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Consultar: Programa de Ps-Graduao em Cincia de Alimentos

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Ttulo [PT]: Atividade antibacteriana das enzimas papana e bromelina livres e encapsuladas contra Alicyclobacillus spp
Autor(es): Mrcia Maria dos Anjos Szczerepa
Palavras-chave [PT]:

Microbiologia de alimentos. Papana e bromelina. Atividade antimicrobiana. Alicyclobacillus. Suco de laranja. Polimeros. Bioconservantes. Brasil.
Palavras-chave [EN]:
Papain. Bromelain. Alicyclobacillus. Orange juice. Polymers. Biopreservative. Brazil.
Titulao: Doutor em Cincias de Alimentos
Banca:
Bencio Alves de Abreu Filho [Orientador] - UEM
Benedito Prado Dias Filho
Rosane Marina Peralta
Paula Aline Zanetti
Fernanda Vitria Leimann
Resumo:
Resumo: Alicyclobacillus spp. so micro-organismos em forma de bacilos, Gram-positivos, trmfilos, acidfilos, no patognicos e com a capacidade de formar esporos. Eles esto presentes no solo e so frequentemente relacionados a deteriorao de produtos cidos, entre eles bebidas e sucos ctricos, como o suco de laranja. Tratamentos trmicos so empregados na indstria de suco de laranja concentrado para inativar uma grande quantidade de micro-organismos patgenos e deteriorantes, no entanto, o esporo de Alicyclobacillus acidoterrestris pode sobreviver a estes tratamentos trmicos, germinar, crescer e assim deteriorar o suco aps a sua reconstituio. Atualmente as pesquisas esto voltadas para a aplicao de agentes antimicrobianos naturais nos alimentos, pois proporcionam uma via potencial para inibir uma vasta variedade de micro-organismos, sem risco para a sade dos consumidores. Papana e Bromelina so duas enzimas extradas, respectivamente, do mamo (Carica papaya) e do abacaxi (Ananas comosus), onde diversos estudos caracterizam os seus efeitos antimicrobianos, no entanto essas, at o o momento, no foram avaliadas frente ao gnero Alicyclobacillus. Por se tratar de duas enzimas proteolticas, esses compostos podem sofrer desnaturao quando submetidos ao tratamento trmico empregado, por exemplo, na pasteurizao do suco de laranja. A microencapsulao uma tecnologia que permite o revestimento fino de partculas slidas com o objetivo de solucionar limitaes no emprego de ingredientes, como por exemplo, atenuar flavors indesejveis, reduzir a volatilidade e reatividade assim como aumentar a estabilidade dessas partculas slidas em condies adversas. A secagem por pulverizao (spray dryer) um mtodo vivel para a preparao de micropartculas e a utilizao de biopolmeros naturais como material encapsulante torna vivel sua aplicao em produtos alimentcios. Avaliar a atividade antibacteriana das enzimas papana e bromelina em Alicyclobacillus spp., com foco na espcie A. acidoterrestris e microencapsular essas enzimas com alginato e quitosana para verificar a sua eficcia na proteo da atividade antibacteriana aps submetidas ao tratamento trmico. Foi realizada a determinao da concentrao inibitria e bactericida mnima (CIM e CBM) para a papana e bromelina frente as cepas de Alicyclobacillus spp. Foi determinado a curva do tempo de morte do micro-organismo na presena e ausncia das enzimas e investigado a atividade enzimtica como mecanismo de ao sobre o micro-organismo atravs de ensaios com inibidores enzimticos e desnaturao. A atividade antibacteriana das enzimas foi tambm avaliada em combinao com nisina. A microencapsulao das enzimas foi realizada atravs de secagem por pulverizao (Spray dryer) utilizando como material encapsulante o alginato e a quitosana, em seguida os compostos foram submetidos ao tratamento trmico e aps sua atividade inibitria e bactericida foi avaliada frente a cinco espcies diferentes de Alicyclobacillus. As microcpsulas foram caracterizadas por Microscopia Eletrnica de Varredura (MEV), Calorimetria de Varrimento Diferencial (DSC) e Espectroscopia de Infravermelho (FT-IR). Os resultados mostraram que para a espcie A. acidoterrestris, a CIM da papana foi de 0,98 μg/mL e a CBM foi de 3,91 μg/mL. Para a bromelina, a CIM foi de 62,5 μg/mL e a CBM foi de 250 μg/mL. A concentrao de 4XCIM para ambas as enzimas foi suficiente para eliminar 4 logs do micro-organismo aps 24 horas de incubao. Atravs da utilizao de inibidores enzimticos especficos para cistena-proteases, verificou-se que a atividade antibacteriana da papana e da bromelina no est relacionada com a sua atividade proteoltica, mas pode estar relacionada com outras atividades, tais como amidase e esterase. A atividade sinrgica entre as enzimas apresentou um ndice de concentrao inibitria fracional (FIC) de 0,16. A combinao com nisina apresentou um FIC de 0,25 para a papana e 0,19 para a bromelina, ambos indicativos de sinergismo entre os compostos. O microencapsulamento das partculas com alginato e quitosana foi evidenciado atravs das anlises fsicas. Os resultados demonstraram que a papana microencapsulada com quitosana ou alginato foi capaz de manter os valores de CIM baixos aps a submisso ao tratamento trmico, demonstrando assim efetividade e potencial aplicao como bioconservante. A aplicao das enzimas em suco de laranja reconstitudo contaminado com A. acidoterrestris demonstrou ser eficaz, pois aps 48 h de incubao em trs diferentes temperaturas, j houve a eliminao da populao microbiana inicial. Portanto, papana e bromelina so enzimas com ao antibacteriana em A. acidoterrestris. A tcnica de microencapsulamento foi eficaz na proteo da atividade antibacteriana da papana, caracterizando esse composto com grande potencial de aplicao como bioconservante em produtos cidos, sendo necessrios maiores estudos sobre estabilidade e caractersticas sensoriais quando aplicado ao alimento.

