Estudo da estabilidade em longo prazo e aplicação de nanolipossomas contendo nisina e extrato de alho.

A necessidade por antimicrobianos naturais cresce continuamente à medida que as pessoas procuram alimentos mais saudáveis, criando um desafio para a ciência de alimentos devido a que as poucas alternativas existentes no mercado para empresas de alimentos, têm alto custo e baixa efetividade. Neste contexto, a nano-encapsulação de antimicrobianos naturais em lipossomas, surge como alternativa tecnológica para desenvolvimento de novos antimicrobianos para alimentos. Portanto, neste trabalho foram explorados o desenvolvimento, propriedades e aplicações de antimicrobianos naturais nanoencapsulados. Este trabalho esta dividido em quatro partes. Na primeira parte do trabalho, foram estudados diferentes materiais estabilizantes da membrana lipídica, avaliando sua influencia nas propriedades oxidativas, características físico-químicas e térmicas de lipossomas contendo a mistura de nisina-extrato de alho. Além disso, foi analisada a estabilidade das preparações lipossomais em estado líquido e liofilizados na presença e na ausência de lioprotector, durante cinco meses em refrigeração; foi concluído que o acido oleico (AO) é um estabilizante promissor para os lipossomas, já que oferece maiores propriedades antioxidantes e de retenção da atividade antimicrobiana. A segunda parte descreve a aplicação AO-lipossomas contendo extrato de alho em pães de trigo. Estes lipossomas foram caracterizados em quanto a seu tamanho, carga, polidispersão, propriedades térmicas e atividade antifúngica in vitro, posteriormente foram adicionados a preparações de pão de trigo antes da etapa de forneado para avaliar mudanças da vida de prateleira. Como resultado foi observado que os lipossomas desenvolvidos apresentaram estabilidade térmica melhorada e quando empregados na formulação de pães de trigo, conseguiram retardar o aparecimento de bolores por até cinco dias.(continua). A terceira parte descreve o estudo da interação de lipossomas de diferentes composições e características físico-químicas com proteína miofibrilar de peixe (Surimi). Neste estudo foram avaliadas mudanças estruturais da proteína, mediante analise de FTIR, fluorescência, grupos sulfidrila livres e microscopia eletrônica de transmissão. Como resultado, foi observado que lipossomas com grupos carregados na superfície produzem um alto grau de desnaturação da proteína, e lipossomas de composição de 100% fosfatidilcolina produziram desnaturação parcial e um possível efeito de fibrilação. Além disso, foram observadas diferentes dinâmicas de formação de corona proteica, nos lipossomas, dependendo da sua composição. Na quarta e última parte do trabalho se realizou um estudo comparativo da resposta metabólica de células de Listeria monocytogenes ATCC 7644, submetidas a concentrações subletais de nisina livre vii e encapsulada em lipossomas. Através da extração e identificação de proteínas, foi possível identificar que a nisina livre e encapsulada induze um aumento na atividade metabólica, transcrição de proteínas de transporte e proteínas relacionadas à resposta ao estresse. Não entanto, somente a nisina livre induziu a transcrição das proteínas secD, lmo1539, YfhO e lmo0955, relacionadas com resposta ao estresse e mecanismos de resistência microbiana de L. monocytogenes; indicando que a encapsulação em lipossomas modifica o “reconhecimento” inicial da bacteriocina, por parte da bactéria, reduzido assim, fatores de estresse e resistência microbiana.The need for natural antimicrobials continually grows as people seek healthier foods, creating a challenge for food science because the few alternatives on the market for food companies are costly and low effective. In this context, the nano-encapsulation of natural antimicrobials in liposomes, appears as a technological alternative for the development of new antimicrobials for food. Therefore, in this work were explored the development, properties and applications of nano-encapsulated natural antimicrobials. This work is divided in four parts. In the first part of the work, different stabilizing materials of the lipid membrane were studied, evaluating its influence on the oxidative properties, physical-chemical and thermal characteristics of liposomes containing the mixture of nisin-garlic extract. In addition, the stability of liposomal preparations in liquid and lyophilized form was analyzed in the presence and absence of lyoprotectant, for five months in refrigeration; it was concluded that oleic acid (OA) is a promising stabilizer for liposomes, as it offers greater antioxidant properties and retention of antimicrobial activity. The second part describes the application OA-liposomes containing garlic extract in wheat breads. These liposomes were characterized in terms of their size, charge, polydispersity, thermal properties, and antifungal activity in vitro, were later added to wheat bread preparations before the baking step to evaluate changes in shelf life As a result, it was observed that liposomes with charger groups on the surface produce a high degree of protein denaturation, and liposomes of 100% phosphatidylcholine composition produced partial denaturation and a possible fibrillation effect. In addition, different dynamics of protein corona formation were observed in liposomes, depending on their composition. In the fourth and last part of the work, was carried out a comparative study of the metabolic response of Listeria monocytogenes cells ATCC 7644, submitted to sublethal concentrations of free and encapsulated nisin in liposomes. Through protein extraction and identification, it was ix possible to identify that free and encapsulated nisin induces an increase in metabolic activity, transcription of transport proteins and proteins related to the stress response. However, only free nisin induced the transcription of secD, lmo1539, YfhO and lmo0955 proteins, related to the stress response and microbial resistance mechanisms of L. monocytogenes; indicating that encapsulation in liposomes modifies the initial bacteriocin “recognition” by the bacteria, thus reducing stress factors and microbial resistance

