Screening for trehalose producing yeasts and optimization of production following a sequential strategy of experimental design

Orientador: Maria Isabel RodriguesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: A trealose é um agente natural de proteção em células de leveduras, fungos, bactérias, insetos e plantas, tendo sido indicada como componente essencial para a manutenção da viabilidade celular sob condições de estresse. Em função das diversas possibilidades de aplicação, especialmente em produtos de alto valor agregado como cosméticos e produtos farmacêuticos, onde pode exercer a função de estabilização e de proteção, a produção da trealose tem motivado inúmeras pesquisas. O objetivo principal deste trabalho foi selecionar leveduras potencialmente produtoras de trealose e otimizar as condições de produção utilizando meios de cultivo alternativos para a redução dos custos do processo. A primeira etapa consistiu na seleção de leveduras potencialmente produtoras de trealose, na qual foram testadas cepas isoladas de flores e frutos coletados no Cerrado (GO), Pantanal (MS), Floresta Amazônica (AM) e Mata Atlântica (SP), e também cepas isoladas de dornas de fermentação alcoólica de usinas produtoras de etanol do estado de São Paulo. A partir da gama de leveduras testadas, foram selecionadas duas cepas potencialmente produtoras de trealose, identificadas como Rhodotorula dairenensis e Rhodosporidium paludigenum, ambas isoladas de flores coletadas no bioma Cerrado. Na segunda etapa do estudo foi realizada a otimização do crescimento celular das leveduras citadas, uma vez que a trealose é um produto intracelular. Utilizou-se uma estratégia seqüencial de planejamento experimental, onde inicialmente foram avaliados os efeitos das concentrações de melaço, água de maceração de milho e extrato de levedura comercial Prodex Lac®, pH e temperatura de cultivo, sobre o crescimento celular de ambas leveduras, através de um planejamento fracionário. Posteriormente, um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) foi utilizado para a otimização das condições de crescimento celular. Para a levedura Rhodotorula dairenensis estas condições corresponderam a 50g/L de melaço e 50g/L de água de maceração de milho, temperatura de cultivo de 30ºC e pH inicial de 5,5, obtendo-se resultados de massa seca de aproximadamente 19 g/L. Para Rhodosporidium paludigenum a massa seca atingiu 31 g/L em meio de cultivo contendo 50 g/L de melaço e 140 g/L de água de maceração de milho, a 25ºC e pH inicial de 5,5. Nestas condições, realizou-se o estudo da produção da trealose sob condições de estresse térmico onde as variáveis estudadas foram a temperatura (33-47ºC) e o tempo de exposição (60-120 minutos) dos cultivos ao estresse térmico, pela técnica de DCCR. Ambas cepas estudadas foram negativamente afetadas pelo acréscimo da temperatura de estresse térmico dentro da faixa estudada. Em temperaturas superiores a 40ºC houve diminuição do crescimento celular e viabilidade celular e, conseqüentemente, dos resultados de trealose. Para a levedura Rhodotorula dairenensis, o máximo rendimento de trealose intracelular obtido foi de aproximadamente 18% (g trealose/100g massa seca) em condições de temperatura de 34 a 35ºC e 70 - 90 minutos para o tempo de exposição ao estresse térmico. A cepa Rhodosporidium paludigenum apresentou rendimentos de aproximadamente 14 a 16% (g trealose/100g massa seca) na faixa de temperatura entre 35 e 40ºC, em qualquer tempo de exposição na faixa estudada (60 - 120 minutos)Abstract: Trehalose is a natural cell-protecting agent that has been isolated and characterized from a large variety of plants, insects, fungi and bacteria, and many studies indicate that this disaccharide is an essential component for maintaining cell viability under stress conditions. Due to the potential application of trehalose, especially in cosmetics and pharmaceuticals fields, the interest of many research groups into the development of economically feasible production systems has increased in recent years. The present study reports on the screening for high trehalose production by yeasts and the optimization of the conditions for trehalose production using an industrial medium composed by molasses and corn steep liquor, to reduce costs of the cultivation medium. Initially, a technical screening was applied to select yeasts with a potential for trehalose production; strains isolated from pollen of flowers and fruits collected in different microhabitats in Brazil, and from alcoholic fermentation tanks were tested. Two potentially producing strains were selected and identified as Rhodotorula dairenensis and Rhodosporidium paludigenum, both isolated from flowers collected in Cerrado. Sequentially, a study for the cell growth optimization of the selected yeasts was performed, since trehalose is an intracellular product. A sequential strategy of experimental design was used; initially, the effects of the concentrations of sugar cane molasses, corn steep liquor and a commercial yeast extract Prodex Lac SD®, and of pH and temperature on the biomass were studied using a fractional design, which was followed by a central composite rotatable design (CCRD). For the yeast Rhodotorula dairenensis, the optimum values for cell growth were 50 g/L for the molasses and corn steep liquor concentrations, initial pH of 5.5 and temperature of 30 ºC, with no yeast extract, reaching values around 19 g/L for biomass. For the yeast Rhodosporidium paludigenum, biomass concentration obtained was 31 g/L in cultivation medium containing 50 g/L of molasses and 140g/L of corn steep liquor, initial pH of 5.5 and temperature of 25 ºC, with no yeast extract. Under these conditions, the production of trehalose was studied using a CCRD to optimize the temperature (33 to 47 ºC) and exposition time (60 to 120 minutes) of the cultures to the thermal stress. For both strains studied, the variable temperature presented a negative effect on trehalose accumulation, in the range studied. In conditions of temperature above 40 ºC there was a decrease of the cell growth and cell viability and, consequently, a decrease of trehalose yields. For the yeast Rhodotorula dairenensis the maximum intracellular trehalose content reached was 18% (g trehalose/100g dry cell) at temperatures of 34 and 35 ºC and between 70 and 90 min of exposition time to the thermal stress. For the strain Rhodosporidium paludigenum the statistical methodology led to maximum contents of intracellular trehalose in the range of 14 -16% (g trehalose/100g dry cell) under thermal stress temperatures of 35 - 40 ºC in all exposition time to the thermal stress in the range studiedDoutoradoDoutor em Engenharia de Alimento

