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Bactérias probióticas e ácido-láticas como bioconservantes de alimentos

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É cada vez maior a busca dos consumidores por alimentos naturais e com redução de aditivos alimentares, como por exemplo, os conservantes sintetizados quimicamente. Entretanto, é notável que quando os conservantes não são adicionados a determinados alimentos, ocorre a redução da vida de prateleira e da segurança destes produtos. Dessa forma, a busca por novos compostos naturais capazes de conservar os alimentos vem ganhando destaque. Estudos recentes mostram que algumas bactérias probióticas, quando adicionadas aos alimentos, podem atuar como bioconservantes, controlando a contaminação e a deterioração por microrganismos indesejáveis e garantindo a segurança dos alimentos.

Por definição, probióticos são microrganismos vivos que, quando administrados em quantidades adequadas, conferem benefícios à saúde do hospedeiro. Esses microrganismos têm atraído atenção especial devido às suas propriedades funcionais e nutricionais no corpo humano, e diversos estudos são desenvolvidos a fim de aplicá-los na indústria de alimentos.

Entre as bactérias probióticas, estão as bactérias ácido-láticas (BAL), que fazem parte da microbiota natural de diversos alimentos. Elas produzem moléculas antimicrobianas, tais como ácidos orgânicos, bacteriocinas e outros compostos bioativos, que podem apresentar efeitos antagonistas contra patógenos e deterioradores, além de conferir benefícios à saúde do consumidor. Nesse contexto, a bioconservação é definida como o uso adequado de moléculas antimicrobianas naturalmente presentes em alimentos, dentre as quais, destacam-se as bacteriocinas, que são de grande interesse para a indústria de alimentos por serem reconhecidas como seguras (nos Estados Unidos – status GRAS – Generally Recognized as Safe) e não interferirem na qualidade sensorial do alimento.

As bacteriocinas são peptídeos ou proteínas produzidas dentro das células bacterianas, sintetizados no ribossomo e liberados no meio extracelular. O seu mecanismo de ação pode ocorrer de diferentes formas, sendo mais dependente dos fatores relacionados à espécie bacteriana e de suas condições de multiplicação do que uma característica relacionada à sua própria molécula. A sua ação pode promover um efeito bactericida, com ou sem lise celular, ou ainda um efeito bacteriostático, inibindo a multiplicação microbiana. Esses compostos agem sobre bactérias Gram-positivas, entre as quais importantes patógenos veiculados por alimentos, tais como Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum, Bacillus cereus e Staphylococcus aureus, e também sobre leveduras e algumas espécies de bactérias Gram-negativas. Assim como os compostos antimicrobianos, elas são amplamente utilizadas em alimentos devido à sua capacidade de retardar o desenvolvimento de microrganismos indesejáveis, garantindo a segurança do alimento e prolongando sua vida útil. Além disso, elas são efetivas em baixa concentração de uso, por exemplo, 10 mg.kg–1.

Para que sejam empregadas na indústria alimentícia, as bacteriocinas precisam cumprir alguns requisitos, tais como: exercer ação benéfica sobre o produto, aumentando sua segurança e vida útil sem alterar a qualidade nutricional e sensorial do alimento; devem ser termoestáveis; não podem apresentar riscos à saúde dos consumidores; a linhagem produtora deve ter status GRAS e a bacteriocina deve apresentar amplo espectro de inibição sobre os principais patógenos de alimentos ou ser altamente específica a algum deles. A sua adição ao alimento pode ser feita de três maneiras: em alimentos fermentados, podem ser produzidas in situ, pela adição de culturas láticas bacteriogênicas no lugar das tradicionais culturas iniciadoras; pela adição destas culturas como culturas adjuntas; ou pela adição direta de bacteriocinas purificadas ao alimento.

Com base nos estudos, várias bacteriocinas já foram caracterizadas. No entanto, apenas a nisina é aprovada pela Organização Mundial da Saúde, desde 1969, sendo a única largamente comercializada e utilizada como conservante em alimentos em mais de 40 países, incluindo o Brasil. O seu uso já ocorre há mais de 50 anos. Entretanto, o interesse por outras bacteriocinas tem aumentado, pois além da extensa aplicabilidade como probióticos e bioconservantes de alimentos, elas são, também, de grande interesse clínico e farmacêutico, atuando como alternativa aos antibióticos convencionais no tratamento de doenças associadas a patógenos microbianos.

