CBT durante os períodos do ano são menores no leite oriundo de resfriamento a granel e de ordenhadeiras canalizadas. Existem fatores relacionados ao manejo dos animais e higienização dos equipamentos de ordenha e resfriamento que necessitam ser trabalhados junto aos produtores.

Aimed to evaluate the effect of three volumes monthly milk sales, months of year, types of coolers and milking systems on the freezing point of milk, fat percentage, somatic cell count (SCC) and bacterial count Total (CBT) milk come from producers that sell to a dairy of Western of Paraná. We evaluated twelve months for volume, fat, freezing point, SCC and TBC with a total of 7,105 records. Samples for analysis were collected by milk transporters. The information was classified by monthly volume purchased from each producer (up to 4,500 gallons between 4,500-15,000 liters and more than 15,000 liters), by milking systems (manual, bucket foot, piped and protractor) and types of coolers (immersion , bulk and freezer) used by each producer. The milk got of producers with volumes exceeding fifteen thousand liters per month has a freezing point and fat content lesser, but have a better CBT and CCS. There were seasonal variations of freezing point, fat, CBT and CCS. Variations of CBT during periods of the year are lower in milk derived from bulk cooling and milking piped system. There are factors related to handling and cleaning of milking equipment and cooling that need to be worked with the milk producers.

Variação da composição e qualidade do leite em função do volume de produção, período do ano e sistemas de ordenha e de resfriamento / Change in composition and quality of milk as a function of volume of production, year period and milking systems and cooling

Objetivou-se verificar o efeito de três volumes mensais de venda de leite, meses do ano, tipos de resfriadores e sistemas de ordenha sobre o ponto de congelamento do leite, o percentual de gordura, a contagem de células somáticas (CCS) e a contagem bacteriana total (CBT) do leite oriundo de produtores de um laticínio do Oeste do Paraná. Avaliou-se doze meses para cada informação (volume, gordura, crioscopia, CCS e CBT) com um total de 7.105 registros. As amostras para as análises foram coletadas pelos transportadores de leite junto aos produtores. As informações foram classificadas pelos volumes mensais produzidos (até 4.500 litros, entre 4.500-15.000 litros e mais que 15.000 litros), pelos sistemas de ordenha (manual, balde ao pé, canalizado e com transferidor) e tipos de resfriadores (imersão, granel e freezer) utilizados por cada produtor. O leite oriundo de produtores com volumes superiores a quinze mil litros mensais possui menor ponto crioscópico, teor de gordura, CBT e CCS. Ocorreram variações estacionais do ponto de congelamento, teor de gordura, CBT e CCS. As variações da CBT durante os períodos do ano são menores no leite oriundo de resfriamento a granel e de ordenhadeiras canalizadas. Existem fatores relacionados ao manejo dos animais e higienização dos equipamentos de ordenha e resfriamento que necessitam ser trabalhados junto aos produtores.(AU)

Aimed to evaluate the effect of three volumes monthly milk sales, months of year, types of coolers and milking systems on the freezing point of milk, fat percentage, somatic cell count (SCC) and bacterial count Total (CBT) milk come from producers that sell to a dairy of Western of Paraná. We evaluated twelve months for volume, fat, freezing point, SCC and TBC with a total of 7,105 records. Samples for analysis were collected by milk transporters. The information was classified by monthly volume purchased from each producer (up to 4,500 gallons between 4,500-15,000 liters and more than 15,000 liters), by milking systems (manual, bucket foot, piped and protractor) and types of coolers (immersion , bulk and freezer) used by each producer. The milk got of producers with volumes exceeding fifteen thousand liters per month has a freezing point and fat content lesser, but have a better CBT and CCS. There were seasonal variations of freezing point, fat, CBT and CCS. Variations of CBT during periods of the year are lower in milk derived from bulk cooling and milking piped system. There are factors related to handling and cleaning of milking equipment and cooling that need to be worked with the milk producers.(AU)

Evaluation of the milk physicochemical and microbiological patterns in different lactation phases in year seasons in milk farms of Paraná State Brazil / Avaliação de padrões físico-químicos e microbiológicos do leite em diferentes fases de lactação nas estações do ano em granjas leiteiras no Estado do Paraná Brasil

The objective of this study was to evaluate the physicochemical and microbiological parameters of milk in different lactation phases during a year in two Dairy farms producing type A milk (Brazilian Standards) and classified as Farm 1 (G1) and Farm 2 (G2). The 320 raw milk samples were collected to analyze acidity Dornic, California Mastit Test (CMT), Somatic Cells Counting (SCC) and Cryoscopy (0H) during four seasons, in the period of January 00 to January 005. To data statistical analyses a General linear model (GLM) was used. The CMT, the SCC, acidity Dornic and Cryoscopy (0H) results were not significant (P>0.05), during the year seasons, between the farms and in the different lactation phases. The SCC (9 5.000 cells/mL) average results are in disagreement with the legislation. To the Dornic acidity and Cryoscopy (0H), the values had not exceeded the limit demanded by IN5 . The results of mesophilic aerobic organisms counting during autumn (G ) and during spring (G ) had revealed a disagreement with IN5 . High levels of coliforms (TC) and Escherichia coli (EC) were observed in G in all seasons when compared with G . It was demonstrated that the physical-chemistry and microbiological quality are important to handling practical during milks.

