Development of a functional goat cheese: exploring bioactive and preservation effects of arthrocnemum macrostachyum

This work explored the influence of biomass from the halophyte species Arthrocnemum macrostachyum as salt substitute in fresh goat cheese. Biomass was evaluated for mineral contents. The radical scavenging activity towards the 2,2-diphenyl-1-picryl-hydrazyl-hydrate free radical, and the total phenolics and flavonoids contents of ethanol extracts of the dried biomass of Arthrocnemum macrostachyum, and cheese, were also evaluated. Fresh and dried biomass from Arthrocnemum macrostachyum were evaluated for microbial quality, as well as functionalized cheese. Cheese was also analyzed in terms of microbiological, physicochemical, bioactive, and functional properties, in different preservation periods. Dried biomass (4g/L) was added to cheese, together with 8 g salt /L (B1) and 4 g salt/L (B2). Cheese with 12 g of salt was used as control (C). Cheese was analyzed at days 0(t0), 4(t4) and 8(t8) of storage at 4C. Ethanol extracts of Arthrocnemum macrostachyum dried biomass were evaluated for antioxidant activity by the DPPH presented half maximal effective concentration of 4 mg/mL. Total phenolic (TPC) and flavonoid (TFC) contents, with values of 23.76 GAE/g DW and 10.35 mg QE/g DW, respectively. The minerals Na, K, Mg, Ca, and Fe were the most abundant. Ethanol extracts were prepared from dried cheeses supplemented with Arthrocnemum macrostachyum, and evaluated for DPPH, TPC and TFC. No antioxidant activity was detected in the cheese extract. Cheese with biomass 8 g salt/L had TPC of 15.17 (t0), 17.12 (t4) and 26.39 (t8) GAE/g DW, cheeses with 4 g salt/L increased from 19.38(t0), 18.90(t4) and 39.94 (t8) mg GAE/g DW. TFC in cheese with 8 g salt increased from 2.80 (t0) to 4.37 (t4) and decreased to 1.88(t8) mg QE/g DW. TFC increased from t4 to t8 in cheese with biomass 4 g salt. B2 was the best cheese in terms of functional and physicochemical properties. Escherichia coli and Staphylococcus coagulase positive were not present in the samples. Microorganisms at 30 °C for fresh and dry samples were 2.37 and 3.50 log CFU/g, respectively. In dry biomass, molds counts were 3.14 log CFU/g, whereas no molds were found in fresh biomass. No yeasts were found in both fresh and dry biomass. There were significant differences between L*, a*, b*, and C* of the cheeses at different storage times. Water activity and fat content were not significantly different (P˃0.05) except for fats in cheese with biomass 4 g salt/L during the first week, pH and dry weight were significantly different (P˂0,05) during the storage. Escherichia coli and Staphylococcus coagulase positive were absent. Salmonella and Listeria monocytogene were not detected in the cheeses. Yeast counts were higher than 5 log CFU/g with no molds.Cada vez mais se observa uma tendência mundial para consumir alimentos considerados saudáveis acrescidos de conservantes, ingredientes naturais ou ambos. Normalmente utilizam-se produtos com os quais os consumidores já estão familiarizados, como é o caso do queijo. A utilização de plantas halófitas como fonte de novos aditivos alimentares para a conservação e produção de alimentos funcionais também tem vindo a ganhar a atenção do sector alimentar, devido à sua composição em compostos antioxidantes que os tornam interessantes para a saúde humana e indústria alimentar. Neste contexto, este trabalho visou explorar o efeito da substituição de parte do sal por biomassa seca da espécie halofita Arthrocnemum macrostachyum, e os eventuais efeitos bioativos e de conservação do queijo de cabra fresco durante um período de armazenamento. Os queijos foram produzidos no laboratório de Processamento de Alimentos do Instituto Superior de Engenharia, da Universidade do Algarve, utilizando leite de cabra pasteurizado e coalho de origem microbiana. Foram testadas várias condições de produção e, após prova sensorial, foram escolhidas: queijo controlo, com uma concentração de sal de 12 g/L, sem qualquer adição de biomassa; queijo B1 com adição de 4 g biomassa por litro e 8 g sal/L; e queijo B2 com adição de 4 g biomassa por litro e 4 g sal/L. Os queijos foram conservados em condições de refrigeração durante 8 dias, tendo-se feito colheitas de amostras para análise no dia da produção (t=0), no quarto dia (t=4) e no último dia (t=8). Antes da sua incorporação no queijo, a biomassa foi avaliada em termos de teor de minerais (por espectrofotometria de absorção atómica), potencial antioxidante (contra os radicais 1,1-difenil-2-picril-hidrazilo, DPPH), e composição em fenólicos e flavonoides totais (pelo método de Folin Ciocalteau e AlCl3, respetivamente). Estas duas últimas determinações foram feitas num extrato etanólico preparado a partir da biomassa seca. Os queijos aditivados com a biomassa, bem como os queijos controlo, foram avaliados quanto a cor, qualidade microbiológica, capacidade antioxidante e composição em fenólicos totais (também em extrato etanólico preparado a partir da biomassa seca de queijo). Relativamente ao teor de minerais na biomassa seca, verificou-se que que os elementos sódio (Na), potássio (K), magnésio (Mg), cálcio (Ca) e ferro (Fe) foram os mais abundantes, especialmente o Na (24,78 ± 2,21 mg/g peso seco). O extrato de etanol da biomassa apresentou uma capacidade moderada de neutralização do radical DPPH (IC50 = 4,15 ± 0,57 mg/mL). Os teores de fenólicos e flavonoides totais foram de 23,76 ± 1,01 mg GAE/g peso seco e de 10,35 ± 0,74 mg QE/g peso seco, respetivamente. O rendimento queijeiro variou entre 28,87 % nos queijos controlo, 34,22% em queijos com adição de biomassa e 4 g de sal /L, e 36 % nos queijos com biomassa e 8 g de sal/L. Quando testados para a atividade antioxidante (mesmo método utilizado para a biomassa), os queijos não apresentaram qualquer atividade antioxidante na máxima concentração testada (50 mg/mL). Relativamente ao teor de compostos fenólicos e de flavonoides, verificaram-se diferenças significativas com a adição de biomassa, especialmente nos primeiros dias de conservação. O teor de fenólicos totais aumentou ao longo do tempo de conservação em todos os casos, enquanto que o de flavonoides totais não apresentou variação consistente. Relativamente à cor dos queijos, verificou-se uma diminuição do valor do parâmetro L* (luminosidade) em todos os queijos durante o período de armazenamento, enquanto que os parâmetros a* [verde (-); vermelho (+)], b* [azul(-); amarelo(+)]e C* (intensidade) aumentaram em todas as amostras testadas durante o mesmo período. Os níveis de aW e gordura não sofreram alterações significativas (p>0,05) ao longo do tempo, exceto no caso da gordura da amostra B2, que aumentou durante a primeira semana. O pH e o peso seco sofreram alterações estatisticamente significativas (p˂0,05) ao longo do tempo. O pH do queijo de controlo aumentou na primeira semana e diminuiu durante a última semana de armazenamento. Resultados semelhantes foram obtidos nos queijos B2, enquanto o resultado contrário foi observado nos queijos B1, onde o pH aumentou ao longo do tempo em estudo. Fazendo a comparação entre os queijos com diferentes concentrações de sal no início do período de conservação (t=0), verificou-se que o aW e a gordura apresentaram os mesmos valores nos queijos de controlo e nos queijos B2. Os queijos B1 apresentaram um aW ligeiramente inferior (0,96 ± 0,004) e um teor de gordura ligeiramente superior (13,00 ± 1,00) aos restantes. Relativamente ao peso seco, não foram verificadas diferenças estatisticamente significativas entre as diferentes condições. Já o pH apresentou ligeiras diferenças, variando entre 6,40 ± 0,04 para o queijo controlo e 6,57 ± 0,01 para o queijo B1. Foi ainda realizada uma avaliação microbiológica de amostras de plantas frescas e secas de Arthrocnemum macrostachyum para Escherichia coli (ISO 16649-1:2018), Staphylococcus coagulase positivo (ISO 6888-1:2021), bolores e leveduras (ISO 21527-1:2008) e microrganismos a 30 ˚C (ISO 4833:2013). Os microrganismos Escherichia coli e Staphylococcus coagulase positivos não foram encontrados em nenhuma das amostras, atestando as boas condições de higiene utilizadas durante a colheita e armazenamento desta matéria-prima. A amostra de biomassa fresca apresentou 2,73 ± 0,28 log UFC/g para microrganismos a 30 °C e a amostra de biomassa seca apresentou 3,50 ± 0,48 log UFC/g, o que são valores considerados normais para este tipo produto. Os bolores e leveduras presentes na amostra fresca foram inferiores a 10 UFC/g, enquanto que na biomassa seca as leveduras apresentavam valores inferiores a 10 UFC/g e os bolores 3,14 ± 0,09 log UFC/g. A resistência dos bolores a ambientes com baixa humidade, pode explicar a presença destes microrganismos na amostra da planta seca, mesmo considerando as boas condições de armazenamento. A avaliação microbiológica não detetou Escherichia coli, nem Staphylococcus coagulase-positivo, durante o período em estudo, nem Salmonella spp ou Listeria monocytogenes no final desse período. As amostras de queijo com biomassa apresentaram valores para leveduras superiores a 5 log UFC/g, mas não apresentaram bolores. O valor mais elevado para os microrganismos a 30 °C foi registado aos 8 dias na amostra B1 (9,40 ± 0,07 log UFC/g)