Um dos grandes desafios nas indústrias alimentícia, farmacêutica e agropecuária é a busca por novos compostos para substituir os antibióticos. Como possíveis candidatos estão as bacteriocinas para serem utilizados paralelamente aos antibióticos ou até substituí-los. As bactérias ácido-láticas podem produzir substâncias inibitórias semelhantes às bacteriocinas (BLIS - bacteriocin-like inhibitory substances) que possuem efeito bacteriostático ou bactericida contra diferentes grupos de bactéria sendo largamente utilizadas como bioconservantes alimentares. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi o emprego de um resíduo agroindustrial, o hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar, como fonte de carbono em cultivos fermentativos para produção do BLIS pela cepa Pediococcus pentosaceus ET 34. Resultados revelaram que as células de ET34 foram capazes de crescer utilizando este resíduo agroindustrial como fonte de carbono e ensaios utilizando planejamento fatorial demonstraram que a agitação não influencia na produção de BLIS. Ao escalonar o cultivo em biorreatores, foi verificado que tanto o crescimento como a atividade antimicrobiana foram semelhantes aos obtidos em bancada com exceção da condição de 25% (v/v) de HBC (hidrolisado de bagaço de cana) que devido a maior viscosidade do meio, resultou em uma diminuição no crescimento e de produção de BLIS. O BLIS produzido por células de ET34 utilizando o HBC como fonte de carbono foi parcialmente purificado por sulfato de amônio e demonstrou atividade contra Listeria monocytogenes ATCC 934 e Salmonella enterica CECT 724. Desta maneira, pode-se concluir que Pediococcus pentosaceus ET34 foi capaz de crescer em meio contendo HBC como fonte de carbono produzindo BLIS em seu sobrenadante com ação frente a diferentes bactérias patogênicas. A possibilidade de utilizar uma fonte alternativa de carbono pode diminuir o custo de processo consideravelmente. Além disso, ensaios de planejamento fatorial, superfície de resposta e escalonamento em biorreator de bancada indicaram que concentrações baixas de HBC (5-15%, v/v) a 35 °C resultaram na maior produção de BLIS. / The great challenge in the food, pharmaceutical and agricultural industries is the search for new compounds to replace antibiotics. Bacteriocins are possible candidates that can be used in parallel with the antibiotics or even to replace them. Lactic-acid bacteria can produce bacteriocin inhibitory substances (BLIS - bacteriocin-like inhibitory substances) that have a bacteriostatic or bactericidal effect against different bacterial species and are widely used as food bioconservatives. In this context, the aim of this work was to use of an agroindustrial waste, hydrolyzed sugarcane bagasse, as a carbon source in fermentative cultures for the production of BLIS by Pediococcus pentosaceus ET 34 strain. Results revealed that ET34 cells were able to grow using this agroindustrial residue as a carbon source, and trials using factorial design showed that agitation did not influence on the production of BLIS. When it was perform cultivation scale up in bioreactors, it was verified that both the growth and the antimicrobial activity were similar to those obtained in the workbench with the exception of the condition of 25% (v/v) of HBC (sugarcane bagasse hydrolyzate) that due to its higher viscosity, resulted in a decrease in growth and BLIS production. BLIS produced by ET34 cells using HBC as a carbon source that was partially purified by ammonium sulfate showed activity against Listeria monocytogenes ATCC 934 and Salmonella enterica CECT 724. Thus, it can be concluded that Pediococcus pentosaceus ET34 was able to grow in medium containing HBC as carbon source producing BLIS in its supernatant with action against different pathogenic bacteria. The possibility of using an alternative carbon source can greatly reduce the process cost. In addition, factorial design, response surface and scale up trials in bench bioreactors indicated that low concentrations of HBC (5-15% v/v) at 35 ºC resulted in higher BLIS production.