O objetivo deste estudo foi avaliar os parâmetros físico-químicos e microbiológicos do leite em diferentes fases de lactação, durante as estações do ano em duas granjas leiteiras produtoras de leite tipo A (Granja (G ) e Granja (G )), no período de janeiro de 00 a janeiro de 005. Foram colhidas e analisadas 0 amostras de leite cru para análise da acidez Dornic, California Mastitis Test (CMT), Contagem de Células Somáticas (CCS) e crioscopia. Para as análises estatísticas dos dados, foram empregados os Modelos Lineares Generalizados (GLM). Constatou-se que os resultados das análises estatísticas não foram significativos (P>0,05), durante as estações do ano, nas diferentes fases de lactação, entre as granjas avaliadas. Os resultados médios para CCS (9 5.000 CCS/mL), estão em desacordo com a legislação vigente. Com relação à acidez Dornic e Crioscopia, os valores não excederam o limite exigido pela IN51. Os resultados das contagens médias de aeróbios mesófilos no outono na G2 e na primavera na G mostraram-se em desacordo com a IN5 . No caso dos Coliformes totais e Escherichia coli , observou-se que os resultados médios foram maiores na G , em todas as estações do ano. Evidenciou-se que as qualidades físico-químicas e microbiológicas estão principalmente ligadas às práticas de manejo durante a ordenha.

Evaluation of the milk physicochemical and microbiological patterns in different lactation phases in year seasons in milk farms of Paraná State Brazil / Avaliação de padrões físico-químicos e microbiológicos do leite em diferentes fases de lactação nas estações do ano em granjas leiteiras no Estado do Paraná Brasil

The objective of this study was to evaluate the physicochemical and microbiological parameters of milk in different lactation phases during a year in two Dairy farms producing type A milk (Brazilian Standards) and classified as Farm 1 (G1) and Farm 2 (G2). The 320 raw milk samples were collected to analyze acidity Dornic, California Mastit Test (CMT), Somatic Cells Counting (SCC) and Cryoscopy (0H) during four seasons, in the period of January 00 to January 005. To data statistical analyses a General linear model (GLM) was used. The CMT, the SCC, acidity Dornic and Cryoscopy (0H) results were not significant (P>0.05), during the year seasons, between the farms and in the different lactation phases. The SCC (9 5.000 cells/mL) average results are in disagreement with the legislation. To the Dornic acidity and Cryoscopy (0H), the values had not exceeded the limit demanded by IN5 . The results of mesophilic aerobic organisms counting during autumn (G ) and during spring (G ) had revealed a disagreement with IN5 . High levels of coliforms (TC) and Escherichia coli (EC) were observed in G in all seasons when compared with G . It was demonstrated that the physical-chemistry and microbiological quality are important to handling practical during milks.

O objetivo deste estudo foi avaliar os parâmetros físico-químicos e microbiológicos do leite em diferentes fases de lactação, durante as estações do ano em duas granjas leiteiras produtoras de leite tipo A (Granja (G ) e Granja (G )), no período de janeiro de 00 a janeiro de 005. Foram colhidas e analisadas 0 amostras de leite cru para análise da acidez Dornic, California Mastitis Test (CMT), Contagem de Células Somáticas (CCS) e crioscopia. Para as análises estatísticas dos dados, foram empregados os Modelos Lineares Generalizados (GLM). Constatou-se que os resultados das análises estatísticas não foram significativos (P>0,05), durante as estações do ano, nas diferentes fases de lactação, entre as granjas avaliadas. Os resultados médios para CCS (9 5.000 CCS/mL), estão em desacordo com a legislação vigente. Com relação à acidez Dornic e Crioscopia, os valores não excederam o limite exigido pela IN51. Os resultados das contagens médias de aeróbios mesófilos no outono na G2 e na primavera na G mostraram-se em desacordo com a IN5 . No caso dos Coliformes totais e Escherichia coli , observou-se que os resultados médios foram maiores na G , em todas as estações do ano. Evidenciou-se que as qualidades físico-químicas e microbiológicas estão principalmente ligadas às práticas de manejo durante a ordenha.