Aplicação da tecnologia de homogeneização à alta pressão na modificação de enzimas coagulantes do leite

Orientadores: Marcelo Cristianini, Alline Artigiani Lima TribstDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: A homogeneização à alta pressão (HAP) é um processo capaz de alterar a conformação e funcionalidade de enzimas. Os objetivos deste trabalho foram: (i) avaliar a influência da HAP até 190 MPa nas atividades proteolítica e de coagulação do leite bem como na estabilidade de quatro enzimas coagulantes do leite, (ii) acompanhar o processo de coagulação por ensaios reológicos e (iii) avaliar o desenvolvimento dos géis por 24 horas por meio das análises de proteólise, sinérese, reologia e microscopia. As avaliações foram feitas comparando-se os resultados obtidos com as enzimas processadas e não processadas. O coalho de vitelo processado a 190 MPa apresentou redução de 52% na atividade proteolítica, aumento da taxa de coagulação do leite e gel formado mais consistente. A avaliação deste gel por 24h indicou a formação de uma rede proteica com menor proteólise, maior sinérese, maior consistência e menor porosidade. Após processamento a 150 MPa, o coalho de bovino adulto apresentou redução da atividade proteolítica, aumento da atividade e estabilidade de coagulação do leite, maior taxa de coagulação do leite e formação de gel com maior consistência. O gel se mostrou mais compacto, firme e com maior expulsão do soro da matriz proteica nas 24h em que foi avaliado. A protease fúngica do Rhizomucor miehei foi a enzima mais resistente ao processo de HAP, sofrendo mínima ou nenhuma alteração na atividade proteolítica e de coagulação do leite quando processada até 190 MPa em diferentes concentrações e em múltiplos processos consecutivos. Entretanto, na avaliação reológica da coagulação do leite utilizando-se a protease fúngica homogeneizada a 190 MPa por até 3 ciclos ou quando homogeneizada a 190 MPa em soluções com concetração de 20 % foi observado aumento da consistência do gel. Para pepsina suína, as alterações na atividade proteolítica e de coagulação do leite só foram observadas durante a estocagem, com redução na atividade proteolítica e um aumento na atividade de coagulação do leite para enzima processada a 150 MPa. No entanto, esta enzima processada promoveu uma coagulação do leite mais rápida formando um gel mais consistente, mesmo imediatamente após o processamento por HAP. Durante a observação deste gel por 24h, este se mostrou mais compacto, firme, menos poroso e com maior liberação de soro da matriz proteica. De uma forma geral foi possível concluir que as maiores pressões aplicadas (150 MPa e 190 MPa) afetaram positivamente as enzimas avaliadas, com redução da atividade proteolítica inespecífica e aumento da atividade de coagulação de leite, com consequente formação de géis com menores níveis de proteólise, o que favorece a manutenção da rede proteica rígida, firme e coesa. Desta forma, conclui-se que a HAP é um processo promissor que pode ser aplicado como uma tecnologia para melhorar as características hidrolíticas das enzimas coagulantes do leite, especialmente quando se deseja diminuir atividade proteolítica e aumentar sua atividade de coagulação do leite. Além disso, a menor proteólise no gel pode resultar numa extensão da vida de prateleira de queijos frescos, por, possivelmente, reduzir a formação de compostos de sabor indesejávelAbstract: High pressure homogenization (HPH) is a process that can alter the conformation and functionality of enzymes. The objectives of this study were: (i) evaluate the influence of HPH up to 190 MPa on the proteolytic and milk-clotting activities and stability of four milk-clotting enzymes, (ii) monitor the coagulation process by rheological assays and (iii) evaluate the gel development for 24 hours analyzing proteolysis, syneresis, rheological and microstructural behavior. The evaluations were performed by comparing the results between the processed and non-processed enzymes. The calf rennet processed at 190 MPa decreased 52 % its proteolytic activity, increased the rate of milk-clotting and a more consistent gel was formed. The evaluation of the gel for 24 hours indicated the formation of a protein network with lower proteolysis, higher syneresis, higher consistency and lower porosity. After processing at 150 MPa adult bovine rennet showed a reduction proteolytic activity, increase activity and stability of milk-clotting, higher milk-clotting rate and formed more consistent gels. This gel was more compact, firm and higher whey separation of protein matrix during the 24 hours of evaluation. The fungal protease from Rhizomucor miehei was the most resistant enzyme to the HPH process, showing minimal or no change in proteolytic activity and milk coagulation when processed up to 190 MPa at different concentrations and multiple consecutive processes. However, in the rheological evaluation of milk coagulation using fungal protease homogenized to 190 MPa for up 3 cycles or when homogenized in a solution with a concentration of 20% observed increase in the consistency of the gel. For porcine pepsin, changes on proteolytic activity and milk coagulation were only observed during storage, with reduction of proteolytic activity and an increase on the milk-clotting activity for the enzyme processed at 150 MPa. However, this enzyme promoted a faster coagulation of milk forming more consistent gel immediately after the processing by HPH. During the observation of this gel for 24 hours, this was more compact, firm, less porous and more release of whey of the protein matrix. Overall it was concluded that the highest applied pressures (150 MPa and 190 MPa) positively affected the enzymes with reduced nonspecific proteolytic activity and increased milk-clotting activity, with consequent formation of gels with lower levels of proteolysis, which favors the maintenance of a network of protein rigid, firm and cohesive. Thus, it is concluded that HPH is a promising process that can be applied as a technology to improve the hydrolytic characteristics of milk coagulating enzymes, especially to reduce proteolytic activity and increase the milk-clotting activity. Furthermore, the lower proteolysis in the gel may result in an extension of the shelf life of fresh cheese, by possibly reducing the formation of bitterness flavorMestradoTecnologia de AlimentosMestre em Tecnologia de Alimento