Development and characterization of innovative polymeric oil-core nanocarriers for nisin delivery

Nisin is an antimicrobial peptide broadly used as a preservative in the food industry. In this study, oil-core polymeric nanocapsules encapsulating nisin were prepared by a nanoprecipitation technique using three different synthetic biodegradable polymers, namely poly(butylene adipate-coterephthalate) (PBAT), Eudragit RS-100® (EUD), and poly(ε-caprolactone) (PCL), and their physical characteristics, thermal resistance and antimicrobial activity against Listeria monocytogenes were investigated. All nanocapsule formulations showed entrapment efficiency superior to 96%. EUD and PCL nanocapsules showed average diameters ranging from 145 to 303 nm, while PBAT-nisin nanocapsules showed larger size and PDI index (556.2 nm and 0.51, respectively), possibly due to changes in the organic phase equilibrium during preparation. The thermogravimetric analysis indicates lower decomposition temperatures in the PCL and EUD nanocapsules containing nisin compared with the unload nanocapsule and the contrary effect in the PBAT. Moreover, all nisin-containing polymeric nanocapsules exhibited antimicrobial activity against L. monocytogenes in both agar diffusion tests and determination of antimicrobial units (AU/mL) in liquid media. Oil-core polymeric nanocapsules have not been previously described as carriers for nisin, and the results suggested that PBAT, EUD, and PCL could be suitable polymers for nisin delivery systems

Lipid-based nanostructures for the delivery of natural antimicrobials

Encapsulation can be a suitable strategy to protect natural antimicrobial substances against some harsh conditions of processing and storage and to provide efficient formulations for antimicrobial delivery. Lipid-based nanostructures, including liposomes, solid lipid nanoparticles (SLNs), and nanostructured lipid nanocarriers (NLCs), are valuable systems for the delivery and controlled release of natural antimicrobial substances. These nanostructures have been used as carriers for bacteriocins and other antimicrobial peptides, antimicrobial enzymes, essential oils, and antimicrobial phytochemicals. Most studies are conducted with liposomes, although the potential of SLNs and NLCs as antimicrobial nanocarriers is not yet fully established. Some studies reveal that lipid-based formulations can be used for co-encapsulation of natural antimicrobials, improving their potential to control microbial pathogens

Actividad prebiótica de compuestos bioactivos producidos por el bioprocesamiento de salvado de trigo

Los compuestos prebióticos son sustratos que no son metabolizados por las enzimas del hospedero, sino por su microbiota, los cuales proporcionan beneficios para la salud relacionados al tracto gastrointestinal, metabolismo cardíaco, la salud mental y ósea. Entre ellos encontramos los xilooligosacáridos (XOS), que son prebióticos emergentes derivados de arabinoxilanos, polisacáridos presentes en los cereales. Este estudio tuvo como objetivo realizar el bioprocesamiento del salvado de trigo, un subproducto de la producción de la harina de trigo, utilizando una cepa probiótica de Bacillus subtilis, para evaluar su actividad prebiótica. Para la determinación de la actividad prebiótica, se empleó un cultivo probiótico de Lactobacillus acidophilus LA-5®. Las pruebas se realizaron con muestras del cultivo de salvado de trigo bioprocesadas con B. subtilis. FTC01 a 37ºC en los tiempos de 0, 12, 24, 36, 48 y 72 horas. La evaluación de sus propiedades prebióticas fue realizada colocando 1% (v/v) del cultivo 24 h de L. acidophilus LA-5 (106 UFC/mL) en caldo MRS agregado con 10 mg/mL de xilosa (control) o muestras bioprocesadas. La actividad prebiótica se determinó por la diferencia entre la densidad óptica a 600 nm inmediatamente después de la inoculación y pasadas 24 h de incubación anaerobia a 37ºC. La puntuación máxima se encontró para las muestras bioprocesadas por 24 y 72 horas (1.73 y 1.61, respectivamente), indicando el crecimiento de la cepa probiótica. Por lo tanto, el bioprocesamiento del salvado de trigo permitió la obtención de prebióticos, que son compuestos bioactivos promisores para el desarrollo de productos funcionales y nuevos ingredientes para las industrias de alimentos y piensosFil: Reque, Priscilla Magro. Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Brasil)Fil: Pinilla Barreto, Cristian Mauricio . Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Brasil)Fil: Brandelli, Adriano. Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Brasil

Estudo da estabilidade em longo prazo e aplicação de nanolipossomas contendo nisina e extrato de alho.