Submitted by Suzana Kotzent (su_kotzent@hotmail.com) on 2017-03-17T13:27:02Z No. of bitstreams: 1 Dissertação final 170317 Suzana Kotzent.pdf: 1627152 bytes, checksum: fb879e427474125c781d95d8fcc0faa5 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-03-23T16:43:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 kotzent_s_me_jabo_par.pdf: 1254030 bytes, checksum: 86a63f13335a097462b3bb9d50cce954 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-23T16:43:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 kotzent_s_me_jabo_par.pdf: 1254030 bytes, checksum: 86a63f13335a097462b3bb9d50cce954 (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os probióticos são microorganismos vivos que afetam de forma benéfica o hospedeiro ou o ambiente. Na aquicultura podem ser usados tanto na água como na ração, mas seu uso na alimentação é destacado como uma das principais medidas profiláticas. As doenças bacterianas são consideradas um dos principais entraves no crescimento da aquicultura, e assim, há a necessidade urgente no desenvolvimento de probióticos. O tambaqui Colossoma macropomum é a espécie nativa mais produzida no Brasil, e apesar de sua importância econômica, não há estudos que estabeleçam os microorganismos com potencial probiótico para esta espécie de peixe. Neste trabalho foi possível identificar e caracterizar bactérias autóctones com potencial probiótico para o tambaqui a partir de testes de: caracterização morfológica, catalase, tolerância à bile, antagonismo frente à patógenos, sensibilidade a antimicrobianos e sequenciamento do gene 16S rRNA. As cepas selecionadas foram: Enterococcus faecalis, Enterococcus hirae, Lactococcus lactis, Pediococcus pentosaceus, Staphylococcus hominis e Staphylococcus saprophyticus. Todas as cepas foram tolerantes aos ácidos biliares do tambaqui e capazes de inibir o crescimento dos patógenos Enterococcus casseliflavus, Lactococcus garvieae e Aeromonas hydrophila. Todas as cepas foram parcialmente resistentes contra sete antibióticos. Como as cepas de S. saprophyticus e E. faecalis apresentaram menores valores no teste de antagonismo e por estas bactérias serem relatadas como agentes zoonóticos, concluímos este estudo selecionando quatro potenciais cepas: E. hirae, L. lactis, P. pentosaceus, S. hominis. Este é o primeiro estudo a referir o potencial uso probiótico de cepas autóctones para o tambaqui. / Probiotics are living microorganisms that beneficially affect the host or the environment. In aquaculture it can be used in both water and feed, but its use in feed is highlighted as one of the main prophylactic measures. Bacterial diseases are considered to be one of the major obstacles to the growth of aquaculture, and thus, there is an urgent need for the development of probiotics. The tambaqui Colossoma macropomum is the most produced native species in Brazil, and despite its economic importance, there are no studies that establish the microorganisms with probiotic potential for this fish species. In this study it was possible to identify and characterize autochthones bacteria with probiotic potential for tambaqui from tests of: morphological characterization, catalase, bile tolerance, antagonism of pathogens, antimicrobial susceptibility and 16S rRNA gene sequencing. The selected strains were: Enterococcus faecalis, Enterococcus hirae, Lactococcus lactis, Pediococcus pentosaceus, Staphylococcus hominis and Staphylococcus saprophyticus. All strains were tolerant to acids bile from tambaqui and capable of inhibiting the growth of Enterococcus casseliflavus, Lactococcus garvieae and Aeromonas hydrophila pathogens. All strains were partially resistant against seven antibiotics. Since the strains of S. saprophyticus and E. faecalis presented lower values in the test of antagonism and because these bacteria were reported as zoonotic agents, we conclude this study selecting four potential strains: E. hirae, L. lactis, P. pentosaceus, S. hominis. This is the first study to mention the potential probiotic use of autochthonous strains for tambaqui.

Le Nem chua est un produit vietnamien fermenté à base de viande porcine. Notre étude a pour but de formuler des starters lactiques afin de standardiser le processus de fabrication du Nem chua et améliorer la qualité des produits finis. Le pH de la pâte de viande diminue progressivement tandis que la population lactique se développe au cours des 5 jours de fermentation. Parmi les 131 souches identifiées, les Lactobacillus brevis et Lb. plantarum étaient les plus fréquents. Les autres bactéries lactiques telles que Leuconostoc mesenteroides, Pediococcus pentosaceus, Lactococcus lactis sont présentes mais en plus faible pourcentage. L’utilisation de la combinaison des Lb. brevis et Pe. pentosaceus (6.106 UFC.g-1 pâte de viande, proportion de 1:1) donne des produits préférés par le jury de dégustateurs vietnamiens. Ces résultats permettent d’ouvrir de nouvelles perspectives de production et d’application au niveau industriel des starters lactiques choisis afin d’avoir les produits à la qualité bien maîtrisée et en sécurité alimentaire dans la fabrication des Nem chua du Vietnam, qui pouvant s’appliquer à d’autres fermentations carnées similaires. / Nem chua is a very popular fermented meat product in Vietnam. Our research aimed at the formulation of autochthonous starter cultures in order to standardise the production process of Nem chua and to improve the quality of final product. The paste meat pH progressively decreased while LAB increased during the fermentation. Among 131 isolates identified, the most frequent LAB revealed were Lactobacillus brevis and Lb. plantarum. The other LABs such as Leuconostoc mesenteroides, Pediococcus pentosaceus, Lactococcus lactis, … existed in lowest percentage. The results of our sensorial experiments demonstrated significant effects of Lb. brevis and Pe. pentosaceus strains, which were previously isolated from Nem chua, on the sensory quality of this traditional fermented meat product. The use of both Lb. brevis and Pe. pentosaceus strains (6.106CFU.g-1 meat paste, strain ratio of 1:1) as starters for Nem chua offered the best sensorial quality. These results suggest further studies on the practical ability of using and producing these LABs in combination as commercial starters in order to produce products of well-controlled quality and safety for Nem chua in Vietnam and probably of other similar fermented meat products.