Portanto, o uso de bacteriocinas em alimentos possibilitará a substituição ou a redução dos conservantes químicos convencionais, estendendo a vida de prateleira dos produtos, conferindo segurança aos alimentos e atendendo ao interesse tanto dos consumidores, quanto da indústria.

O esquema abaixo exemplifica alguns estudos que demonstram a efetividade das bacteriocinas na bioconservação de alimentos.

 Efeito das bacteriocinas produzidas por BAL em diferentes tipos de alimentos:  Fonte: Strack et al. (2020), adaptado. 

Quer entender melhor o mecanismo de ação das bacteriocinas?

Acesse o artigo: Bacteriocinas: qual a utilização na indústria de alimentos?

Autoras: Déborah Tavares Alves, Eliane Maurício Furtado Martins, Elisângela Michele Miguel, Aurélia Dornelas de Oliveira Martins 

 Referências

1.    ERFANI, A.; SHAKERI, G.; MOGHIMANI, M.; AFSHARI, A. Specific species of probiotic bacteria as biopreservative cultures for control of fungal contamination and spoilage in dairy products. International Dairy Journal, v. 151, 2024. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2023.105863

2.    RENDUELES, C.; DUARTE, A. C.; ESCOBEDO, S.; FERNÁNDEZ, L.; RODRÍGUEZ, A.; GARCÍA, P.; MARTÍNEZ, B. Combined use of bacteriocins and bacteriophages as food biopreservatives. A review. International Journal of Food Microbiology, v. 368, 2022. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2022.109611

3.  STRACK, L.; CARLI, R. C.; DA SILVA, R. V.; SARTOR, K. B.; COLLA, L. M.; REINEHR, C. O. Food biopreservation using antimicrobials produced by lactic acid bactéria. Research, Society and Development, v. 9, n. 8, 2020. ISSN 2525-3409 http://dx.doi.org/10.33448/rsd-v9i8.6666 

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Guia da ANVISA para avaliação de probióticos em alimentos

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A Anvisa publicou no final do mês de março (27.03.19), o Guia para instrução processual de Petição de Avaliação de Probióticos para uso em alimentos.  O guia descreve os procedimentos necessários para fazer uma solicitação à ANVISA para o uso de probióticos em um produto alimentício e quaisquer alegações de saúde relacionadas, particularmente em torno do projeto de apoiar dossiês técnico-científicos.
Em nosso país, o uso de probióticos em alimentos requer avaliação prévia do órgão de saúde conforme a RDC nº 241/2018, uma resolução emitida no ano passado pela diretoria colegiada da Agência Nacional de Vigilância Sanitária. A ANVISA avalia as aplicações em torno de três elementos principais: prova inequívoca da identificação da linhagem de microrganismos probióticos; sua segurança; e seu efeito benéfico.
Segundo a ANVISA, embora o guia já esteja em vigor, contribuições serão bem-vindas até 26 de março de 2020 – todas elas serão avaliadas como possíveis adições.

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Probióticos: o futuro da nutrição e saúde humana (e animal)

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Introdução

Certa vez participei de uma palestra da pesquisadora finlandesa Maria Saarela, autoridade em microbiota intestinal humana, e sua mensagem final foi: “O que os antibióticos foram para o século XX, os probióticos serão para o século XXI”. Desde então tenho refletido nisso …

De fato, em 1928 a descoberta da Penicilina por Alexander Fleming mudou o mundo. Agora, feridos em guerra recebiam tratamento mais adequado e certas doenças passavam a ser combatidas.

Numa sociedade globalizada em que se preconiza o uso de tecnologias modernas para atingir recordes de produtividade na agricultura e pecuária, o uso de substâncias químicas para manter a sanidade dos rebanhos e melhorar o desempenho animal é uma realidade. Na ausência de agentes antimicrobianos, seríamos forçados a conviver com elevados níveis de mortalidade de animais, ampla disseminação de doenças infecciosas agudas e crônicas e, consequentemente, quedas drásticas de produtividade e lucratividade da atividade pecuária. De modo geral, os antibióticos são utilizados na produção animal com três finalidades básicas:

  • Tratar doenças e infecções (uso terapêutico);
  • Prevenir doenças em animais sadios (uso profilático);
  • Aumentar a taxa de crescimento ou eficiência alimentar de animais destinados à produção de alimentos (uso como promotor de crescimento).

Agora chegamos ao ponto onde um dos temas mais debatidos no meio científico é a resistência bacteriana a antimicrobianos. A preocupação gira em torno de moléculas que perderam sua eficácia, em detrimento a novas fórmulas que não estão sendo desenvolvidas com tanto êxito. Trata-se de um problema tanto da saúde humana, como veterinária.

