Sorbic acid and sulphur dioxide are often used together, as preservatives,in many foods. Sorbic acid is known to undergo degradation in aqueous solutions, and this degradation appears to be accelerated in the presence of sulphur dioxide. The interaction between sorbic acid and sulphur dioxide is the subject of this thesis. The work is subdivided into five chapters, as follows: The first chapter deals with the chemistry of sorbic acid acid and sulphur dioxide. The second chapter describes a study of the degradation products of sorbic acid, in aqueous systems, in the presence of sulphur dioxide and a possible mechanism for the occurrence of these products is proposed. Chapter three deals with the preparation and degradation of 6-[[13]C] sorbic acid in order to find evidence for, or against, the mechanism proposed in chapter two. It also gives details of syntheses attempted in order to obtain 6-[[13]C] sorbic acid. The interaction of sorbic acid and sulphur dioxide in real food systems is the subject of the fourth chapter. The food systems studied were mayonnaise, tomato puree, orange juice and cottage cheese. The effect of packaging on the rate of degradation of sorbic acid was also investigated. The final chapter deals with a microbiological study of two homologues of sorbic acid, 2,4-heptadienoic acid, 2,4-octadienoic acid. The fungicidal activity of these two compounds, towards selected fungi, was analysed. 4-0xobut-2-enoic acid, a degradation product of sorbic acid in aqueous systems, was also analysed as a possible fungistat.

Nisina é um peptídeo antimicrobiano natural produzido por Lactococcus lactis subsp. lactis ATCC 11454 durante a fase exponencial de crescimento. A bacteriocina é usada como conservante natural de alimentos, uma vez que mostra atividade antimicrobiana contra bactérias Gram-positivas e esporos. Tem potencial aplicação em inúmeros campos (farmacêutico, veterinário e cosméticos). O objetivo deste trabalho foi estudar a cinética de crescimento bacteriano e a produção de nisina em biorreator, utilizando leite desnatado diluído, como um meio de cultura a baixo custo. Também foram avaliados os consumos de açúcar e proteína, formação de ácido lático e adsorção de nisina nas células produtoras durante os processos de produção de nisina. Pré-cultivos com 107 UFC.mL-1 de Lactococcus lactis foram cultivados em biorreator de 2 L contendo 25% de leite desnatado diluído em água (1,5 L, pH 6,7). Os ensaios foram esenvolvidos a 30°C por 52 horas, variando a agitação e aeração: (i) 200 rpm (0,0, 0,5, 1,0 e 2,0 L.min-1) e (ii) 100 rpm (0,0 e 0,5 L.min-1). A atividade de nisina foi avaliada pelo método de difusão em ágar, utilizando Lactobacillus sakei ATCC 15521 como microrganismo sensível à ação de nisina. A melhor concentração de nisina (62,68 mg.L-1 ou 2511,89 AU.mL-1), foi obtida em 16 horas, 200 rpm e sem aeração (kLa = 5,29 x 10-3 h-1). A adsorção de nisina nas células produtoras foram baixas (6,8 - 15,1%), quando comparadas com a atividade do sobrenadante. Estes resultados mostraram que o meio de cultivo composto por leite desnatado diluído favoreceu o crescimento celular e produção associada ao crescimento da nisina. Foram realizados estudos preliminares de liofilização (bioconservação) e purificação por cromatografia da nisina produzida em biorreator. A liofilização apresentou perda da atividade de nisina (24,8%), enquanto a purificação por cromatografia de interação hidrofóbica com resina Butyl-Sepharose, recuperou 40% da atividade da biomolécula, mostrando que ambos os processos poderão ser aplicados à bacteriocina. / Nisin is a natural antimicrobial peptide produced by Lactococcus lactis subsp. lactis ATCC 11454 during its exponential growth phase. The bacteriocin is used as natural food preservative due to its antimicrobial activity against Gram-positive bacteria and outgrowth of spores. This property allows its application in numerous fields (pharmaceutical, veterinary and cosmetic). The aim of this work was to study the bacterial growth kinetics of L. lactis and respective nisin production in bioreactor, using diluted skimmed milk as an inexpensive medium. During the production, the consumption of sugar and protein, lactic acid formation and nisin adsorption on the producer strain cells