Characterization of the spoilage lactic acid bacteria in “sliced vacuum-packed cooked ham”

The lactic acid bacteria are involved with food fermentation and in such cases with food spoilage. Considering the need to reduce the lactic acid bacteria growth in meat products, the aim of this work was to enumerated and investigated the lactic acid bacteria present on sliced vacuum-packed cooked ham stored at 4 °C and 8 °C for 45 days by phenotypic and molecular techniques. The quantification showed that the lactic acid bacteria were present from the first day with mean count of 1.98 log cfu/g for the four batches analyzed. The lactic acid bacteria grew rapidly on the samples, and plate counts around 7.59 log cfu/g and 8.25 log cfu/g were detected after 45 days of storage at 4 °C and 8 °C, respectively; storage temperatures studied showed significant influence on the microorganism in study growth. The predominant lactic acid bacteria associated with the spoilage samples at one day of storage includes Lactobacillus sp., the phenotypic overlap Leuconostoc/Weissella sp. and Enterococcus sp. At 45 days of storage at 4 and 8 °C the mainly specie was Lactobacillus curvatus, following by Lactobacillus sakei and Leuconostoc mesentereoides; the Enterococcus sp. was not present in the samples

Antioxidant activity of indigenous yeasts isolated during the fermentation of table olives from Northeast of Portugal

Yeasts have an important role in fermented foods, including table olives. These microorganisms can be a new source of natural antioxidants. Free-radical-scavenging antioxidants have potential as protective agents against various degenerative diseases caused by oxidative damage. In the present study, antioxidant activity of indigenous yeasts isolated during the natural fermentation of table olives (Negrinha Freixo cv.) was evaluated. These strains were previously identified by rDNA sequences of the ITS region. The antioxidant activity was performed by the percentage of reduction of the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical. The studied strains are included in the genera Saccharomyces, Candida, Pichia, Debaryomyces, Rhodotorula and Galactomyces. Saccharomyces boulardii was included as probiotic reference strain. All strains showed distinct antioxidant activity. The ability to scavenge DPPH radical indicated that S. cerevisiae isolated from table olives may be a promising candidate strain for use as probiotics with antioxidant activity.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Probiotic potential of indigenous yeasts isolated during the fermentation of table olives from Northeast of Portugal

The aim of this study was to evaluate the probiotic potential of 16 yeast strains previously isolated during the natural fermentation of table olives Negrinha de Freixo cultivar, in relation to enzymatic activities; ability to grow at 37 °C; antimicrobial activity; autoaggregation capacity; antioxidant activity and survival in gastrointestinal tract conditions. The highest antioxidant activity was observed for Saccharomyces cerevisiae, similar to the reference strain S. boulardii. Candida norvegica 7A and Galactomyces reessii 34A showed antifungal ability to the pathogenic microorganism Cryptococcus neoformans. Regarding the autoaggregation capacity, S. cerevisiae 15A, C. tropicalis 1A and C. norvegica 7A showed > 80% after 24 h. Pichia guilliermondii 25A and C. norvegica 7A were the most resistant to the simulated digestive conditions, similar to the reference strain (S. boulardii). Thus, these results suggest that some yeast strains involved in the fermentation of table olives have probiotic potential. Industrial relevance In this study, we highlight the probiotic potential of yeast microbiota usually found in green table olives. These yeast strains could be used as culture starters for the development of new functional products.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Effect of Lactobacillus plantarum and prebiotics in reduction of aflatoxin B1 in milk

