Dissertação composta por 2 artigos. / INTRODUÇÃO E OBJETIVOS ─ Nos produtos cárneos industrializados cozidos a maior parte da microbiota é inativada pela aplicação de calor em processo que simula uma pasteurização. Esses produtos também recebem aditivos em sua composição que geram efeito inibidor no crescimento de determinados grupos de microrganismos. Com a microbiota patogênica reduzida a níveis aceitáveis, em amostras embaladas a vácuo ou em atmosfera modificada, criam-se condições para o crescimento de bactérias ácido láticas (BAL), descritas como microrganismos Gram positivos, não formadores de esporos, catalase negativa, desprovidos de citocromos, anaeróbios facultativos, fastidiosos, mesofílicos, ácidos tolerante, com metabolismo estritamente fermentativo, que produzem ácido láctico como o principal produto final da fermentação de carboidratos. O desenvolvimento desses microrganismos gera aroma, sabor e aspecto indesejável nos produtos cárneos. Tendo em vista estas considerações, o objetivo geral desse trabalho foi avaliar a possibilidade da inibição do crescimento de BAL em amostras de presunto fatiado embalado a vácuo, pela aplicação de bacteriocinas. Os objetivos específicos incluíram: a quantificação e identificação das espécies de BAL predominantes nas amostras de presunto cozido fatiado embalado a vácuo; o estudo dos ingredientes que compõem a formulação do presunto cozido combinados com nisina e pediocina, realizados em caldo Man Rogosa e Sharp (MRS) pela aplicação da estratégia de planejamento experimental aliada à microbiologia preditiva na avaliação do crescimento do Lactobacillus sakei; a validação dos resultados obtidos nos caldos MRS na matriz alimentar a partir da elaboração de três formulações envolvendo a utilização da nisina e uma formulação controle, submetidas a análises físico-químicas e microbiológicas durante a vida de prateleira do produto. MÉTODOS ─ Inicialmente foi realizada a quantificação das BAL totais presentes, para 4 lotes semanais de presunto cozido fatiado embalado a vácuo, nos tempos de 1 e 45 dias de armazenamento a 4 C e 8 C. Paralelamente foi realizada a identificação fenotípica dos gêneros presentes; adicionalmente, no tempo de 45 dias foram realizadas análises moleculares do gene 16S rRNA para a identificação das espécies predominantes, por meio da qual selecionou-se a espécie Lactobacillus sakei. Posteriormente, utilizou-se uma estratégia sequencial de planejamento experimental, que objetivou estudar a inibição do crescimento celular da espécie Lactobacillus sakei em caldo MRS, aplicando-se um Planejamento Fatorial Fracionário 26-2 com as variáveis cloreto de sódio, tripolifosfato de sódio, lactato de sódio, eritorbato de sódio e as bacteriocinas nisina e pediocina. Adicionalmente foi realizado um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) 22 objetivando otimizar a aplicação de nisina e pediocina por meio da redução das concentrações aplicadas que apresentassem eficiência semelhante, considerando os altos custos desses ingredientes. As respostas estudadas em ambos delineamentos experimentais foram os parâmetros preditos pelos ajuste das curvas de crescimento ao Modelo de Gompertz Modificado, a citar a população máxima atingida (A), velocidade específica máxima de crescimento () e a duração da fase lag (). Para a validação dos resultados obtidos na etapa de estudo em caldo MRS, foram elaboradas três formulações teste (com diferentes concentrações de nisina) e uma controle (sem adição de nisina) para o acompanhamento da vida de prateleira do produto por meio de análises físico-químicas e microbiológicas. PRINCIPAIS RESULTADOS ─ Foram observadas contagens médias de 1,98 log UFC.g-1 no tempo 1 dia; 7,59 log UFC.g-1 a 4 C e 8,25 log UFC.g-1 a 8 C no tempo 45 dias para a contagem total de BAL. As espécies predominantemente identificadas no tempo de 45 dias foram o Lactobacillus curvatus e o Lactobacillus sakei. Na etapa de estudo em caldo MRS, os resultados do Planejamento Fatorial Fracionário evidenciaram que o tripolifosfato de sódio, a nisina e a pediocina, foram as variáveis com efeito estatisticamente significativo (p ≤ 0,05) na inibição do crescimento do Lactobacillus sakei. No Delineamento Composto Central Rotacional, a nisina foi a variável que apresentou efeito significativo na inibição do crescimento do Lactobacillus sakei, indicando a possibilidade de redução na concentração aplicada para níveis inferiores ao indicado pela legislação brasileira (12,5 mg/Kg), com efeito semelhante na inibição. A validação dos estudos em caldo MRS pela aplicação das quantidades reduzidas de nisina (indicadas pelo DCCR) na matriz alimentar, mostrou que a quantidade mínima aplicada (0,001%) apresentou um efeito semelhante na inibição das BAL em relação à quantidade máxima aplicada (0,013%); sendo em