Uma das alternativas que o setor agropecuário tem buscado está no uso de probióticos, prebióticos ou simbióticos na nutrição animal. Essa corrente tem crescido muito ao longo dos anos, fortalecendo a frase da Dra Saarela. No post de hoje quero falar um pouco sobre “probióticos, o futuro da nutrição e saúde humana (e animal)” e o porquê dessa vertente estar ganhando prestígio, principalmente no mercado Europeu, frente à Segurança dos Alimentos.

O que são probióticos?

Probióticos são microrganismos vivos que se consumidos em quantidades adequadas, conferem benefícios à saúde do hospedeiro (FAO/OMS, 2001). Os microrganismos utilizados como probióticos são classificados em quatro grupos: aeróbios (Bacillus sp.); anaeróbios (Clostridia sp. ); bactérias produtoras de ácido lático (Bifidobacterium sp., Lactobacillus sp. , Enterococci sp .) e leveduras (Saccharomyces cerevisae, Aspergillus oryzae e A. nigery). Uma importante condição para que haja o efeito benéfico destes microrganismos é que estes devem proceder do trato gastrointestinal (TGI) da própria espécie.

Mecanismos de ação dos probióticos

Os mecanismos de ação dos probióticos no organismo animal ainda não estão bem definidos, porém acredita-se que os mesmos apresentem pelo menos cinco tipos de mecanismos de ação que ocasionam benefícios ao hospedeiro (GARCIA , 2008). São eles:

  • Melhoria da barreira epitelial (mucinas defensivas);
  • Adesão aumentada à mucosa intestinal;
  • Inibição da adesão de patógenos;
  • Exclusão de microrganismos patogênicos por competição; e
  • Produção de substâncias antimicrobianas.

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Fonte: Estítica no Mundo.

Uso de probióticos em animais

Uma das principais razões pelo interesse dos probióticos na saúde animal é que tais microrganismos podem modular a microbiota intestinal de modo a reduzir a incidência de bactérias patogênicas no TGI, garantindo a manutenção da saúde do animal, sem necessariamente precisar recorrer ao uso de antibióticos.

O Regulamento técnico sobre aditivos para produtos destinados à alimentação animal (IN 13/2004) (MAPA, 2016) classifica os aditivos de acordo com suas funções e propriedades nas seguintes categorias: aditivos tecnológicos compreendem qualquer substância adicionada ao produto destinado à alimentação animal com fins tecnológicos; aditivos sensoriais melhoram ou modificam as propriedades organolépticas ou as características visuais dos produtos; aditivos nutricionais correspondem a toda substância utilizada para manter ou melhorar as propriedades nutricionais do produto; aditivos zootécnicos influem positivamente na melhoria do desempenho dos animais; aditivos anticoccidianos eliminam ou inibem protozoários.

Os probióticos enquadram-se como aditivos zootécnicos equilibradores da microbiota do trato digestório e são definidos como cepas de microrganismos vivos (viáveis), que agem como auxiliares na recomposição da microbiota do trato digestivo dos animais, diminuindo o número dos microrganismos patogênicos ou indesejáveis (MAPA, 2016).

Timmerman et al. (2005) utilizando um composto com cepas de Lactobacillus, Lactococcus e Enterococcus na alimentação de bezerros recém nascidos verificaram redução nos casos de diarréia, e também no número de dias que os animais permaneciam com diarréia no lote de animais que consumiam o probiótico. De acordo com Batista et al. (2008) a adição de probiótico (Lactobacillus acidophillus, Bifidobacterium bifidum e Enterococus faecium) ao leite sem resíduo de antimicrobiano reduziu o número de dias com diarréia de bezerras holandesas, de um a 60 dias de idade.

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Fonte: rblvet.

No passado da suinocultura, a gestão de desmame dos leitões envolvia o uso preventivo de antibióticos e metais (cobre e zinco) na dieta. No entanto, após a proibição total de antibióticos na alimentação e a drástica redução nos níveis de incorporação de cobre e zinco pela União Europeia, soluções alternativas, como uso de probióticos, têm sido continuamente exploradas.

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Fonte: agroceres.