The aim of this study was to evaluate the influence of Lactobacillus plantarum isolated and associated with prebiotics (inulin, oligofrutose, β-glucan and polydextrose) on the aflatoxin B1 (AFB1) reduction in artificially contaminated milk.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Ocorrência de leite instável não ácido na região oeste do Paraná

A região oeste do Paraná apresenta condições favoráveis à produção leiteira, a qual possui um considerável impacto social e econômico devido ao número de indústrias de laticínios aqui situadas que gera desenvolvimento da região e do mercado de trabalho. O Leite Instável não Ácido (LINA) é uma alteração no leite cujas causas não estão definidas claramente e a falta de informação pode provocar significativos prejuízos à cadeia produtiva do leite. A principal conseqüência é a instabilidade da caseína, ocorrendo à alteração da composição química do leite, que apesar de ser próprio para consumo por ter seus parâmetros dentro da Instrução Normativa 51, é rejeitado pelas indústrias. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a ocorrência de LINA em amostras de leite cru coletadas na região Oeste do Paraná e sua influência sobre a composição e propriedades físico-químicas do leite. O estudo foi desenvolvido em Medianeira, PR, na Universidade Tecnológica Federal do Paraná- UTFPR, no verão de 2010-2011, analisando-se 69 amostras de leite cru. Dessas amostras, 68,11% apresentaram anormalidade no quesito acidez, obtendo-se 23 amostras não ácidas e instáveis ao álcool (concentrações avaliadas 68%, 70% e 80% v/v), 16 alcalinas e 8 amostras de caráter ácido, somente 22 amostras se adequaram aos parâmetros normais de acidez. Dentre as amostras analisadas, a ocorrência de LINA foi de 33%. As análises de composição e propriedades físico-químicas de leite normal e do LINA não apresentaram diferenças significativas (p > 0,05), estando ambos dentro dos parâmetros da Instrução Normativa 51

Mortadela tipo Bologna com reduzido teor de lipídios pela adição de biomassa de banana verde, pectina, carragena e farinha de linhaça

Considerando o elevado consumo de produtos cárneos e o elevado teor lipídico da maioria destes, se faz necessário o desenvolvimento de produtos cárneos com teor reduzido de lipídios, visto que há uma crescente demanda por alimentos mais saudáveis e seguros. O objetivo desse trabalho foi avaliar a possibilidade de redução do teor de lipídios de mortadela tipo Bologna pela adição de biomassa de banana verde. Foram elaboradas quatro formulações com 10% de biomassa de banana verde, sendo a Formulação Padrão (F1), elaborada sem a adição de farinha de linhaça marrom, pectina e carragena; as formulações F2, F3 e F4 foram adicionadas de 1% de farinha de linhaça marrom e 0,5%, 0,3% e 0,1% de pectina e carragena, respectivamente. As propriedades microbiológicas, físico-químicas e sensoriais das quatro formulações foram analisadas. Todas as amostras atenderam aos critérios microbiológicos e físico-químicos estabelecidos na legislação em vigor. O teor de lipídios sofreu uma redução de 49,8% (F1), 46,6% (F2), 45,7% (F3) e 46,6% (F4) quando comparado com a média de três marcas comerciais de mortadela tipo Bologna (produto referência). Na análise instrumental da cor, o valor de L* variou de 58,7 até 62,3 nas amostras, e as coordenadas de cromaticidade a* e b* mostraram predominância da cor vermelha e amarela. A força de cisalhamento variou entre 589,8 e 800,6 N. Os índices de aceitabilidade sensorial foram superiores a 70% em todas as amostras para os atributos cor, aparência, aroma, sabor, textura e aceitação global, exceto para a cor da amostra F4. A formulação F2 apresentou maior aceitação pelos consumidores, considerando-se os atributos avaliados, o que indica a viabilidade da substituição de gordura por biomassa de banana verde, farinha de linhaça, pectina e carragena em mortadela tipo Bologna

Spirulina (Arthrospira platensis) protein-rich extract as a natural emulsifier for oil-in-water emulsions: optimization through a sequential experimental design strategy