Abstract: Alicyclobacillus spp. are Gram-positive, thermophilic, acidophilic, non-pathogenic micro-organisms that have the ability to form spores. They are present in soil and are often related to the deterioration of acidic products among them citrus juices and beverages, such as orange juice. Heat treatments, such as pasteurization, are used in the orange juice concentrate industry to inactivate pathogenic and spoilage micro-organisms. However, the spore of Alicyclobacillus acidoterrestris can survive such heat treatment, germinate, grow and thus cause the juice to deteriorate after reconstitution. Research is currently focused on the application of natural antimicrobial agents to foods as they provide a potential pathway for inhibiting a wide variety of microorganisms without risk to consumer health. Papain and Bromelain are two enzymes extracted from papaya (Carica papaya) and pineapple (Ananas comosus) respectively, where several studies characterize its antimicrobial effects, however these enzymes have not been evaluated against the genus Alicyclobacillus to date. Because they are two proteolytic enzymes, such compounds may undergo denaturation when subjected to the heat treatment employed, for example, in the pasteurization of orange juice. Microencapsulation is a technology that allows the fine coating of solid particles in order to overcome limitations in the use of ingredients, such as attenuating undesirable flavors, reducing volatility and reactivity as well as increasing the stability of these solid particles under adverse conditions. Spray drying is a viable method for the preparation of microparticles and the use of natural biopolymers as an encapsulating material makes their application possible in food products. To evaluate the antibacterial activity of the enzymes papain and bromelain against Alicyclobacillus spp., focusing on the A. acidoterrestris species and to microencapsulate these enzymes with alginate and chitosan to verify its effectiveness in the protection of the antibacterial activity after being submitted to the heat treatment.The determination of minimum inhibitory and bactericidal concentration (MIC and MBC) for papain and bromelain against Alicyclobacillus strains was performed. The time course of death of the microorganism was determined in the presence and absence of the enzymes and investigated the enzymatic activity as a mechanism of action on the microorganism through enzyme inhibitor and denaturation assays. The antibacterial activity of the enzymes was also evaluated in combination with nisin. The microencapsulation of the enzymes was performed by spray drying using alginate and chitosan as encapsulating material, after which the compounds were submitted to thermal treatment and after their inhibitory and bactericidal activity was evaluated against five different species of Alicyclobacillus. Microcapsules were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Infrared Spectroscopy (FT-IR). The results showed that for the A. acidoterrestris strain, the MIC of papain was 0.98 μg/mL and the MBC was 3.91μg/mL, while the MIC of bromelain was 62.5 μg/mL and the MBC was 250 μg/mL. The concentration of 4XMIC for both the enzymes was sufficient to eliminate 4 logs of the micro-organism after 24 hours of incubation. Through the use of enzyme inhibitors specific for cysteine proteases, it was found that the antibacterial activity of papain and bromelain is not related to its proteolytic activity, but may be related to other activities, such as amidase and esterase. The synergistic activity of the enzymes revealed an fractional inhibitory concentration (FIC) level of 0.16. Combination with nisin revealed an FIC of 0.25 for papain and 0.19 for bromelain, indicating synergism between both compounds. Microencapsulation of the particles with alginate and chitosan was evidenced through the physical analysis. The results showed that papain microencapsulated with chitosan or alginate maintained low MIC values after submission to heat treatment, demonstrating its effectiveness and potential application as a biopreservative. The application of the enzymes in reconstituted orange juice contaminated with A. acidoterrestris proved to be effective, since after 48 h of incubation at three different temperatures, the initial microbial population was eliminated. Therefore, papain and bromelain are enzymes with antibacterial action in A. acidoterrestris. The microencapsulation technique was effective in protecting the antibacterial activity of papain, characterizing this compound with great potential of application as a bioconservant in acidic products, being necessary more studies on stability and sensorial characteristics when applied to the food.
Data da defesa: 2017
Cdigo: vtls000225954
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2017
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Bencio Alves de Abreu Filho
Instituio: Universidade Estadual de Maring . Centro de Cincias Agrrias
Nvel: Tese (doutorado em Cincia de Alimentos)
UEM: Programa de Ps-Graduao em Cincias de Alimentos

Responsavel: edson
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: Tese.pdf
Tamanho: 1656 Kb (1695525 bytes)
Criado: 07-06-2017 15:58
Atualizado: 07-06-2017 16:10
Visitas: 426
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