Effect of High-Pressure Technologies on Enzymes Applied in Food Processing

High isostatic pressure (HIP) and high-pressure homogenization (HPH) are considered important physical technologies that able to induce changes on enzymes. HIP and HPH are emerging food processing technologies that involve the use of ultra high pressures (up to 1200 MPa for HIP and up to 400 MPa for HPH), where the first process is based on the principle that the maintenance of a product inside vessels at high pressures induces changes in the molecules conformation and, consequently, in the functionality of polysaccharides, proteins and enzymes. To the contrary, for HPH process, the high shear and sudden pressure drop are the responsible phenomena for the changes on the processed product. This chapter aims to evaluate comparatively the effects of HIP and HPH on the activity of enzymes currently applied in food industry and to identify the main structural changes induced by each process. The overall evaluation of the results shows that mild conditions of both processes were recently highlighted as able to improve the activity and the stability of several enzymes, whereas extreme process conditions (pressure, time and temperature) induce enzyme denaturation with consequent reduction of biological activity. Considering the complexity and diversity involved in the enzyme structure and its ability to react, it is not possible to determine specific conditions that each process is able to promote increase or reduction of enzyme activity, being necessary to evaluate HIP and HPH for each enzyme. Finally, in terms of molecular structure, the effect of HIP and HPH on enzymes can be explained by the alterations in the quaternary, tertiary and secondary structures of enzymes, which directly affects its active site configuration

Influence of high pressure homogenization on commercial protease from Rhizomucor miehei: Effects on proteolytic and milk-clotting activities