ambos os casos eficiente quando comparada à amostra controle. DISCUSSÃO E CONCLUSÃO ─ De acordo com os resultados obtidos, verificou-se que os principais gêneros de BAL envolvidos na deterioração das amostras de presunto cozido fatiado embalado a vácuo, armazenadas durante 45 dias a 4 C e 8 C, foram o Lactobacillus curvatus e Lactobacillus sakei. A contagem de BAL totais após 45 dias mostrou-se significativamente influenciada pela temperatura de armazenamento, pois as contagens foram maiores para as amostras armazenadas a 8 C quando comparadas às armazenadas a 4 C. Dentre os ingredientes comumente adicionados na formulação do presunto cozido, o tripolifosfato de sódio mostrou efeito significativo na inibição do Lactobacillus sakei nos estudos em caldo MRS. De forma semelhante, a nisina e a pediocina mostraram efeito significativo na redução das contagens do microrganismo estudado quando avaliados pela aplicação de um Planejamento Fatorial Fracionário. No Delineamento Composto Central Rotacional envolvendo as variáveis nisina e pediocina com faixas de estudos redefinidas, a nisina apresentou efeito significativo na inibição do Lactobacillus sakei, quando aplicada em concentrações inferiores ao estipulado pela legislação brasileira. Os resultados obtidos no Delineamento Composto Central Rotacional foram validados pela aplicação das quantidades otimizadas de nisina na matriz alimentar, que mesmo na concentração mínima (0,001%) mostrou um efeito similar ao obtido pela aplicação da concentração máxima (0,013%). A contagem de BAL e bactérias aeróbias mesófilas (BAM) totais mostrou-se inferior para as amostras contendo nisina quando comparada com a amostra controle, em torno de 2 a 3 ciclos logarítmicos para as BAL, e 3 ou 4 ciclos logarítmicos para as BAM; em relação ao pH, o mesmo manteve-se praticamente inalterado até o final da vida de prateleira (60 dias), enquanto o pH da amostra controle diminuiu de forma significativa. De um modo geral constatou-se que o presunto cozido fatiado embalado a vácuo é um produto com condições favoráveis ao desenvolvimento de BAL deteriorantes, a citar as espécies Lactobacillus curvatus e Lactobacillus sakei, e que dentre as bacteriocinas estudadas, a nisina apresentou efeito na inibição do Lactobacillus sakei nos estudos em caldo MRS e também na inibição das BAL deteriorantes totais no presunto cozido fatiado embalado a vácuo, mesmo em concentrações inferiores ao indicado pela legislação brasileira. / INTRODUCTION AND AIMS ─ In processed cooked meat products most of the microbiota is inactivated by heat application process which simulate a pasteurization. These products also receive additives in composition that generate inhibitory effect on the certain microorganisms groups growth. With the reduce of pathogenic microorganisms on vacuum packed or modified atmosphere samples, conditions are created for the lactic acid bacteria (LAB) growth, as described Gram positive, non-spore forming, catalase negative, devoid of cytochromes, facultative anaerobic, fastidious, mesophilic, acid tolerant, strictly fermentative metabolism that produce lactic acid as the major end product of fermentation of carbohydrates. The development of these microorganisms causes aroma, flavour and appearance undesirable in meat products. In view of these considerations, the aim of this work was to evaluate the LAB inhibition growth in samples of sliced vacuum-packed cooked ham, by the application of bacteriocins. Specific aims included: the quantification and identification of species of predominate LAB in the samples of sliced vacuum-packed cooked ham; the study of the ingredients of the formulation of cooked ham combined with nisin and pediocin conducted in Man Rogosa and Sharp (MRS) broth using a strategy of experimental design combined with predictive microbiology on evaluation of Lactobacillus sakei growth; and a validation of results obtained in MRS broths on food matrix by the elaboration of three formulations involving the use of nisin and a control formulation, which were submitted for microbiological and physico-chemical analysis during the shelf life of the product. METHODS ─ Initially, the quantification of total LAB present was performed for 4 weekly batches of sliced vacuum-packed cooked ham at time 1 and 45 days of shelf life storage at 4 C and 8 C. Simultaneously was performed phenotypic identification of the genera present; additionally, at the time of 45 days of storage, was carried out a molecular analyze of 16S rRNA gene for identification of the predominant species, whereby selected the specie Lactobacillus sakei. Subsequently, a strategy of sequential experimental design was performed to evaluate the Lactobacillus sakei cell growth inhibition in MRS broth, applying a Fractional Factorial Design 26-2 with the variables