Evaluation of the effect of milk supplementation with casein hydrolyzate, whey protein concentrate and skimmed milk powder on the production of fermented biosolids by Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium lactis co-cultivation with Streptococcus thermophilus

As bactérias probióticas crescem lentamente em leite e a suplementação é um dos fatores que melhoram seu crescimento na produção de iogurtes funcionais ou bioiogurtes, além da aplicação em co-cultura com Streptococcus thermophilus. Desta forma, objetivou-se avaliar o efeito simultâneo da suplementação do leite com hidrolisado de caseína, proteína concentrada de soro e leite em pó desnatado na produção de bioiogurtes fermentados por Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus Acidophilus e Bifidobacterium lactis em co-culturas com Streptococcus thermophilus. A metodologia de superfície de resposta com delineamento de mistura foi empregada e diferentes composições de misturas de suplementação otimizadas foram obtidas para as diferentes co-culturas. Foi possível avaliar o efeito da suplementação simultânea do enriquecimento do leite com os três ingredientes estudados, identificar interação ocorrida entre os ingredientes e obter composições de mistura otimizadas. A co-cultura S. thermophilus e L. acidophilus obteve bons modelos preditivos e falta de ajuste não significativo para os parâmetros cinéticos tempo para se atingir pH 5,0 e 4,5 (tpH5,0 e tpH4,5). Ensaios de validação do modelo confirmaram a qualidade do ajuste. A otimização resultou composição de mistura da suplementação do leite com 50% de hidrolisado de caseína, 0% de proteína concentrada de soro e 50% de leite em pó, atende em 95% os critérios de desejabilidade. Os perfis de acidificação de culturas puras e co-culturas de Streptococcus thermophilus com Lactobacillus acidophilus em leite controle e leite suplementado no ponto ótimo foram estudados, assim como o comportamento dos bioiogurtes, usando-se a co-cultura, durante estudo de estabilidade ao armazenamento. Os parâmetros avaliados foram perda de viabilidade das bactérias, pós-acidificação e propriedades de textura. A microestrutura dos bioiogurtes obtidos com leite controle e suplementado no ponto ótimo foi analisada. Em todos os ensaios os bioiogurtes obtidos puderam ser considerados probióticos, pois as populações foram superiores ao mínimo recomendado para promoção de efeitos benéficos à saúde. O bioiogurte suplementado no ponto ótimo resultou em tempo de fermentação 32% menor em relação ao controle fermentado pela co-cultura de S. Thermophilus e L. acidophilus. A contagem de S. thermophilus permaneceu estável e de L. acidophilus decresceu durante o período de estudo de estabilidade ao armazenamento, embora as populações tenham sido superiores ao recomendado para promoção de efeitos benéficos à saúde aos 28 dias de armazenamento. A firmeza, a tensão limite τ0, os módulos de armazenamento G\' e de perda G\" do leite otimizado foram superiores ao leite controle, enquanto a porcentagem de recuperação estrutural apresentou comportamento oposto. A análise das micrografias do leite ótimo e do controle mostrou maior percentual de poros de menor diâmetro para o primeiro, indicando uma estrutura mais densa.The probiotic bacteria develop slowly in milk and for probiotic yogurt production milk supplementation improves bacteria growth. Beyond that, use of probiotic in combination with Streptococcus thermophiles is common and recommendable. The aim of this research was to evaluate the simultaneous effect of milk supplementation with casein hydrolysate, whey protein concentrate and skim milk powder in the production of bioyogurt. Milk was fermented by Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus and Bifídobacterium lactis in co-cultures with Streptococcus thermophiles. The Response Surface Methodology for mixture model was applied and compositions of optimized mixtures for supplementation had been obtained. It was possible to evaluate the effect of the simultaneous supplementation, identify interaction between the ingredients and get optimized compositions of mixture. Mathematical models with lack of fit not significant were obtained and validation experiments confirmed the quality of the adjustment. For co-culture S. thermophiles and L. acidophilus the models were obtained for kinetic parameters time to reach pH 5,0 and 4,5 (tpH5,0 and tpH4,5). The optimization resulted in mixture composition with 50% of casein hydrolysate of casein, 0% of whey protein concentrate and 50% of skim milk powder, with fit the desirability in 95%.The acidifying profiles of pure cultures and co-culture of Streptococcus thermophiles and Lactobacillus acidophilus in milk prepared with the optimum ingredients amounts calculated by RSM and control milk were studied. Stability and bacterial viability during 28 days of cold storage for bioyogurts produced with optimum and control milk had been studied, using co-culture of S. thermophiles and L. acidophilus. The loss of viability of bacteria, post-acidification and texture properties were examined. The microstructure of the two bioyogurts has been analyzed. All produced bioyogurts could have been considered probiotics, as the populations were higher than the minimum recommended one for promotion of beneficial effect to the health. Bioyogurt from milk supplemented at optimum region resulted in 32% of reduction on time necessary to reach pH 4.5, in comparison with that produced from control milk. The S. thermophiles counting remained stable, while L. acidophilus counts decreased, even so the populations were . superior to 1 billion at 28 days of storage. The firmness, yield stress τ0 , elastic G\' and viscous G\" modulus of optimum milk were superior to control milk during the study, while the structural recovery presented opposite behavior. The analysis of the micrographs of optimum milk and the control showed greater number of pores with small diameter for the former, indicating a denser structure