Spirulina (Arthrospira platensis) proteins have been proven to present emulsifying properties. In this work, a Spirulina protein-rich extract obtained by ultrasound extraction (SpE) was tested to stabilize oil-in-water (O/W) emulsions. For this purpose, a sequential experimental design strategy (Fractional Factorial Design (FFD) 24–1 followed by a Central Composite Rotatable Design (CCRD) 22)) was applied. The effect of four variables, SpE concentration, O/W weight ratio, pH and storage time, on emulsions’ zeta potential and number-mean droplet diameter was considered for the FFD 24–1, indicating SpE concentration and storage time as the relevant variables for the CCRD 22. According to zeta potential and number-mean droplet diameter evaluation, for the studied SpE concentration range (2–5 wt%), quite stable emulsions were obtained along the tested 30-days period. Even so, for 5%, visual inspection revealed extract segregation after 20-days. The optimal solution comprised 4 wt% of SpE, for an O/W weight ratio of 30/70 and a pH of 7.0 (number-mean droplet diameter of 55.66 nm and zeta potential of -43.83 mV). Overall, SpE has proven to be an excellent emulsifier, offering the potential to substitute animal-based proteins and synthetic emulsifiers. In addition, no signs of contamination by microorganisms were observed, suggesting that the SpE may also act as an antimicrobial agent.CIMO (Centro de Investigação de Montanha, Portugal) (UIDB/00690/2020), LSRE-LCM (Laboratory of Separation and Reaction Engineering – Laboratory of Catalysis and Materials, Portugal) (UIDB/50020/2020; UIDP/50020/2020), and ALiCE (Associate Laboratory in Chemical Engineering, Portugal) (LA/P/0045/2020), funded by national funds through Fundação para Ciência e a Tecnologia/Ministério da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior (FCT/MCTES) (PIDDAC). National funding by Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) (Portugal), P.I., through the institutional scientific employment program contract with A. Santamaria-Echart, L. Barros, and A. Fernandes. FCT for the PhD research grant of Samara Cristina da Silva (SFRH/BD/148281/2019) and Giovana Colucci (2021. 05215. BD).info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Gestão da Propriedade Intelectual em Núcleos de Inovação Tecnológica de Instituições de Ensino Superior: cenário nacional

Higher Education Institutions (HEIs) are at the core of scientific and technological research production, with the capacity to amplify technology transfer, collaborate with the industry, and generate socioeconomic impact through the identification and proper protection of innovations generated within their scope of activities. In this context, the present study aims to identify and categorize Intellectual Property (IP) management practices in national Technology Innovation Centers (TICs). This research is classified as descriptive in terms of objectives and qualitative in its approach. The obtained results reveal that, despite significant challenges faced by HEI TICs in terms of structure, human resources, and finances for adequate IP protection, there are management practices implemented by national HEIs that have proven to be effective in IP protection. These strategies can be adapted for other TICs facing similar challenges.As Instituições de Ensino Superior (IES) estão no cerne da produção de pesquisas científicas e tecnológicas com a capacidade de amplificar a Transferência de Tecnologia (TT), a colaboração com a indústria e a geração de impacto socioeconômico por meio da identificação e proteção adequada das inovações geradas no âmbito de suas atuações. Nesse contexto, o presente trabalho buscou identificar e categorizar práticas de gestão da Propriedade Intelectual (PI) em Núcleos de Inovação Tecnológica (NITs) nacionais. A pesquisa é classificada como descritiva em termos de objetivos e qualitativa em sua abordagem. Os resultados obtidos revelam que, apesar de os NITs das IES enfrentarem desafios significativos em termos de estrutura, recursos humanos e financeiros para a proteção adequada da PI, existem práticas de gestão implementadas por IES nacionais que têm se mostrado eficientes e eficazes. Espera-se que as práticas de gestão identificadas possam ser adaptadas para outros NITs que enfrentam desafios semelhantes

Phytic acid against clostridium perfringens type a: a food matrix study

This study evaluated the inhibitory effect of phytic acid (PA) on the spore germination and vegetative cells growth of Clostridium perfringens type A, as well as its effect in combination with maltodextrin (MD) in cooked sausages. The addition of 1% PA showed a satisfactory inhibition of spores’ germination and vegetative cells growth of C. perfringens in BHI media. The inhibitory effect of 1% PA on vegetative cells was similar to the additive sodium sorbate (SS) at 10%. Subsequently, a mixture of PA-MD (1:1; w/w) was evaluated for the inhibition of C. perfringens spores in cooked sausages. The PA-MD 1.5% and 2.5% had a similar performance to SS 10% and a similar or higher performance than 0.015% NO2 (p < 0.05). In an unprecedented way, the present study demonstrated that PA inhibited spore germination and vegetative cells growth of C. perfringens, highlighting its potential use as an alternative and natural preservative for the meat industry.This research was financed in part by the Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior-Brazil (CAPES)-Finance Code 001, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico-Brazil (CNPq), and Fundação Araucária-Brazil-Programa Universal Pesquisa Básica e Aplicada (Edital 05/2011, Agreement 346/2014). J.S. Amaral is grateful to the Foundation for Science and Technology (FCT, Portugal) for financial support by national funds FCT/MCTES to CIMO (UIDB/00690/2020).info:eu-repo/semantics/publishedVersio