were evaluated. Pre-cultivation with 107 UFC.mL-1 of L. lactis were expanded in a 2 L bioreactor containing 25% diluted skimmed milk in water (1.5 L, pH 6.7). The assays were performed at 30°C for 52 hours, varying agitation and airflow rate: (i) 200 rpm (0.0, 0.5, 1.0 and 2.0 L.min-1) and (ii) 100 rpm (0.0, 0.5 L.min-1). Nisin activity was evaluated through diffusion assays using Lactobacillus sakei ATCC 15521 as sensitive strain. The best nisin concentration (62.68 mg.L-1 or 2511.89 AU.mL-1), was achieved at 16 hours, 200 rpm and with no airflow rate (kLa = 5.29 x 10-3 h-1). The quantity of nisin adsorbed by the producer cells were low (6.8 -15.1%) when compared to the quantity released in the supernatant. These results showed that diluted skimmed milk supported cell growth and growth-associated nisin. Preliminary assays of lyophilization (biopreservation) and purification by chromatography of nisin produced in bioreactor were performed. Lyophilization presented a loss of nisin activity (24.8%) while purification by hydrophobic interaction chromatography with Butyl-Sepharose column recovered 40% of the activity, showing that both processes can be applied to the bacteriocin.

Nisina é um peptídeo antimicrobiano natural produzido por Lactococcus lactis subsp. lactis ATCC 11454 durante a fase exponencial de crescimento. A bacteriocina é usada como conservante natural de alimentos, uma vez que mostra atividade antimicrobiana contra bactérias Gram-positivas e esporos. Tem potencial aplicação em inúmeros campos (farmacêutico, veterinário e cosméticos). O objetivo deste trabalho foi estudar a cinética de crescimento bacteriano e a produção de nisina em biorreator, utilizando leite desnatado diluído, como um meio de cultura a baixo custo. Também foram avaliados os consumos de açúcar e proteína, formação de ácido lático e adsorção de nisina nas células produtoras durante os processos de produção de nisina. Pré-cultivos com 107 UFC.mL-1 de Lactococcus lactis foram cultivados em biorreator de 2 L contendo 25% de leite desnatado diluído em água (1,5 L, pH 6,7). Os ensaios foram esenvolvidos a 30°C por 52 horas, variando a agitação e aeração: (i) 200 rpm (0,0, 0,5, 1,0 e 2,0 L.min-1) e (ii) 100 rpm (0,0 e 0,5 L.min-1). A atividade de nisina foi avaliada pelo método de difusão em ágar, utilizando Lactobacillus sakei ATCC 15521 como microrganismo sensível à ação de nisina. A melhor concentração de nisina (62,68 mg.L-1 ou 2511,89 AU.mL-1), foi obtida em 16 horas, 200 rpm e sem aeração (kLa = 5,29 x 10-3 h-1). A adsorção de nisina nas células produtoras foram baixas (6,8 - 15,1%), quando comparadas com a atividade do sobrenadante. Estes resultados mostraram que o meio de cultivo composto por leite desnatado diluído favoreceu o crescimento celular e produção associada ao crescimento da nisina. Foram realizados estudos preliminares de liofilização (bioconservação) e purificação por cromatografia da nisina produzida em biorreator. A liofilização apresentou perda da atividade de nisina (24,8%), enquanto a purificação por cromatografia de interação hidrofóbica com resina Butyl-Sepharose, recuperou 40% da atividade da biomolécula, mostrando que ambos os processos poderão ser aplicados à bacteriocina. / Nisin is a natural antimicrobial peptide produced by Lactococcus lactis subsp. lactis ATCC 11454 during its exponential growth phase. The bacteriocin is used as natural food preservative due to its antimicrobial activity against Gram-positive bacteria and outgrowth of spores. This property allows its application in numerous fields (pharmaceutical, veterinary and cosmetic). The aim of this work was to study the bacterial growth kinetics of L. lactis and respective nisin production in bioreactor, using diluted skimmed milk as an inexpensive medium. During the production, the consumption of sugar and protein, lactic acid formation and nisin adsorption on the producer strain cells were evaluated. Pre-cultivation with 107 UFC.mL-1 of L. lactis were expanded in a 2 L bioreactor containing 25% diluted skimmed milk in water (1.5 L, pH 6.7). The assays were performed at 30°C for 52 hours, varying agitation and airflow rate: (i) 200 rpm (0.0, 0.5, 1.0 and 2.0 L.min-1) and (ii) 100 rpm (0.0, 0.5 L.min-1). Nisin activity was evaluated