Characterization of the antimicrobian and technological activity of three bacterion producing cultures and evaluation of its efficiency in the Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus e Bacillus cereus control in Minas frescal cheese.

Resumo: A biopreservação é uma técnica utilizada para estender a vida útil e aumentar a segurança dos alimentos por meio do emprego de microbiota protetora e/ou seus peptídeos antimicrobianos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade antimicrobiana de culturas produtoras de bacteriocinas sobre alguns patógenos Gram-positivos de ocorrência comum em produtos lácteos. As culturas bacteriocinogênicas Lactococcus lactis subsp. Lactis ATCC 11454, Lactobacillus plantarum ALC 01 e Enterococcus faecium FAIR-E 198 apresentaram comportamento distinto em relação à produção de bacteriocinas quando inoculadas em caldo MRS e em leite desnatado reconstituído (LDR) a 10%. Na avaliação do espectro de ação antimicrobiano pelo método de difusão em ágar por inoculação em poços, as bacteriocinas produzidas por Lb. plantarum ALC 01 e E. faecium FAIR-E 198 apresentaram atividade inibitória apenas sobre as linhagens de Listeria monocytogenes, já a nisina produzida por Lc. lactis subsp. lactis ATCC 11454 demonstrou espectro de ação mais amplo, porém com menor atividade que as demais culturas bacteriocinogênicas. Na avaliação da compatibilidade de desenvolvimento associativo com fermentos lácticos comerciais, somente Lc. lactis subsp. lactis ATCC 11454 apresentou atividade (halo de 6mm) sobre as linhagens constituintes de ambos os fermentos lácticos avaliados. A determinação da atividade acidificante foi realizada em LDR 10% após 8 e 24h de incubação a 35ºC; a adição de 0,1% e de 0,5% das culturas bacteriocinogênicas não afetou significativamente a capacidade de acidificação dos fermentos lácticos. Além disso, observou-se que o desenvolvimento associativo dos fermentos lácticos com Lb. Plantarum ALC 01 e E. faecium FAIR-E 198, em ambas as concentrações, proporcionou significativo aumento da atividade das bacteriocinas destas culturas, enquanto que a atividade da nisina de Lc. lactis subsp. lactis ATCC 11454 foi suprimida. A atividade de aminopeptidases foi determinada após desenvolvimento das culturas lácticas em caldo MRS, Lb. Plantarum ALC 01 apresentou as maiores atividades. Também foi analisado o comportamento de patógenos Gram-positivos durante desenvolvimento associativo com as culturas produtoras de bacteriocinas e fermento láctico em LDR 10% a 35ºC por 48h. Lb. plantarum ALC 01 e E. faecium FAIR-E 198 não influenciaram significativamente o desenvolvimento de Bacillus cereus K1-B041 e de Staphylococcus aureus ATCC 27154 durante as primeiras 24h de incubação a 35ºC, contudo apresentaram forte ação inibitória sobre L monocytogenes Scott A. Já Lc. lactis subsp. lactis ATCC 11454 afetou o desenvolvimento de todos os patógenos apenas durante as primeiras 12h de incubação. O fermento láctico demonstrou significativa ação inibitória sobre B. cereus K1-B041 (>7,37 log UFC/ml) e L monocytogenes Scott A (>6,26 log UFC/ml). Em queijo Minas Frescal, não foi observada diferença significativa entre a ação das culturas bacteriocinogênicas e o fermento láctico sobre L. monocytogenes Scott A e S. aureus ATCC 27154. B. cereus K1-B041 demonstrou susceptibilidade a Lb. plantarum ALC 01 e E. faecium FAIR-E 198 após 7 dias. Pelo método de diluição crítica não foi detectada atividade de bacteriocina nos queijos durante os 21 dias de estocagem a 8 ± 1ºC. A adição das culturas produtoras de bacteriocinas como adjuntas ao queijo Minas Frescal não promoveu alteração no pH e na acidez, contudo Lb. plantarum ALC 01 e E. faecium FAIR-E 198 promoveram aumento da proteólise primária e secundária. Embora os resultados obtidos demonstrem que as culturas bacteriocinogênicas avaliadas não possam ser empregadas como único método de conservação, estas podem atuar em sinergia com outros fatores para aumentar a eficiência no controle de patógenos Gram-positivos, especialmente L. monocytogenes, em produtos lácteos fermentados.Abstract: The biopreservation system, such as bacteriocinogenic lactic bacteria cultures and/or their bacteriocins, have received increasing attention and new approaches to control pathogenic and spoilage microorganisms have been developed. The purpose of this study was to evaluate the action of bacteriocin-producing cultures (Lactococcus lactis subsp. lactis ATCC 11454, Lactobacillus plantarum ALC 01 and Enterococcus faecium FAIR-E 198) on some Gram-positive pathogens in different culture media and dairy products. The bacteriocin production was influenced by the media. The antimicrobial activity of these cultures was evaluated by agar-well diffusion assay. The bacteriocins produced by Lb. plantarum ALC 01 and E. faecium FAIR-E 198 presented inhibitory activity on Listeria monocytogenes alone, on the other hand, the nisin produced by Lc. lactis subsp. Lactis ATCC 11454 demonstrated wide action spectrum, albeit with lower activity. In compatibility of associative development evaluation with the commercial starter culture, only Lc. lactis subsp. lactis ATCC 11454 presented activity on the starter culture. The acidifier activity determination was carried out in skimmed milk after 8h and 24h of incubation at 35ºC. The addition of 0.1% and 0.5% of the bacteriocinogenic cultures did not affect the production of lactic acid by the starter culture. The associative development of the starter culture with Lb. plantarum ALC 01 and E. faecium FAIR-E 198 provided significant increase in bacteriocin activity of these cultures, while the activity of Lc. Lactis subsp. lactis ATCC 11454 nisin was suppressed. The aminopeptidase activity was determined after cellular lise of the lactic cultures previously grown in MRS broth. Lb plantarum ALC 01 presented the largest activity. Moreover, the behavior of Gram-positive pathogens was analyzed during co-culture with the bacteriocin-producing bacteria and with the starter culture in skimmed milk. Lb. plantarum ALC 01 and E. faecium FAIR-E 198 did not influence the development of Bacillus cereus K1-B041 and of Staphylococcus aureus ATCC 27154 during the first 24h of incubation at 35ºC. They presented strong inhibition on L. monocytogenes Scott A. Lc. lactis subsp. lactis ATCC 11454 affected the development of the pathogens studied during the first 12h of incubation. The starter culture demonstrated good inhibition of B. cereus K1-B041 (>7.37 log UFC/ml) and L monocytogenes Scott A (>6.26 log UFC/ml). In Minas Frescal cheese, significant difference was not observed between the action of the bacteriocinogenic cultures and the starter culture on L. monocytogenes Scott A and S. aureus ATCC 27154. B. cereus K1- B041 demonstrated susceptibility to Lb. plantarum ALC 01 and E. faecium FAIR-E 198 after 7 days. Bacteriocin activity was not detected in the cheeses during 21 days at 8 ± 1ºC. The addition of the bacteriocin-producing bacteria as an adjunct culture to the Minas Frescal cheese did not promote alteration in the pH and in the acidity, however Lb. plantarum ALC 01 and E. faecium FAIR-E 198 promoted an increase of the cheese proteolysis. Although the obtained results demonstrated that bacteriocinogenic cultures cannot be used as only method of conservation, these can be used as an additional barrier to optimize the control of Gram-positive pathogens, especially L. monocytogenes, in dairy products