sodium chloride, sodium tripolyphosphate, sodium lactate, sodium erythorbate and the bacteriocins nisin and pediocin. The statistically significant variables in relation to Lactobacillus sakei growth inhibition were selected and a Central Composite Rotatable Design (CCRD) 22 was performed to optimize the application of nisin and pediocin by reducing the concentration applied to present similar efficiency, considering the high cost of these ingredients. The responses studied in both experimental design were the parameters logarithmic increase of population (A), maximum specific growth rate (µ) and lag phase duration (), obtained by the adjustment of Modified Gompertz predictive model. For validation of the results obtained in MRS broth, three test formulations were prepared (with different concentrations of nisin) and a control (without addition of nisin) for monitoring the shelf life of the product by physico-chemical and microbiological analyzes. MAIN RESULTS ─ Mean counts around log 1.98 CFU.g-1 at time 1 day, log 7.59 CFU.g-1 at 4C, and log 8.25 CFU.g-1 at 8C on time 45 days, was detected for the total LAB. The species predominantly identified on time 45 days were Lactobacillus curvatus and Lactobacillus sakei. In step of study in MRS broth, the results of the Fractional Factorial Design showed the sodium tripolyphosphate, nisin and pediocin like variables with statistically significant effects in Lactobacillus sakei growth inhibition. In the Central Composite Rotatable Design, nisin was the variable that had a significant effect in the Lactobacillus sakei growth inhibition, indicating that it may be reduced to smaller amounts than indicated by Brazilian law (12.5 mg/Kg) with similar effect on inhibition. The validation of MRS broth studies for applying the reduced amounts of nisin (indicated by the CCRD) in the food matrix, showed that the minimum amount applied (0.001%) presented a similar effect on LAB growth inhibition related to the maximum quantity applied (0.013%); being efficient in both cases when compared to the control sample. DISCUSSION AND CONCLUSION ─ From the results obtained, was possible to conclude that the LAB comprise the microbiota of sliced vacuum-packed cooked ham and the Lactobacillus curvatus and Lactobacillus sakei were the major species that cause deterioration on the samples stored at 4 C and 8 C for 45 days. Total LAB counts after 45 days was significantly affected by storage temperature, because the counts were higher for samples stored at 8 C compared to the samples stored at 4 C. Among the ingredients added in the formulation of cooked ham, sodium tripolyphosphate showed significant effect in Lactobacillus sakei inhibition in MRS broth. Similarly, nisin and pediocin showed significant effects on microorganism reducing, evaluated by applying a Fractional Factorial Design. The Central Composite Rotatable Design involving the variables nisin and pediocin with redefined ranges of concentrations showed that nisin presented significant effect on the Lactobacillus sakei growth inhibition, when applied in smaller amounts in comparison to the stipulated by Brazilian law. The results obtained in Central Composite Rotatable Design was validated by applying the optimized quantities of nisin in food matrix, that even when applying minimal concentration (0.001%) showed a similar effect to that obtained by applying the maximum concentration (0.013%). The count of LAB and mesophilic aerobic bacteria (MAB) total were lower for the samples containing nisin than control sample, approximately 2 to 3 log cycles for LAB, and 3 or 4 log cycles for MAB, while the pH was maintained until the end of shelf life (60 days); at the same time the pH of the control sample had a significant decrease. Altogether the sliced vacuum-packed cooked ham is a favorable product to the LAB spoilage development, principally to the species Lactobacillus curvatus and Lactobacillus sakei, and that among the studied bacteriocins against the inhibition of LAB, nisin showed effect on the Lactobacillus sakei growth inhibition by studies in MRS broth, and also on the LAB spoilage growth inhibition in sliced vacuum-packed cooked ham, even in smaller quantities than indicated by Brazilian law. / 5000
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:RI_UTFPR:oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/1305 |
| Date | 02 April 2013 |
| Creators | Kalschne, Daneysa Lahis |
| Contributors | Colla, Eliane, Sarmento, Cleonice Mendes Pereira |
| Publisher | Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Alimentos |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UTFPR, instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná, instacron:UTFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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