through diffusion assays using Lactobacillus sakei ATCC 15521 as sensitive strain. The best nisin concentration (62.68 mg.L-1 or 2511.89 AU.mL-1), was achieved at 16 hours, 200 rpm and with no airflow rate (kLa = 5.29 x 10-3 h-1). The quantity of nisin adsorbed by the producer cells were low (6.8 -15.1%) when compared to the quantity released in the supernatant. These results showed that diluted skimmed milk supported cell growth and growth-associated nisin. Preliminary assays of lyophilization (biopreservation) and purification by chromatography of nisin produced in bioreactor were performed. Lyophilization presented a loss of nisin activity (24.8%) while purification by hydrophobic interaction chromatography with Butyl-Sepharose column recovered 40% of the activity, showing that both processes can be applied to the bacteriocin.

Os peitos de galinhas matrizes pesadas de corte, poedeiras comerciais brancas e frangos foram desossados manualmente, com o objetivo de avaliar e comparar as propriedades tecnológicas - capacidade de retenção de água e de emulsificação - bem como pH e composição centesimal, além de elaborar e avaliar sensorialmente um produto reestruturado empanado, tipo nugget. Os resultados das análises indicaram que não houve diferença significativa entre as carnes analisadas, nem entre produtos processados, implicando utilização regular desse tipo de matéria-prima na indústria de alimentos. O restante das carcaças das galinhas foi utilizado para extração de carne mecanicamente separada (CMS) para avaliação da estabilidade microbiológica. As CMSs foram submetidas a dois tratamentos: I) com 150ppm de nitrito, embaladas em saco de polietileno; e II) com 150ppm de nitrito e 500ppm de eritorbato, embaladas em saco de polietileno. Como controle, as amostras de CMS foram apenas acondicionadas em sacos de polietileno. Todas as embalagens foram estocadas e congeladas a -18ºC por 99 dias. Os resultados da análise de caracterização microbiológica indicaram que tanto as amostras de CMS de galinha matriz quanto de galinha poedeira atenderam os padrões de contagem requeridos pela legislação Brasileira. A avaliação da estabilidade microbiológica das CMSs no primeiro e no último dia para mesófilos, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens e Pseudomonas, bem como as análises quinzenais de microrganismos psicrotróficos, indicaram que não houve uma redução significativa nas contagens, independentemente do tratamento aplicado. Não foi detectada Salmonella em nenhuma das amostras analisadas. Tais resultados apontaram o tempo de estocagem como o principal fator na redução da carga bacteriana. / The breasts of heavy fowls, white commercial egg-layers and chickens were manually deboned in order to evaluate and compare technological properties—water hold and emulsifying capacity—and pH and centesimal composition, as well as to prepare and assess a restructured coated product. The results of the analyses indicated that there was not a significant difference between the meats analyzed, nor among the processed products, implying the regular use of such meat in the food industry. The remaining parts of the hens’ carcasses were mechanically deboned for the evaluation of microbiological stability. The mechanically deboned meat (MDM) was submitted to two treatments: I) 150ppm of nitrite, packed in polyethylene bags; II) 150ppm of nitrite and 500ppm of erythorbate, packed in polyethylene bags. The control meats were just packed in polyethylene bags. All samples were frozen-stored at -18ºC for 99 days. The results of microbiological characterization indicated that both samples from heavy fowls and egg-layers were in accordance with the Brazilian legislation. MDM microbiological stability evaluation on the first and last days for fecal coliforms, mesophiles, Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens and Pseudomonas, as well as the analyses carried out every fifteen days for psychrotrophics bacteria indicated that there was not a significant reduction in the presence of the above, irrespective of the treatment applied. Salmonella was not detected in any of the samples. Such results indicated that freezing storage period was the main factor responsible for the reduction of the bacterial count in MDM.

