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Previous issue date: 2017-11-03 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Microorganisms are of fundamental importance for maintaining the equilibrium of living organisms and the chemical elements of our planet. They occur in all nature environments, including in foods. Several researches have shown that microorganisms found in the oral cavity and intestines have the ability to degrade components found in milk (lactose) and in some cereals (gluten). This work had as objectives, to isolate, purify and morphologically characterize cheeses and yoghurt bacteria commercialized in the city of Manaus, Amazonas, as well as to test their crude extracts capable of degrading lactose and gluten, aiming as an alternative to minimize or solve the problem of lactose intolerance and Celiac disease that affect part of the world population. Seventy-five bacteria were isolated from the 10 types of cheese and 10 types of yogurts used for the tests. All 75 bacteria showed high growth in the first 24 hours of evaluation in both culture media tested (gluten or lactose). Of the 75 bacteria tested, 61 presented halo formation of degradation in medium containing gluten. For the Gluten Degradation Index (GDI), of the 61 bacteria evaluated, 22 did not present GID during the test, 30 had GIDs considered low, 9 GIDs were considered medium and none had GID considered high. The carbon source of the culture medium (gluten or lactose) influenced the morphological characteristics of the colonies of the 20 selected bacteria as the best ones. In the Gram staining test, 16 bacteria were Gram Negative and four Gram positive. Of the 13 bacteria used in the genetic characterization, it was possible to identify only four at the species level. Four isolates are of the genus Pseudomonas, four of the genus Bacillus, two of the genus Stenotrophomonas, one of the genus Brevibacillus, one of the genus Achromobacter and one of the genus Burkholderia. In order to evaluate twelve bacteria selected from previous tests, laboratory experiments were performed in a liquid medium containing lactose or gluten as a source of carbon at pH of 2.3 (similar to that of the stomach) and 8.0 (similar to that of the intestines) at temperatures of 37 ° C and 55 ° C. The bacteria BLG01 (Pseudomonas sp.), BLG02 (Bacillus sp.), BLG06 (Pseudomonas sp.), BLG16 (Stenotrophomonas maltophilia), BLG25 (Stenotrophomonas sp.), BLG28), BLG38 (Bacillus sp.), BLG45 (Burkholderia sp.), BLG52 (Brevibacillus parabrevis), BLG56 (Achromobacter sp.) and BLG73 (Bacillus sp.). showed potential to be used as probiotics after future confirmation of non-pathogenicity or as suppliers of enzymes capable of degrading lactose and gluten. All bacteria showed sensitivity to acidity and alkalinity equivalent to those of the human stomach and intestines, indicating that this acidity/alkalinity bipolarity can be a defense mechanism of the human organism against the action of pathogenic or undesirable bacteria. For desirable bacteria to be used as probiotics, they need to be ingested at high concentrations, above 106 células.mL-1. From the 12 bacteria tested, those with the highest potential for use as probiotics, if not pathogenics, are BLG28 (Bacillus sp.), BLG38 (Bacillus sp.), BLG45 (Burkholderia sp.), BLG52 (Brevibacillus parabrevis), BLG56 (Achromobacter sp.) and BLG73 (Bacillus sp.), since they are part of genera with little possibility of pathogenicity and because they present positive growth in the first two hours at pH 2.3, similar to that of the stomach. However, they need to colonize and participate of the intestinal flora, and to help to the lactose and gluten metabolism ingested as food. To evaluate if the carbon source and the growth phase of the bacteria affect the production and quality of proteases capable of degrading gluten, experiments were carried out on the crude extracts of nine bacteria, BLG02, BLG25, BLG28, BLG33, BLG38, BLG45, BLG52, BLG56 and BLG73. The extracts were obtained from culture of these bacteria in two culture media (gluten and lactose as carbon sources) and collected with 6, 12 and 24 hours of incubation. Dilutions of the extracts were also tested for their ability to degrade gluten. All bacteria produced extracts with the ability to break down gluten. The source of carbon (lactose or gluten) has affected the ability of these bacteria to produce extracts capable of degrading gluten. The majority of them produced more proteases when growing in the medium with this proteic complex. The time of collection of bacterial extracts also influenced their ability to degrade gluten, with the 24 hour extracts from most of these bacteria showing the highest degradability when comparing with those produced with 6 and 12 hours. The highest percentage of gluten degradation was 87.3% using the extract obtained with 24 hours of growth of bacterium BLG56 (Achromobacter sp.) grown in culture medium containing gluten. Based on the degradability, collection times of bacterial extracts and culture media, it can be concluded that the nine bacteria present different proteases capable of degrading gluten. This ability to degrade gluten varied with their concentrations in the solution in different ways and this feature may serve as an additional test to differentiate one from the other. More detailed studies, such as the purification of the extracts components of these bacteria, are needed to evaluate each of these proteases individually to choose the best with biotechnological potential. / Os microrganismos são fundamentais para a manutenção do equilíbrio dos organismos vivos e dos elementos químicos do nosso planeta. Eles ocorrem em todos os ambientes da natureza, inclusive em alimentos. Diversas pesquisas têm mostrado que microrganismos encontrados na cavidade bucal e intestinos