Bacteriocins are peptides produced by various species of bacteria, especially lactic acid bacteria (LABs), which exhibit a large spectrum of action against spoilage bacteria and foodborne pathogens. However, when this bacteriocin has not been completely characterized regarding its amino acid and the nucleotide sequences of the corresponding gene, the qualified term bacteriocin-like inhibitory substance (BLIS) is recommended. In order to increase the antimicrobial activity of bacteriocins, the ability of probiotics LABs, such as Pediococcus pentosaceus, to ferment different carbon and nitrogen sources has been studied. For the development of an improved culture medium, carbon and nitrogen sources must be considered as nutrients responsible for cell growth and bacteriocin production. The best condition, after 48 h of cultivation, for growth (3.420 g/L) and for BLIS production by Pediococcus pentosaceus ATCC 43200 was in Man, Rogosa and Sharp (MRS) culture medium supplemented with 1.5% peptone, initial pH 6.0 and under the following culture conditions: anaerobiosis, 30oC and agitation of 200 rpm. Compared with control (MRS without supplement), the growth of Pediococcus was significantly lower (1.995 g/L) as well as it reduced significantly its generation time from 2.05 h (control) to 1.28 h (MRS supplemented), a reduction of approximately 62.5%. Moreover, addiction of peptone to MRS medium promoted reduction of 4 h to the Pediococcus exponential phase onset. Regarding BLIS antimicrobial activity, addition of nitrogen source to MRS medium was also quite significant. Through the agar diffusion method, BLIS showed inhibition halos between 12.50 and 19.50 mm against LABs strains (Lactobacillus sakei ATCC 15521, Lactobacillus plantarum CECT 221 and Carnobacterium piscicola CECT 4020). Against Listeria strains (Listeria innocua NCTC 111288 and Listeria seeligeri NCTC 11289), their antimicrobial activity was better detected in liquid medium assay, evaluating the minimal inhibitory concentration of 50%. BLIS was able to inhibit 60 and 100% of L. seeligeri and L. innocua, respectively, as well as, diluted 1x (v/v) in water was able to inhibit 100% growth of both Listeria. BLIS 17 showed also good results as food preservative when applied in ready-to-eat pork ham artificially contaminated with L. seeligeri in vacuum-package at 4oC during shelf life of 10 days. BLIS was able to maintain low Listeria multiplication, lower samples weight loss, low lipid peroxidation and good color parameters during samples storage. Results demonstrated the importance of optimizing the culture medium to increase microbial mass, to produce and to improve the activity of this antimicrobial molecule. Moreover, results also suggest the possible application of BLIS as a natural food preservative. / Bacteriocinas são peptídeos produzidos por várias espécies de bactérias, especialmente bactérias ácido-láticas (BALs) e apresentam um amplo espectro de ação contra bactérias deteriorantes e patógenos de origem alimentar. Entretanto, quando estas bacteriocinas não foram completamente caracterizadas quanto a sequência de seus nucleotídeos e do seu gene correspondente, é recomendada a denominação de substância semelhante a bacteriocina (BLIS). Para aumentar a atividade antimicrobiana de bacteriocinas, a habilidade de BALs probióticas, como Pediococcus pentosaceus, em fermentar diferentes fontes de carbono e nitrogênio tem sido estudado. Para o desenvolvimento de um meio de cultura melhorado, fontes de carbono e nitrogênio devem ser consideradas como nutrientes responsáveis pelo crescimento celular e pela produção de bacteriocina. A melhor condição, após 48 h de cultivo, para o crescimento (3,420 g/L) e para a produção de BLIS por P. pentosaceus ATCC 43200 foi em meio de cultivo Man, Rogosa e Sharp (MRS) suplementado com 1,5% de peptona, pH inicial 6,0 e sob as seguintes condições de cultivo: anaerobiose, 30oC e agitação de 200 rpm. Comparado ao controle (MRS sem suplementação), o crescimento de Pediococcus foi significativamente menor (1,995 g/L) assim, como também, reduziu significativamente o tempo de geração de 2,05 h (controle) para 1,28 h (MRS suplementado), uma redução de aproximadamente 62,5%. Além disso, a adição de peptona ao meio MRS promoveu redução de 4 h para o início da fase exponencial de Pediococcus. Quanto a atividade antimicrobiana de BLIS, a adição de fonte de nitrogênio ao meio MRS também foi bastante significativa. Através do método ágar difusão, BLIS apresentou halos de inibição entre 12,50 a 19,50 mm contra cepas de BALs (Lactobacillus sakei ATCC 15521, Lactobacillus plantarum CECT 221 e Carnobacterium piscicola CECT 4020). Contra cepas de Listeria (Listeria innocua NCTC 11288 e Listeria seeligeri NCTC 11289), a sua atividade inibitória foi melhor detectada em meio líquido, através da determinação da concentração mínima inibitória de 50%. BLIS sem diluição foi capaz de inibir 60 e 100% de L. seeligeri e L. innocua, 15 respectivamente, assim como, diluído 1x (v/v) em água foi capaz de inibir 100% o crescimento de ambas Listeria. BLIS também apresentou bons resultados como conservante de alimento quando aplicado em presunto contaminado artificialmente com L. seeligeri e armazenado a 4oC a vácuo por 10 dias. BLIS foi capaz de manter baixa a multiplicação de Listeria, menor perda de peso das amostras, baixa peroxidação lipídica e bons parâmetros de cor durante o armazenamento das amostras. Os resultados demonstraram a importância de se otimizar meio de cultivo tanto para o aumento da massa microbiana como para a produção e melhoramento da atividade desta molécula antimicrobiana. Além disso, os resultados também sugerem a possível aplicação de BLIS como conservante natural de alimentos.