A necessidade por antimicrobianos naturais cresce continuamente à medida que as pessoas procuram alimentos mais saudáveis, criando um desafio para a ciência de alimentos devido a que as poucas alternativas existentes no mercado para empresas de alimentos, têm alto custo e baixa efetividade. Neste contexto, a nano-encapsulação de antimicrobianos naturais em lipossomas, surge como alternativa tecnológica para desenvolvimento de novos antimicrobianos para alimentos. Portanto, neste trabalho foram explorados o desenvolvimento, propriedades e aplicações de antimicrobianos naturais nanoencapsulados. Este trabalho esta dividido em quatro partes. Na primeira parte do trabalho, foram estudados diferentes materiais estabilizantes da membrana lipídica, avaliando sua influencia nas propriedades oxidativas, características físico-químicas e térmicas de lipossomas contendo a mistura de nisina-extrato de alho. Além disso, foi analisada a estabilidade das preparações lipossomais em estado líquido e liofilizados na presença e na ausência de lioprotector, durante cinco meses em refrigeração; foi concluído que o acido oleico (AO) é um estabilizante promissor para os lipossomas, já que oferece maiores propriedades antioxidantes e de retenção da atividade antimicrobiana. A segunda parte descreve a aplicação AO-lipossomas contendo extrato de alho em pães de trigo. Estes lipossomas foram caracterizados em quanto a seu tamanho, carga, polidispersão, propriedades térmicas e atividade antifúngica in vitro, posteriormente foram adicionados a preparações de pão de trigo antes da etapa de forneado para avaliar mudanças da vida de prateleira. Como resultado foi observado que os lipossomas desenvolvidos apresentaram estabilidade térmica melhorada e quando empregados na formulação de pães de trigo, conseguiram retardar o aparecimento de bolores por até cinco dias.(continua). A terceira parte descreve o estudo da interação de lipossomas de diferentes composições e características físico-químicas com proteína miofibrilar de peixe (Surimi). Neste estudo foram avaliadas mudanças estruturais da proteína, mediante analise de FTIR, fluorescência, grupos sulfidrila livres e microscopia eletrônica de transmissão. Como resultado, foi observado que lipossomas com grupos carregados na superfície produzem um alto grau de desnaturação da proteína, e lipossomas de composição de 100% fosfatidilcolina produziram desnaturação parcial e um possível efeito de fibrilação. Além disso, foram observadas diferentes dinâmicas de formação de corona proteica, nos lipossomas, dependendo da sua composição. Na quarta e última parte do trabalho se realizou um estudo comparativo da resposta metabólica de células de Listeria monocytogenes ATCC 7644, submetidas a concentrações subletais de nisina livre vii e encapsulada em lipossomas. Através da extração e identificação de proteínas, foi possível identificar que a nisina livre e encapsulada induze um aumento na atividade metabólica, transcrição de proteínas de transporte e proteínas relacionadas à resposta ao estresse. Não entanto, somente a nisina livre induziu a transcrição das proteínas secD, lmo1539, YfhO e lmo0955, relacionadas com resposta ao estresse e mecanismos de resistência microbiana de L. monocytogenes; indicando que a encapsulação em lipossomas modifica o “reconhecimento” inicial da bacteriocina, por parte da bactéria, reduzido assim, fatores de estresse e resistência microbiana.The need for natural antimicrobials continually grows as people seek healthier foods, creating a challenge for food science because the few alternatives on the market for food companies are costly and low effective. In this context, the nano-encapsulation of natural antimicrobials in liposomes, appears as a technological alternative for the development of new antimicrobials for food. Therefore, in this work were explored the development, properties and applications of nano-encapsulated natural antimicrobials. This work is divided in four parts. In the first part of the work, different stabilizing materials of the lipid membrane were studied, evaluating its influence on the oxidative properties, physical-chemical and thermal characteristics of liposomes containing the mixture of nisin-garlic extract. In addition, the stability of liposomal preparations in liquid and lyophilized form was analyzed in the presence and absence of lyoprotectant, for five months in refrigeration; it was concluded that oleic acid (OA) is a promising stabilizer for liposomes, as it offers greater antioxidant properties and retention of antimicrobial activity. The second part describes the application OA-liposomes containing garlic extract in wheat breads. These liposomes were characterized in terms of their size, charge, polydispersity, thermal properties, and antifungal activity in vitro, were later added to wheat bread preparations before the baking step to evaluate changes in shelf life As a result, it was observed that liposomes with charger groups on the surface produce a high degree of protein denaturation, and liposomes of 100% phosphatidylcholine composition produced partial denaturation and a possible fibrillation effect. In addition, different dynamics of protein corona formation were observed in liposomes, depending on their composition. In the fourth and last part of the work, was carried out a comparative study of the metabolic response of Listeria monocytogenes cells ATCC 7644, submitted to sublethal concentrations of free and encapsulated nisin in liposomes. Through protein extraction and identification, it was ix possible to identify that free and encapsulated nisin induces an increase in metabolic activity, transcription of transport proteins and proteins related to the stress response. However, only free nisin induced the transcription of secD, lmo1539, YfhO and lmo0955 proteins, related to the stress response and microbial resistance mechanisms of L. monocytogenes; indicating that encapsulation in liposomes modifies the initial bacteriocin “recognition” by the bacteria, thus reducing stress factors and microbial resistance