AbstractThis work studied the influence of high pressure homogenization (HPH) on a commercial fungal protease. The enzyme solutions (2 and 20 g/100 mL) were processed up to 190 MPa and the proteolytic activity (PA), milk-clotting activity (MCA) and the rheological behavior of the milk coagulation phase were evaluated. The effects of multi-pass (three cycles) HPH at 25 and 190 MPa was evaluated for enzyme processed at concentration of 2 g/100 mL. No differences in PA and MCA were observed for the samples of 2 g/100 mL of enzyme concentration processed by HPH. On the other hand, increase in PA (∼3%) and MCA (∼10%) were observed for the enzymes processed at 190 MPa at high concentration, which consequent faster clotting and higher consistency of the milk gel. The multi-pass increased PA (≤6%) but did not alter MCA nor improved the milk coagulation phase. The results highlight that the energy supplied from HPH to enzyme at low concentration is not enough to promote positive changes in the enzyme coagulant profile; however, the HPH of solution with high enzyme concentration showed a positive effect, indicating that the collisions between enzymes during the process was important to reach the observed changes

Fruit salad as a new vehicle for probiotic bacteria

This work aimed to study the use of fruit salads as carriers for Lactobacillus rhamnosus HN001. We evaluated the viability of this probiotic in fruit salads and the phsyico-chemical, microbiological and sensory properties of this food. Scanning electron microscopy (SEM) was used to verify microorganism adhesion on the fruit tissues. The viability of L. rhamnosus in fruit salads was 8.49 log CFU.g-1 after 120 hours. SEM images showed that fruit tissue provided protection for probiotic. Adhesion sites were observed in higher quantity in banana, apple and guava. The addition of L. rhamnosus did not alter texture of fruits (p > 0.05). Fruit salads containing probiotic had different values of pH and acidity compared to the control (p 0.05). Fruit salads containing L. rhamnosus showed counts of psychotrophic microorganisms of at least 2.0 log CFU.g-1 lower than control salad after 120 h of refrigerated storage. The fruit salad was well accepted by consumers. Therefore, this product can be used as a carrier for probiotic and an alternative to consuming functional foods363540548CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQCOORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPESSem informaçãoSem informaçã

Sanitização De Alface Americana Com água Ozonizada Para Inativação De Escherichia Coli O157:h7

As hortaliças folhosas, especialmente a alface, têm sido identificadas como veículos significativos de patógenos relevantes em saúde pública. O objetivo deste trabalho foi avaliar a redução de Escherichia coli O157:H7 intencionalmente inoculada na alface após sanitização da hortaliça com água ozonizada. Dez amostras de alface americana foram inoculadas com E. coli O157:H7 e submetidas à sanitização em água ozonizada na concentração de 1 mg.L-1 durante um minuto. A contaminação inicial das alfaces foi da ordem de 105-106 UFC.g-1 , e o processo de sanitização resultou em reduções decimais entre 2,40 e 4,49, sendo a variação observada possivelmente função da concentração inicial inoculada e da heterogeneidade da superfície da alface, o que pode afetar a aderência do micro-organismo nas amostras e, consequentemente, a efetividade do processo de sanitização. Assim, a utilização de água ozonizada mostra ser uma tecnologia promissora na etapa de sanitização em alface.211373-378Segurança Alimentar

INATIVAÇÃO DE Escherichia coli O157:H7 E Bacillus subtilis POR ÁGUA OZONIZADA

O objetivo deste trabalho foi estudar a eficiência da água ozonizada para a inativação de Escherichia coli O157:H7 e Bacillus subtilis. O sanitizante foi utilizado nas concentrações de 0,6, 0,8 e 1,0 mg.L-1 e tempos de contato de 1, 3 e 5 minutos. Avaliou-se a eficiência do sanitizante em função de contagens totais em placas para cada micro-organismo alvo. Obtiveram-se reduções decimais de 1,9, 3,9 e 6,6 para E. coli O157:H7 quando aplicado ozônio por 1 minuto nas concentrações de 0,6, 0,8 e 1,0 mg.L-1, respectivamente. Para os demais tempos de exposição (3 e 5 minutos) e concentração de 1,0 mg.L-1 não foi possível a recuperação de E. coli O157:H7, obtendo-se mais de 8 ciclos de redução decimal. Para o B. subtilis, no tempo de exposição de 1 minuto e com a concentração inicial de 108 esporos.mL-1, as reduções foram de 2,5 e 5,3 ciclos logarítmicos nas concentrações de 0,6 e 1,0 mg.L-1, respectivamente. Para o tempo de 3 minutos, os esporos foram inativados em até 5,8 ciclos logarítmicos na concentração de 1,0 mg.L-1. Os resultados demonstraram que a maior atividade do ozônio ocorre em até 1 minuto de contato, porém há atividade residual até 5 minutos, o que permite a utilização de concentrações menores (0,6 mg.L-1) para se obter níveis seguros de inativação, desde que associados a maior tempo. O sanitizante mostrou-se eficaz na inativação de E. coli O157:H7 e esporos de B. subtilis