Bacteriocins are peptides produced by various species of bacteria, especially lactic acid bacteria (LABs), which exhibit a large spectrum of action against spoilage bacteria and foodborne pathogens. However, when this bacteriocin has not been completely characterized regarding its amino acid and the nucleotide sequences of the corresponding gene, the qualified term bacteriocin-like inhibitory substance (BLIS) is recommended. In order to increase the antimicrobial activity of bacteriocins, the ability of probiotics LABs, such as Pediococcus pentosaceus, to ferment different carbon and nitrogen sources has been studied. For the development of an improved culture medium, carbon and nitrogen sources must be considered as nutrients responsible for cell growth and bacteriocin production. The best condition, after 48 h of cultivation, for growth (3.420 g/L) and for BLIS production by Pediococcus pentosaceus ATCC 43200 was in Man, Rogosa and Sharp (MRS) culture medium supplemented with 1.5% peptone, initial pH 6.0 and under the following culture conditions: anaerobiosis, 30oC and agitation of 200 rpm. Compared with control (MRS without supplement), the growth of Pediococcus was significantly lower (1.995 g/L) as well as it reduced significantly its generation time from 2.05 h (control) to 1.28 h (MRS supplemented), a reduction of approximately 62.5%. Moreover, addiction of peptone to MRS medium promoted reduction of 4 h to the Pediococcus exponential phase onset. Regarding BLIS antimicrobial activity, addition of nitrogen source to MRS medium was also quite significant. Through the agar diffusion method, BLIS showed inhibition halos between 12.50 and 19.50 mm against LABs strains (Lactobacillus sakei ATCC 15521, Lactobacillus plantarum CECT 221 and Carnobacterium piscicola CECT 4020). Against Listeria strains (Listeria innocua NCTC 111288 and Listeria seeligeri NCTC 11289), their antimicrobial activity was better detected in liquid medium assay, evaluating the minimal inhibitory concentration of 50%. BLIS was able to inhibit 60 and 100% of L. seeligeri and L. innocua, respectively, as well as, diluted 1x (v/v) in water was able to inhibit 100% growth of both Listeria. BLIS 17 showed also good results as food preservative when applied in ready-to-eat pork ham artificially contaminated with L. seeligeri in vacuum-package at 4oC during shelf life of 10 days. BLIS was able to maintain low Listeria multiplication, lower samples weight loss, low lipid peroxidation and good color parameters during samples storage. Results demonstrated the importance of optimizing the culture medium to increase microbial mass, to produce and to improve the activity of this antimicrobial molecule. Moreover, results also suggest the possible application of BLIS as a natural food preservative. / Bacteriocinas são peptídeos produzidos por várias espécies de bactérias, especialmente bactérias ácido-láticas (BALs) e apresentam um amplo espectro de ação contra bactérias deteriorantes e patógenos de origem alimentar. Entretanto, quando estas bacteriocinas não foram completamente caracterizadas quanto a sequência de seus nucleotídeos e do seu gene correspondente, é recomendada a denominação de substância semelhante a bacteriocina (BLIS). Para aumentar a atividade antimicrobiana de bacteriocinas, a habilidade de BALs probióticas, como Pediococcus pentosaceus, em fermentar diferentes fontes de carbono e nitrogênio tem sido estudado. Para o desenvolvimento de um meio de cultura melhorado, fontes de carbono e nitrogênio devem ser consideradas como nutrientes responsáveis pelo crescimento celular e pela produção de bacteriocina. A melhor condição, após 48 h de cultivo, para o crescimento (3,420 g/L) e para a produção de BLIS por P. pentosaceus ATCC 43200 foi em meio de cultivo Man, Rogosa e Sharp (MRS) suplementado com 1,5% de peptona, pH inicial 6,0 e sob as seguintes condições de cultivo: anaerobiose, 30oC e agitação de 200 rpm. Comparado ao controle (MRS sem suplementação), o crescimento de Pediococcus foi significativamente menor (1,995 g/L) assim, como também, reduziu significativamente o tempo de geração de 2,05 h (controle) para 1,28 h (MRS suplementado), uma redução de aproximadamente 62,5%. Além disso, a adição de peptona ao meio MRS promoveu redução de 4 h para o início da fase exponencial de Pediococcus. Quanto a atividade antimicrobiana de BLIS, a adição de fonte de nitrogênio ao meio MRS também foi bastante significativa. Através do método ágar difusão, BLIS apresentou halos de inibição entre 12,50 a 19,50 mm contra cepas de BALs (Lactobacillus sakei ATCC 15521, Lactobacillus plantarum CECT 221 e Carnobacterium piscicola CECT 4020). Contra cepas de Listeria (Listeria innocua NCTC 11288 e Listeria seeligeri NCTC 11289), a sua atividade inibitória foi melhor detectada em meio líquido, através da determinação da concentração mínima inibitória de 50%. BLIS sem diluição foi capaz de inibir 60 e 100% de L. seeligeri e L. innocua, 15 respectivamente, assim como, diluído 1x (v/v) em água foi capaz de inibir 100% o crescimento de ambas Listeria. BLIS também apresentou bons resultados como conservante de alimento quando aplicado em presunto contaminado artificialmente com L. seeligeri e armazenado a 4oC a vácuo por 10 dias. BLIS foi capaz de manter baixa a multiplicação de Listeria, menor perda de peso das amostras, baixa peroxidação lipídica e bons parâmetros de cor durante o armazenamento das amostras. Os resultados demonstraram a importância de se otimizar meio de cultivo tanto para o aumento da massa microbiana como para a produção e melhoramento da atividade desta molécula antimicrobiana. Além disso, os resultados também sugerem a possível aplicação de BLIS como conservante natural de alimentos.