Boletín del Servicio Meteorológico Nacional: Epoca 2.ª Número 691 - 1953 Noviembre 21

A segurança dos alimentos é uma questão importante para a indústria e os consumidores de alimentos. Neste contexto, a indústria de alimentos tem um desafio tecnológico devido ao aumento da preocupação sobre a utilização de conservantes químicos e ao aumento da demanda por alimentos mais naturais e minimamente processados. Este trabalho teve como objetivos a incorporação de extrato de alho em nano estruturas de fosfatidilcolina e avaliação da sua atividade antimicrobiana contra Listeria monocytogenes; avaliou-se, a produção de nanolipossomas com a combinação de nisina e extrato de alho, e avaliar a sua atividade antimicrobiana contra bactérias Gram-negativas e Gram-positivas. Como resultado, foram obtidos nanolipossomas contendo extrato de alho com 174,6 nm de diâmetro hidrodinâmico, polidispersividade de 0,26; potencial zeta de -16,2 mV e eficiência de encapsulação de 47,46%. Estes nanolipossomas reduziram em 4 ciclos logarítmicos a contagem de células viáveis em quatro das cinco cepas de Listeria spp testesdos, depois de 10 horas de incubação a 37°C em leite integral. No segundo momento, foram desenvolvidos nanolipossomas contendo a mistura nisina/extrato de alho, os quais apresentaram um diâmetro hidrodinâmico de 179 nm, potencial zeta de -27,7 mV e uma eficiência de encapsulação de 82% e 90%, para nisina e extrato de alho respectivamente. Estes nanolipossomas reduziram em 5-6 ciclos logarítmicos a contagem de células viáveis de bactérias gram-positivas em 3-4 ciclos logarítmicos a contagem de bactérias gram-negativas, comparados com o controle, quando incubadas em leite integral a 37°C. Os produtos livres e encapsulados (extrato de alho e nisina/extrato de alho) apresentaram idênticos resultados de atividade antimicrobiana. Sendo assim, é possível afirmar que o processo de encapsulção manteve as propriedades antimicrobianas dos compostos analisados. Os resultados deste estudo indicam que nanolipossomas que contêm a combinação de nisina e extrato de alho têm um alto potencial como antimicrobiano para uso em alimentos.Food safety is an important issue for the industry and food consumers. In this context, food industry has a technological challenge due to increase of the concern about the use of chemical preservatives and the rising demand for more natural and minimally processed foods. This study aimed to the incorparation of garlic extract into nano estrutures of phosphatidilcholine and evaluation of its antimicrobial activity against Listeria monocytogenes; also, to produce nano liposomes with the combination of nisin and garlic extract and the evaluation of its antimicrobial activity against gram-negative and gram-positive bacteria. As results, were obtained nano liposomes containing garlic extract with 174.6 ± 17.3 nm of hidrodinamic diameter, polidispersivity index of 0.26, zeta potencial of -16,2 mV and with an entrapment efficiency of 47.46%. These nano liposomes decreased in 4 log cycles in viable cell counts in four of the five strains of Listeria spp. tested, later of 10 hours of incubation at 37°C in whole milk. In a second moment, were development nano liposomes containing the combination of nisin/garlic extract, which had a hidrodinamic diameter of 179 nm, zeta potencial of -27.7 mV and an entrapment efficiency of 82% and 90% for nisin and garlic extract, respectively. These nanoliposomes decreased in 5-6 log cycles the viable gram-positive bacteria counts and 3-4 log cycles the viable gram-negative bacteria counts, comparated with the control, when incubated in whole milk at 37°C. The free and encapsulated products (garlic extrac and nisin/garlic extract) showed identical results of antimicrobial activity. Therefore, it can say that the encapsulation process kept the antimicrobial properties of the compounds analyzed. The results of this study indicate that nanoliposomes containing the combination of nisin and garlic extract has a hight potencial as antimicrobial for food use