Sanitização de alface americana com água ozonizada para inativação de Escherichia coli O157:H7

As hortaliças folhosas, especialmente a alface, têm sido identificadas como veículos significativos de patógenos relevantes em saúde pública. O objetivo deste trabalho foi avaliar a redução de Escherichia coli O157:H7 intencionalmente inoculada na alface após sanitização da hortaliça com água ozonizada. Dez amostras de alface americana foram inoculadas com E. coli O157:H7 e submetidas à sanitização em água ozonizada na concentração de 1 mg.L-1 durante um minuto. A contaminação inicial das alfaces foi da ordem de 105-106 UFC.g-1 , e o processo de sanitização resultou em reduções decimais entre 2,40 e 4,49, sendo a variação observada possivelmente função da concentração inicial inoculada e da heterogeneidade da superfície da alface, o que pode afetar a aderência do micro-organismo nas amostras e, consequentemente, a efetividade do processo de sanitização. Assim, a utilização de água ozonizada mostra ser uma tecnologia promissora na etapa de sanitização em alface

Oficina crítico-reflexiva "Desenvolvimento e Saneamento Rural": extensão universitária por meio do projeto Rondon

O saneamento básico é essencial para a garantia da qualidade dos cursos hídricos, meio ambiente e saúde pública. Sabe-se que os índices de saneamento básico no Brasil são precários, sobretudo em zonas rurais. Nesse contexto, esse relato de experiência foi desenvolvido a partir da vivência de discentes da Universidade Federal de Viçosa, no Projeto Rondon: Operação Parnaíba 2019, na oficina intitulada “Desenvolvimento e Saneamento Rural” em uma cidade no interior do Piauí. DOI: https://doi.org/10.35700/ca.2019.ano6n11.p89-93.266

Características físicas, químicas e sensoriais de doce de manga cremoso acrescido de farinha de okara

Este trabalho objetivou elaborar e caracterizar doce de manga cremoso acrescido de farinha de okara. Foram elaboradas três formulações: controle (sem adição de farinha), contendo 1% e 3% de farinha de okara. Foram realizadas análises de proteína bruta, extrato etéreo e fibra bruta, na farinha de okara, e pH, acidez, Sólidos Solúveis Totais (SST), proteína, gordura, Atividade de Água (Aw), cor, contagem de bolores e leveduras e análise sensorial, nas formulações de doces. Para os doces elaborados a acidez, Aw e cor (L*, a* e b*) não diferiram entre as amostras. A amostra contendo 3% de farinha obteve os maiores valores de pH, SST, proteína e gordura após a fabricação e após 70 dias de armazenamento. Todas as amostras estavam de acordo com a legislação brasileira para bolores e leveduras. Na análise sensorial, o atributo cor não diferiu entre as amostras controle e as contendo 1% e 3% de farinha. Para aroma, textura, sabor, impressão global e intenção de compra as amostras controle e adicionada de 1% não diferiram entre si, e apresentaram médias superiores à amostra contendo 3% de okara. Os produtos elaborados obtiveram alto valor nutricional e boa aceitação