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-09-21T15:03:52Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1299382 bytes, checksum: 25fc4d8303ddcd9bca8411b22d10cc7b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-21T15:03:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1299382 bytes, checksum: 25fc4d8303ddcd9bca8411b22d10cc7b (MD5) Previous issue date: 2018-07-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os produtos lácteos possuem uma microbiota autóctone bastante diversificada, na qual o grupo das Bactérias Ácido Lácticas (BAL) é de notável relevância devido às suas características benéficas, tecnológicas e bioconservantes, atraindo o interesse para sua utilização em diversos segmentos biotecnológicos, em especial na indústria de alimentos. O objetivo deste trabalho foi isolar e identificar BAL bacteriocinogênicas de queijos artesanais, caracterizando aspectos ligados à produção e purificação das bacteriocinas, inocuidade, potencial benéfico dos isolados e propriedades inibitórias contra Listeria spp. As cepas bacteriocinogênicas Enterococcus hirae ST57ACC e Pediococcus pentosaceus ST65ACC foram isoladas a partir da técnica de tripla camada e identificadas por metodologias fenotípicas e moleculares. As bacteriocinas produzidas por E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST65ACC demostraram estabilidade em ampla faixa de pH e temperatura, e foram inativadas após tratamento com enzimas proteolíticas, comprovando sua natureza proteica. Tratamentos com EDTA, SDS, NaCl e Tween 80 não afetaram a atividade das bacteriocinas. Os sobrenadantes de ambos os isolados foram capazes de inibir Listeria innocua e diversas cepas de L. monocytogenes pertencentes à diferentes sorogrupos e obtidas de fontes distintas, inibindo completamente o desenvolvimento de L. monocytogenes após 12 h. Em co-culturas das cepas bacteriocinogênicas com a cepa indicadora L. monocytogenes 422 em leite desnatado, observou-se que E. hirae ST57ACC foi capaz de controlar a multiplicação do patógeno após 48 h. E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus não apresentaram resultados positivos para 25 genes relacionados a bacteriocinas conhecidas, indicando que podem produzir novas bacteriocinas. As cepas de E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST65ACC foram também avaliadas quanto ao seu potencial benéfico e segurança: ambos os isolados permaneceram viáveis após tratamento em condições gastrointestinais simuladas, exibindo altos níveis de auto e co-agregação com L. monocytogenes e níveis variados de hidrofobicidade, demonstrando que E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST65ACC podem prevenir potencialmente o estabelecimento de infecções pelo patógeno. Por meio da metodologia de agar-spot, avaliou-se a possibilidade de interferência de 33 medicamentos comerciais, de diferentes grupos sobre a multiplicação de E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST65ACC, revelando que apenas antiinflamatórios e medicamentos contendo loratadina e cloridrato de propranolol apresentaram atividade inibitória sobre as cepas. Testes fenotípicos para determinação da susceptibilidade antimicrobiana demonstraram que E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST65ACC foram resistentes à vancomicina, oxacilina e sulfa/trimetoprim dentre os 11 antibióticos testados pelo método de disco difusão. Com relação à PCR, poucos genes relacionados à resistência a antibióticos foi foram identificados. Nenhum dos isolados amplificou genes de produção de aminas biogênicas e nem apresentou produção das mesmas. A expressão de diferentes elementos do sistema de transporte ABC e metabolismo de açúcares foi identificada para ambos os isolados. Variações na proporção de inóculo não influenciaram a taxa de multiplicação de E. hirae ST57ACC nem de P. pentosaceus ST65ACC, no entanto, a produção de bacteriocinas foi detectada apenas 9 horas após a inoculação das cepas, quando inoculadas nas proporções de 5% e 10%. Adicionalmente, verificou-se que a densidade celular das cepas bacteriocinogênicas esteve correlacionada à produção de bacteriocinas em sistemas de fermentação tradicional e fermentação com controle de pH a 5,5 e agitação. E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST65ACC foram capazes de se multiplicar e produzir bacteriocinas na presença de xilo-oligossacarídeos após 6 horas de incubação, porém em níveis reduzidos quando comparados ao cultivo em meio MRS. Por fim, as bacteriocinas produzidas por E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST65ACC foram purificadas a partir de diferentes metodologias. A bacteriocina produzida por P. pentosaceus ST65ACC foi purificada em duas etapas, com rendimento final de 101,33 revelando- se um peptídeo com massa molecular de 3,5 a 8,5 kDa, determinado por SDS-PAGE. Em contrapartida, um protocolo de três etapas foi empregado na purificação da bacteriocina produzida por E. hirae ST57ACC, com rendimento final de 3,05. Adicionalmente, uma fração semi-purificada foi testada com a linhagem celular HT- 29, demonstrando que a bacteriocina não apresenta efeitos citotóxicos contra células humanas, sendo considerada segura neste aspecto. Os dados obtidos neste trabalho indicam que os isolados E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST57ACC podem ser considerados importantes ferramentas biotecnológicas na produção de bacteriocinas de interesse ao controle de L. monocytogenes e na biopreservação de alimentos. / Dairy products present a rich and diverse autochthonous microbiota, in which Lactic Acid Bacteria (LAB) are relevant, due to their beneficial, technological and biopreservative features, attracting the interest for their biotechnological application, in food industry, pharmaceutic area and human and veterinary medicine fields. The aim of this study was to isolate and to identify bacteriocinogenic LAB from artisanal cheeses, characterizing some aspects linked to bacteriocin production and purification, safety and beneficial potential of the isolates, as well as their inhibitory properties against