Estudo da produção do bioconservante nisina por Lactococcus lactis subsp lactis

Orientador: Ranulfo Monte AlegreTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: o grande interesse em novos métodos de conservação biológica de alimentos, com a finalidade de reduzir o uso de aditivos, sem comprometer a segurança dos mesmos, tem incentivado a pesquisa na área de conservantes seguros de origem alimentícia e biológica (bioconservantes) Peptídeos antibacterianos ou bactericidas produzidos por diferentes tipos de bactérias ácido lácticas (LAB) tem gerado interesse no uso destes como bioconservante. Bactérias ácido lácticas e seus metabólitos, incluindo os bactericidas, têm sido consumidos a milhares de anos, através de alimentos fermentados, sem nenhum efeito adverso conhecido. Estas bactérias podem atuar como bioconservantes, tendo efeito inibidor contra vários microorganismos. O presente trabalho trata do estudo da produção do bioconservante nisina por Lactococcus lactis subps lactis, consistindo nas seguinte etapas: seleção do melhor microrganismo produtor, seleção da melhor fonte de substrato e do meio de cultura; avaliação e otimização das variáveis experimentais e fermentação em reator de bancada, para obtenção das condições de operação que influenciam na produção de nisina. A primeira etapa consistiu na seleção do melhor microrganismo produtor a ser utilizado nos estudos posteriores. Partiu-se das seguintes culturas de Lactococcus lactis subsp lactis, tidas como boas produtoras de nisina: ATCC 7962, ITAL SL-0256, NCDO 176, ITAL BL-008 E ATCC 11454. Nesta fase, os ensaios foram realizados em frascos agitados. Com base nos resultados obtidos, selecionou-se o Lactococcus lactis subsp lactis ATCC 7962, que chegou a uma produção máxima de 496 UI/rnL de meio. A escolha da melhor fonte de substrato e do meio de cultura com melhor composição ocorreu paralelamente à escolha do microrganismo. Foram testados sacarose, permeado de soro de queijo, melaço de cana-de-açúcar e mais 4 composições de meios. Lactose, na forma de permeado de soro de queijo, proporcionou a maior produção de nisina alcançando 2476 VI de nisinaJmLde meio. Na terceira etapa, estudou-se a influência de 4 variáveis experimentais na produção do bioconservante nisina. Foram elas: concentração da fonte de carbono, concentração da solução salina, concentração da solução de vitaminas e concentração da solução de aminoácidos. As variáveis que influenciaram significativamente na produção de nisina foram concentração da fonte de carbono (8g/L) e adição de aminoácidos (22%). O planejamento experimental permitiu um aumento de 73% na produção de nisina, alcançando um máximo de (4280UI/rnL de meio). Os ensaios em fermentador de bancada objetivaram estudar a influência do controle de pH e aeração na produção de nisina. A aeração e controle de pH influenciaram significativamente na produção de massa celular seca, porém não influenciaram na atividade de nisina.Abstract: Current consumers interest for commercially processed foods that are not preserved with non-food preservatives has provided an incentive to search for safe and food-grade preservatives (biopreservatives) of biological origin. Antibacterial peptides or bacteriocins produced by several strains of lactic acid bacteria (LAB), have generated interest as potencial food preservatives. Cells of LAB and their metabolites, incluing the bacteriocins, have been consumed by humans for thousands of years through fermented food without any know adverse effect. This bacteriocins are bactericidal to many strains. The present is about the study of the biopreservative nisin production by Lactococcus lactis subps lactis, consisting of the following stages: selection of the best producing microorganism, substrate source and culture medium; evaluation and optimization of the experimental variables and fermentation in a bench-fermentor to obtain the operation conditions that influence in the nisin production. The first phase consisted of the selection of the best producer microrganism to be used in the posterior studies. The following strains of Lactococcus lactis subsp lactis were used:ATCC7962, ITAL SL-0256,NCDO 176,ITALBL-008AND ATCC 11454.In this phase, the experiments were conducted in shake-flasks. Based on the obtained results, the Lactococcus lactis subsp lactis ATCC 7962 produced a maximum of 496 DI nisin/rnL. The selection of the best substrate source and medium composition was done parallelly to the microorganism selection. It was tested sucrose, whey permeate, molasses sugar cane and more 4 compositions of medium. Lactose in the form of whey permeate provided the argest nisin production reaching2476DI nisin/rnL. In the third stage, it was studied the influence of four experimental variables in the biopreservative nisin production: carbon source concentration, saline solution concentration, vitamins solution and amino acids solution concentration. The variables that presented significant influence in the nisin production were carbon source concentration (8g1L) and amino acids addition (22%). The experimental design allowed an increase of 73% in the nisin production reaching a maximum of 4280UI/mL. The experiments in the bench-fermenter were done to verify the influence ofthe pH control and aeration in the nisin production. The aeration and pH control influenced significantly the mass cellular production, even so they did not influence on the nisin activity.DoutoradoDoutor em Engenharia de Alimento