Structural features of myofibrillar fish protein interacting with phosphatidylcholine liposomes

The interactions between liposomes and fish myofibrillar protein (surimi ground salted protein, SURP) were evaluated. Liposomes prepared with ultrapure phosphatidylcholine (UPC) or partially purified phosphatidylcholine (PPC) were dispersed at different weight ratio on SURP. Changes in protein stability and structure were evaluated using FTIR, intrinsic fluorescence and free sulfhydryl groups, and changes in liposome properties were studied by dynamic light scattering and electron microscopy. PPC promoted denaturation and aggregation of SURP, reflected in secondary structure loss, exposure of tyrosine residues and increment of free sulfhydryl. UPC produced partial unfolding and changes in the secondary structure of SURP from α-helical to β-strand. Liposome size increased by about 40% and showed modified surface charge after SURP exposure, indicating the formation of protein corona. Surface charge and composition of liposomes influence SURP stability and could exert different effects on the myofibrillar protein network, which is important for liposome applications in surimi products.The authors are grateful for the financial support provided by Agencia Estatal de Investigación (AEI) and Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) [project NANOALIVAL AGL2017-84161], Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq, Brazil) [grant 306936/2017-8] and Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nivel Superior (CAPES, Brazil).Peer reviewe

Extraction and partial characterisation of antioxidant pigment produced by <i>Chryseobacterium</i> sp. kr6

<p>Pigments synthesised by <i>Chryseobacterium</i> sp. kr6 growing on feather waste were extracted and characterised. The pigment extract was characterised by KOH test, UV–vis, CIELAB colour system, HPLC-DAD-MS, FTIR and its antioxidant capacity was evaluated. A positive bathochromic shift was observed when kr6 colonies or pigment extracts were subjected to alkaline solution (20% KOH) and a <i>λ</i>_max at 450 nm was detected for acetone extracts, although no typical fine structure of carotenoids was detected in the electomagnetic spectra. The HPLC profile of the extracted pigment showed that the compound has three different peaks with <i>λ</i>_max near 450 nm. The FTIR analysis shows some principal functional groups from a flexirubin-like molecule. The pigmented compound also presents antioxidant activity evaluated by the scavenging of the ABTS radical.</p

Characterization, bioactivity and application of chitosan-based nanoparticles in a food emulsion model

This article belongs to the Special Issue Polymer-Based Nano/Microparticles.In this study, chitosan nanoparticles (CNPs) were prepared by the ionic gelation technique with tripolyphosphate (TPP), and the effect of CNP composition and physicochemical characteristics were evaluated. After the synthesis optimization, CNPs were used as carriers for a fish protein hydrolysate (FPH) with bioactive properties (CNPH). The physicochemical characteristics, antioxidant capacity and antimicrobial, antihypertensive and emulsifier properties of unloaded and loaded CNPs in a food system model were studied. CNPH showed a uniform particle distribution, size ~200 nm, high stability (zeta potential around 30 mV), radical scavenging activity and increased antimicrobial activity against Staphylococcus aureus, Shigella sonnei and Aeromonas hydrophila. Additionally, CNPH showed an angiotensin I-converting enzyme (ACE)-inhibitory activity of 63.6% and, when added to a food emulsion model, this system containing CNPs, with or without FHP, exhibited improved food emulsion stability. Thus, CNPs were able to carry the FPH while maintaining their bioactive properties and can be an alternative to the delivery of bioactive peptides with potential as an emulsion stabilizer for food applications.This study was financed in part by the Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior—Brasil (CAPES)—Finance Code 001. We also thank the Rio Grande do Sul State Research Foundation (FAPERGS), National Council for Scientific and Technological Development (CNPq) and Electron Microscopy Center of South (CEME-SUL) at Federal University of Rio Grande (FURG) for TEM analysis. This work has been carried out through the NANOALIVAL AGL2017-84161 projects financed by MINECO (Spain) and the European Social Fund (FEDERF), and the 202070E218 project financed by CSIC, Spain.Peer reviewe