Listeria spp. Bacteriocinogenic strains Enterococcus hirae ST57ACC and Pediococcus pentosaceus ST65ACC were isolated by using the triple- layer technique and identified by phenotypical and molecular methods. Bacteriocins produced by E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST65ACC were stable in a wide range of pH and temperature, losing their activity after treatment with proteolytic enzymes, confirming their proteinaceous nature. Treatments with EDTA, SDS, NaCl and Tween 80 did not affect bacteriocin activity. Cell-free supernatants from both isolates were able to inhibit Listeria innocua and several L. monocytogenes strains, from different serogroups obtained from diverse sources, eliminating L. monocytogenes after 12 h. In co-culture experiments conducted in skimmed milk with the bacteriocinogenic isolates and the target strain L. monocytogenes 422, E. hirae ST57ACC controlled the target strain growth after 48 h. E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST65ACC did not present positive results for 25 known bacteriocin related genes, indicating that they might express new bacteriocins. E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST65ACC were also evaluated for their beneficial and safety features: both isolates remained viable after treatment replicating gastrointestinal conditions, showing high levels of auto and co-aggregation with L. monocytogenes and diverse levels of hydrophobicity, demonstrating that E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST65ACC might prevent the establishment of infections caused by this pathogen. Interference of 33 commercial drugs from different groups on growth of E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST65ACC was tested by agar-spot method, revealing that only anti-inflammatories and drugs containing loratadine and propranolol hydrochloride influenced the growth of bacteriocinogenic strains. Phenotypical tests employed to determine antibiotic susceptibility have shown that E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST65ACC were resistant to vancomycin, oxacillin and sulfa/trimethoprim out of 11 antibiotics tested by disk-diffusion test, nonetheless low number of antibiotic resistance genes was observed by PCR analysis. None of the isolates amplified biogenic amines encoding genes neither presented phenotypical evidence of their production. Expression of different ABC transporters linked to bacteriocin export and sugar metabolism was detected, for both isolates. Changes in inoculum size did not influenced the growth of E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST65ACC; however, bacteriocin production was affected, and bacteriocins were detected only after 9 h with inoculation at 5% and 10% of bacteriocinogenic strains. Additionally, it was observed that cell density of both bacteriocinogenic strains was linked to bacteriocin production in traditional and pH at 5.5 and agitation controlled fermentation continuous. E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST65ACC were capable to grow and produce bacteriocins in the presence of xylo-oligossacharides after 6 h of incubation, but in lower levels than those obtained with cultivation in MRS broth. Finally, E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST65ACC were purified from different methods. The bacteriocin produced by P. pentosaceus ST65ACC was purified in two-steps, with final yield of 101.33, recognized as a 3.5 to 8.5 kDa peptide, determined by Tricine-SDS-PAGE. In contrast, a three-step-protocol was used to purify the bacteriocin produced by E. hirae ST57ACC, with final yield of 3.05. Moreover, a semi-purified fraction of E. hirae ST57ACC bacteriocin was tested in HT-29 cell-line, demonstrating no-cytotoxic effects in human cells, which means the bacteriocin can be considered safe in this aspect. Obtained data from this study indicate that E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST57ACC may be considered as important biotechnological tools for bacteriocin production to control L. monocytogenes and as biopreservatives in food.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-09-24T11:56:18Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1299382 bytes, checksum: 25fc4d8303ddcd9bca8411b22d10cc7b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-24T11:56:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1299382 bytes, checksum: 25fc4d8303ddcd9bca8411b22d10cc7b (MD5) Previous issue date: 2018-07-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os produtos lácteos possuem uma microbiota autóctone bastante diversificada, na qual o grupo das Bactérias Ácido Lácticas (BAL) é de notável relevância devido às suas características benéficas, tecnológicas e bioconservantes, atraindo o interesse para sua utilização em diversos segmentos biotecnológicos, em especial na indústria de alimentos. O objetivo deste trabalho foi isolar e identificar BAL bacteriocinogênicas de queijos artesanais, caracterizando aspectos ligados à produção e purificação das bacteriocinas, inocuidade, potencial benéfico dos isolados e propriedades inibitórias contra Listeria spp. As cepas bacteriocinogênicas Enterococcus hirae ST57ACC e Pediococcus pentosaceus ST65ACC foram isoladas a partir da técnica de tripla camada e identificadas por metodologias fenotípicas e moleculares. As bacteriocinas produzidas por E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST65ACC demostraram estabilidade em ampla faixa de pH e temperatura, e foram inativadas após tratamento com enzimas proteolíticas, comprovando sua natureza proteica. Tratamentos com EDTA, SDS, NaCl e Tween 80 não afetaram a atividade das bacteriocinas. Os sobrenadantes de ambos os isolados foram capazes de inibir Listeria innocua e diversas cepas de L. monocytogenes pertencentes à diferentes sorogrupos e obtidas de fontes distintas, inibindo completamente o desenvolvimento de L. monocytogenes após 