Os peitos de galinhas matrizes pesadas de corte, poedeiras comerciais brancas e frangos foram desossados manualmente, com o objetivo de avaliar e comparar as propriedades tecnológicas – capacidade de retenção de água e de emulsificação – bem como pH e composição centesimal, além de elaborar e avaliar sensorialmente um produto reestruturado empanado, tipo nugget. Os resultados das análises indicaram que não houve diferença significativa entre as carnes analisadas, nem entre produtos processados, implicando utilização regular desse tipo de matéria-prima na indústria de alimentos. O restante das carcaças das galinhas foi utilizado para extração de carne mecanicamente separada (CMS) para avaliação da estabilidade microbiológica. As CMSs foram submetidas a dois tratamentos: I) com 150ppm de nitrito, embaladas em saco de polietileno; e II) com 150ppm de nitrito e 500ppm de eritorbato, embaladas em saco de polietileno. Como controle, as amostras de CMS foram apenas acondicionadas em sacos de polietileno. Todas as embalagens foram estocadas e congeladas a –18ºC por 99 dias. Os resultados da análise de caracterização microbiológica indicaram que tanto as amostras de CMS de galinha matriz quanto de galinha poedeira atenderam os padrões de contagem requeridos pela legislação Brasileira. A avaliação da estabilidade microbiológica das CMSs no primeiro e no último dia para mesófilos, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens e Pseudomonas, bem como as análises quinzenais de microrganismos psicrotróficos, indicaram que não houve uma redução significativa nas contagens, independentemente do tratamento aplicado. Não foi detectada Salmonella em nenhuma das amostras analisadas. Tais resultados apontaram o tempo de estocagem como o principal fator na redução da carga bacteriana. / The breasts of heavy fowls, white commercial egg-layers and chickens were manually deboned in order to evaluate and compare technological properties—water hold and emulsifying capacity—and pH and centesimal composition, as well as to prepare and assess a restructured coated product. The results of the analyses indicated that there was not a significant difference between the meats analyzed, nor among the processed products, implying the regular use of such meat in the food industry. The remaining parts of the hens’ carcasses were mechanically deboned for the evaluation of microbiological stability. The mechanically deboned meat (MDM) was submitted to two treatments: I) 150ppm of nitrite, packed in polyethylene bags; II) 150ppm of nitrite and 500ppm of erythorbate, packed in polyethylene bags. The control meats were just packed in polyethylene bags. All samples were frozen-stored at –18ºC for 99 days. The results of microbiological characterization indicated that both samples from heavy fowls and egg-layers were in accordance with the Brazilian legislation. MDM microbiological stability evaluation on the first and last days for fecal coliforms, mesophiles, Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens and Pseudomonas, as well as the analyses carried out every fifteen days for psychrotrophics bacteria indicated that there was not a significant reduction in the presence of the above, irrespective of the treatment applied. Salmonella was not detected in any of the samples. Such results indicated that freezing storage period was the main factor responsible for the reduction of the bacterial count in MDM.