apresentam habilidade de degradar componentes encontrados no leite e em alguns cereais, podendo degradar a lactose e o glúten. Esse trabalho teve como objetivo, isolar, purificar e caracterizar morfologicamente bactérias de queijos e iogurtes comercializados no município de Manaus, Amazonas, bem como testar seus extratos brutos capazes de degradar lactose e glúten visando uma alternativa para minimizar ou solucionar o problema de intolerância à lactose e doença Celíaca que afetam parte da população mundial. Foram isoladas 75 bactérias dos 10 tipos de queijo e 10 tipos de iogurtes usados para os testes. Todas as 75 bactérias apresentaram elevado crescimento nas primeiras 24 horas de avaliação em ambos os meios de cultura testados (glúten ou lactose). Das 75 bactérias testadas, 61 apresentaram formação de halo de degradação em meio contendo glúten. Pelo Índice de Degradação de Glúten (IDG), das 61 bactérias avaliadas, 30 apresentaram baixos IDG’s, 9 IDG’s médios e nenhuma apresentou IDG alto. O uso do glúten ou lactose nos meios de cultura influenciou as características morfológicas das colônias das 20 bactérias selecionadas como as melhores. Das 13 bactérias usadas na caracterização genética, foi possível identificar somente quatro ao nível de espécie. Quatro isolados são do gênero Pseudomonas sp., quatro do gênero Bacillus sp., duas do gênero Stenotrophomonas sp., uma do gênero Brevibacillus sp., uma do gênero Achromobacter sp. e uma do gênero Burkholderia sp. Foram realizados também, experimentos de laboratório em meio líquido contendo lactose ou glúten como fonte de carbono em pH’s de 2,3 (semelhante ao do estômago) e 8,0 (semelhante ao dos intestinos) nas temperaturas de 37 °C e 55 °C. As bactérias BLG01 (Pseudomonas sp.), BLG02 (Bacillus sp.), BLG06 (Pseudomonas sp.), BLG16 (Stenotrophomonas maltophilia), BLG25 (Stenotrophomonas sp.), BLG28 (Bacillus sp.), BLG33 (Pseudomonas aeruginosa), BLG38 (Bacillus sp.), BLG45 (Burkholderia sp.), BLG52 (Brevibacillus parabrevis), BLG56 (Achromobacter sp.) e BLG73 (Bacillus sp.). mostraram potencial para serem usadas como probióticas, desde que não sejam patogênicas em testes futuros e/ou como supridoras de enzimas capazes de degradarem a lactose e o glúten. Todas mostraram sensibilidade à acidez e à alcalinidade equivalentes às do estômago e às dos intestinos humanos, indicando que essa bipolaridade acidez/alcalinidade pode ser um mecanismo de defesa do organismo humano contra a ação de bactérias patogênicas ou indesejáveis. Para que bactérias desejáveis sejam utilizadas como probióticas, elas precisam ser ingeridas em altas concentrações, acima de 106 células.mL-1. Das doze bactérias testadas, as com maiores potenciais de utilização como probióticas, desde que comprovadamente não sejam patogênicas, são as BLG28 (Bacillus sp.), BLG38 (Bacillus sp.), BLG45 (Burkholderia sp.), BLG52 (Brevibacillus parabrevis), BLG56 (Achromobacter sp.) e BLG73 (Bacillus sp.), por fazerem parte de gêneros com pouca possibilidade de patogenicidade e por apresentarem crescimento positivo nas duas primeiras horas em pH 2,3, semelhante ao do estômago. No entanto, elas precisam colonizar e fazer parte da flora intestinal, além de ajudarem no metabolismo da lactose e do glúten ingeridos como alimentos. Para avaliar se a fonte de carbono e a fase de crescimento das bactérias afeta a produção e qualidade de proteases capazes de degradar o glúten, foram realizados experimentos com os extratos brutos de nove dessas bactérias, BLG02, BLG25, BLG28, BLG33, BLG38, BLG45, BLG52, BLG56 e BLG73. Os extratos foram obtidos do cultivo dessas bactérias em dois meios de cultura (glúten e lactose como fontes de carbono) e coletados com 6, 12 e 24 horas de incubação. Diluições dos extratos também foram testadas quanto às suas capacidades de degradar o glúten. Todas as bactérias produziram extratos com capacidade de degradação do glúten. A fonte de carbono (lactose ou glúten) afetou a capacidade dessas bactérias em produzirem extratos capazes de degradarem o glúten. A maioria delas produziu mais proteases quando crescidas em meio contendo esse complexo proteico. O tempo de coleta dos extratos bacterianos também influenciou nas suas capacidades de degradarem o glúten, com os produzidos com 24 horas de crescimento sendo melhores para a maioria dessas bactérias quando comparados pelos produzidos com 6 e 12 horas. O maior percentual de degradação de glúten foi de 87,3 % usando o extrato obtido com 24 horas de crescimento da bactéria BLG56 (Achromobacter sp.) cultivada em meio de cultura contendo glúten. Com base na capacidade de degradação, nos tempos de coletas dos extratos bacterianos e meios de cultura, pode-se concluir que as nove bactérias apresentam diferentes proteases capazes de degradarem o glúten. Essa capacidade de degradarem o glúten variou com suas concentrações na solução de formas diferentes e essa característica pode servir como um teste a mais para diferenciar uma da outra. São necessários estudos mais detalhados, como o de purificação dos componentes dos extratos dessas bactérias, para avaliar cada uma dessas proteases individualmente, para escolher as de melhores potenciais biotecnológicos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:http://localhost:tede/6255 |
| Date | 03 November 2017 |
| Creators | Oliveira, Cassiane Minelli de, 92-98112-6166 |
| Contributors | ppgbiotec@ufam.edu.br, Clement, Charles Roland, Oliveira, Luiz Antonio de |
| Publisher | Universidade Federal do Amazonas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, UFAM, Brasil, Instituto de Ciências Biológicas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFAM, instname:Universidade Federal do Amazonas, instacron:UFAM |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |
| Relation | 461231695918095045, 500 |
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