12 h. Em co-culturas das cepas bacteriocinogênicas com a cepa indicadora L. monocytogenes 422 em leite desnatado, observou-se que E. hirae ST57ACC foi capaz de controlar a multiplicação do patógeno após 48 h. E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus não apresentaram resultados positivos para 25 genes relacionados a bacteriocinas conhecidas, indicando que podem produzir novas bacteriocinas. As cepas de E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST65ACC foram também avaliadas quanto ao seu potencial benéfico e segurança: ambos os isolados permaneceram viáveis após tratamento em condições gastrointestinais simuladas, exibindo altos níveis de auto e co-agregação com L. monocytogenes e níveis variados de hidrofobicidade, demonstrando que E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST65ACC podem prevenir potencialmente o estabelecimento de infecções pelo patógeno. Por meio da metodologia de agar-spot, avaliou-se a possibilidade de interferência de 33 medicamentos comerciais, de diferentes grupos sobre a multiplicação de E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST65ACC, revelando que apenas antiinflamatórios e medicamentos contendo loratadina e cloridrato de propranolol apresentaram atividade inibitória sobre as cepas. Testes fenotípicos para determinação da susceptibilidade antimicrobiana demonstraram que E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST65ACC foram resistentes à vancomicina, oxacilina e sulfa/trimetoprim dentre os 11 antibióticos testados pelo método de disco difusão. Com relação à PCR, poucos genes relacionados à resistência a antibióticos foi foram identificados. Nenhum dos isolados amplificou genes de produção de aminas biogênicas e nem apresentou produção das mesmas. A expressão de diferentes elementos do sistema de transporte ABC e metabolismo de açúcares foi identificada para ambos os isolados. Variações na proporção de inóculo não influenciaram a taxa de multiplicação de E. hirae ST57ACC nem de P. pentosaceus ST65ACC, no entanto, a produção de bacteriocinas foi detectada apenas 9 horas após a inoculação das cepas, quando inoculadas nas proporções de 5% e 10%. Adicionalmente, verificou-se que a densidade celular das cepas bacteriocinogênicas esteve correlacionada à produção de bacteriocinas em sistemas de fermentação tradicional e fermentação com controle de pH a 5,5 e agitação. E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST65ACC foram capazes de se multiplicar e produzir bacteriocinas na presença de xilo-oligossacarídeos após 6 horas de incubação, porém em níveis reduzidos quando comparados ao cultivo em meio MRS. Por fim, as bacteriocinas produzidas por E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST65ACC foram purificadas a partir de diferentes metodologias. A bacteriocina produzida por P. pentosaceus ST65ACC foi purificada em duas etapas, com rendimento final de 101,33 revelando- se um peptídeo com massa molecular de 3,5 a 8,5 kDa, determinado por SDS-PAGE. Em contrapartida, um protocolo de três etapas foi empregado na purificação da bacteriocina produzida por E. hirae ST57ACC, com rendimento final de 3,05. Adicionalmente, uma fração semi-purificada foi testada com a linhagem celular HT- 29, demonstrando que a bacteriocina não apresenta efeitos citotóxicos contra células humanas, sendo considerada segura neste aspecto. Os dados obtidos neste trabalho indicam que os isolados E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST57ACC podem ser considerados importantes ferramentas biotecnológicas na produção de bacteriocinas de interesse ao controle de L. monocytogenes e na biopreservação de alimentos. / Dairy products present a rich and diverse autochthonous microbiota, in which Lactic Acid Bacteria (LAB) are relevant, due to their beneficial, technological and biopreservative features, attracting the interest for their biotechnological application, in food industry, pharmaceutic area and human and veterinary medicine fields. The aim of this study was to isolate and to identify bacteriocinogenic LAB from artisanal cheeses, characterizing some aspects linked to bacteriocin production and purification, safety and beneficial potential of the isolates, as well as their inhibitory properties against Listeria spp. Bacteriocinogenic strains Enterococcus hirae ST57ACC and Pediococcus pentosaceus ST65ACC were isolated by using the triple- layer technique and identified by phenotypical and molecular methods. Bacteriocins produced by E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST65ACC were stable in a wide range of pH and temperature, losing their activity after treatment with proteolytic enzymes, confirming their proteinaceous nature. Treatments with EDTA, SDS, NaCl and Tween 80 did not affect bacteriocin activity. Cell-free supernatants from both isolates were able to inhibit Listeria innocua and several L. monocytogenes strains, from different serogroups obtained from diverse sources, eliminating L. monocytogenes after 12 h. In co-culture experiments conducted in skimmed milk with the bacteriocinogenic isolates and the target strain L. monocytogenes 422, E. hirae ST57ACC controlled the target strain growth after 48 h. E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST65ACC did not present positive results for 25 known bacteriocin related genes, indicating that they might express new bacteriocins. E. hirae ST57ACC e P. pentosaceus ST65ACC were also evaluated for their beneficial and safety features: both isolates remained viable after treatment replicating gastrointestinal conditions, showing high levels of auto and co-aggregation with L. monocytogenes and diverse levels of hydrophobicity, demonstrating that E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST65ACC might prevent the establishment of infections caused by this pathogen. Interference of 33 commercial drugs from different groups on growth of E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST65ACC was tested by agar-spot method, revealing that only anti-inflammatories and drugs containing loratadine and propranolol hydrochloride influenced the growth of bacteriocinogenic strains. Phenotypical tests employed to determine antibiotic susceptibility have shown that E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST65ACC were resistant to vancomycin, oxacillin and sulfa/trimethoprim out of 11 antibiotics tested by disk-diffusion test, nonetheless low number of antibiotic resistance genes was observed by PCR analysis. None of the isolates amplified biogenic amines encoding genes neither presented phenotypical evidence of their production. Expression of different ABC transporters linked to bacteriocin export and sugar metabolism was detected, for both isolates. Changes in inoculum size did not influenced the growth of E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST65ACC; however, bacteriocin production was affected, and bacteriocins were detected only after 9 h with inoculation at 5% and 10% of bacteriocinogenic strains. Additionally, it was observed that cell density of both bacteriocinogenic strains was linked to bacteriocin production in traditional and pH at 5.5 and agitation controlled fermentation continuous. E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST65ACC were capable to grow and produce bacteriocins in the presence of xylo-oligossacharides after 6 h of incubation, but in lower levels than those obtained with cultivation in MRS broth. Finally, E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST65ACC were purified from different methods. The bacteriocin produced by P. pentosaceus ST65ACC was purified in two-steps, with final yield of 101.33, recognized as a 3.5 to 8.5 kDa peptide, determined by Tricine-SDS-PAGE. In contrast, a three-step-protocol was used to purify the bacteriocin produced by E. hirae ST57ACC, with final yield of 3.05. Moreover, a semi-purified fraction of E. hirae ST57ACC bacteriocin was tested in HT-29 cell-line, demonstrating no-cytotoxic effects in human cells, which means the bacteriocin can be considered safe in this aspect. Obtained data from this study indicate that E. hirae ST57ACC and P. pentosaceus ST57ACC may be considered as important biotechnological tools for bacteriocin production to control L. monocytogenes and as biopreservatives in food.

Growing consumer awareness of the health benefits associated with fruits and vegetables and demand for easy to prepare products has prompted the development of a wide variety of minimally processed fruits and vegetables. Minimally processed fruits and vegetables are often peeled, cut, or diced which compromise the produces’ natural protective barriers, exposing a nutrient rich medium and providing an ideal environment for the growth of microorganisms, including foodborne pathogens. The germination conditions of sprout vegetables consisting of relatively high temperatures and humidity, low light and abundance of nutrients are also conducive to the proliferation of foodborne pathogens. Recent outbreaks and recalls indicate additional measures are needed to improve food safety and maintain the integrity of the food industry. The objective of this research was to evaluate the efficacy of Lactic Acid Bacteria (LAB) against E. coli O157:H7, L. monocytogenes, and Salmonella spp. on apple slices and alfalfa sprouts and it’s influence on product quality. Apple slices inoculated with E. coli O157:H7, L. monocytogenes, and Salmonella spp. (each at 104 CFU/g) were treated with Lb. plantarum alone and in combination with Pediococcus acidophilus and P. pentosaceus (LPP) (107 CFU/g) while alfalfa seeds were inoculated with L. monocytogenes and Salmonella spp. (each at 101 CFU/g and 103 CFU/g) and treated with LPP (107 CFU/g). The growth of the microorganisms on the apple slices was assessed during five and seven days of storage at 4◦C and 20◦C, respectively. Growth on alfalfa seeds was reported during five days of sprouting at 20◦C. Populations of LAB were maintained between 7.0 log CFU/g and 8.0 log CFU/g throughout storage and sprouting on the sliced apples and alfalfa seeds, respectively. Although LAB had no significant effect on pathogen populations on apple slices during storage at 4°C (p > 0.05), populations were significantly different at 20°C (p < 0.05). Populations of L. monocytogenes in the presence of Lb. plantarum and LPP were 1.84 log CFU/g and 2.84 log CFU/g less than the controls after five days of storage at 20°C (p < 0.05). Populations of E. coli O157:H7 in the presence of Lb. plantarum and LPP were 1.83 log CFU/g and 1.86 log CFU/g less than the control after one and three days of storage, respectively. Finally, populations of Salmonella spp. were 0.86 log CFU/g less than populations in the absence of LPP after three days of storage. LPP had a significant effect on the growth of L. monocytogenes and Salmonella spp. on alfalfa seeds (p < 0.05). After five days of sprouting, populations of L. monocytogenes at an initial concentration of 101 CFU/g and 103 CFU/g on seeds treated with LPP were approximately 4.5 log CFU/g and 1.0 log CFU/g less than the untreated seeds, respectively. Populations of Salmonella spp. at an initial concentration of 101 CFU/g and 103 CFU/g were 1.0 log CFU/g less than the control. Overall, on apple slices the combination of Lb. plantarum with P. acidophilum and P. pentosaceus demonstrated greater efficacy than Lb. plantarum alone and reduction of L. monocytogenes by Lb. plantarum and LPP was greater than Salmonella spp. and E. coli O157:H7 on apple slices and alfalfa seeds, alike. LAB had a minimal effect on the quality of the apple slices and alfalfa seeds. LAB could be an effective strategy in reducing pathogen populations at abusive temperatures and germination conditions without influencing the quality of minimally processed fruit and vegetables.