Campylobacter é um gênero microbiano de preocupação na avicultura, exemplo de sua ocorrência foi sua detecção na Itália em 82,9% das amostras de frangos (também em suínos e bovinos), com vários isolados apresentando resistência múltipla a antibacterianos (PEZZOTTI, et al., 2003). Na Irlanda, do isolamento de C. jejuni spp de aves, 35,9% eram resistentes a ampicilina, 20,5% a tetraciclina, 17,9% a ciprofloxacina, 10,2% a eritromicina e 2,5% a estreptomicina, sendo 30,7% resistentes a mais de um antibiótico. Na França, detectou-se este patógeno em 71,2% das amostras de excreta coletadas em dois aviários, e em 75% das amostras de comidas presentes em supermercados (DENIS et al., 2001).

Leandro (2010) demostrou que em pintos desafiados com Salmonella enteritidis, o probiótico adicionado na ração proporcionou redução cecal da salmonela. Além disso, a inoculação de probiótico no ovo evitou a colonização do papo e do ceco de pintos desafiados após a eclosão com Salmonella enteritidis, melhorando o peso vivo aos 21 dias de idade.

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Fonte: NFT Alliance.

Pesquisas realizadas em Salmão do Atlântico (Salmo salar) comprovaram que cepas de Vibrio alginolyticus são efetivas, como probióticos, na redução de doenças causadas por Aeromonas salmonicida (Nikoskelainen et al., 2001).

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Fonte: Seafood Brasil.

A crescente preocupação com a seleção de microrganismos resistentes deve-se ao fato dos animais de produção serem considerados reservatórios de várias bactérias potencialmente patogênicas, incluindo Escherichia coli, Salmonella spp., Listeria monocytogenes, Campylobacter spp. e Mycobacterium paratuberculosis. Vários surtos causados pela ingestão de alimentos contaminados com bactérias têm sido associados com produtos de origem animal, especialmente carne e leite. Além disso, a disseminação de patógenos e de genes de resistência pode ocorrer pelas fezes do animal, contaminando o solo e aquíferos.

Conclusão

Existem duas verdades universais: a população do globo terrestre está aumentando e precisaremos abastecê-la com alimentos (Food Security); e os consumidores cada vez mais estão buscando alimentos nutritivos e seguros (Food Safety), livres de resíduos químicos.

No atual cenário produtivo, o setor agropecuário tem utilizado antibióticos como último recurso, isto é, mais para fins terapêuticos e do que profiláticos e as indústrias têm implementado fortes esquemas de análises de risco e gestão da qualidade (APPCC, ISOs, FSSC, etc). Todavia, existe uma tendência universal (com forte influência europeia) em se reduzir (quiçá abolir) o uso de antibióticos e permanecer somente o uso profilático dos probióticos. Será possível? Estudos devem ser cada vez mais conduzidos nessa área.

Qual seria a melhor opção em sua opinião:

  1. Aumentar o rigor da fiscalização do uso de antimicrobianos (humanos e veterinários) e concomitantemente implementar (e melhorar) programas de análises de riscos?
  2. Buscar práticas alternativas, como o uso de probióticos ao invés de antimicrobianos?

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BATISTA, C. G.; COELHO, S. G.; RABELO, E.; LANA, A. M. Q.; CARVALHO, A. U.; REIS, R. B.; SATURNINO, H. M. Desempenho e saúde de bezerras alimentadas com leite sem resíduo de drogas antimicrobianas ou leite de vacas tratadas contra mastite adicionado ou não de probiótico. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, Belo Horizonte, v. 60, n. 1, p. 185 – 191, 2008.

DENIS, M. et al. Campylobacter contamination in french chicken production from farm to consumers. Use of a PCR assay for detection and identification of Campylobacter jejuni and E. coli. Journal of Applied Microbiology, v.91, n.2, p.255-267, 2001.

FAO/WHO. Health and nutritional properties of probiotics in food including powder milk with live lactic acid bacteria. Córdoba FAO/WHO; 2001.

GARCIA, G. R. Caracterização microbiológica e avaliação de uma cepa de Bacillus subtilis no desempenho de bezerros da raça holandesa. 2008. 68f. Tese (Doutorado em Microbiologia Agropecuária) – Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinária – Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita, Jaboticabal.

LEANDRO N. S. M. et al. Probiótico na ração ou inoculado em ovos embrionados. Desempenho de pintos de corte desafiados com Salmonella Enteritidis. R. Bras. Zootec. v.39, n.7, p.1509-1516, 2010.

MAPA, Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Instrução Normativa Nº 13, de 30 de novembro de 2004. Disponível em: MAPA. Acesso em 27 de julho de 2016.

NIKOSKELANEN, S.; SALMINEN, S.; BYLUND, G. et al. Characterization of the properties of human and dairyderived probiotics for prevention of infectious diseases in fish. Applied and Environmental Microbiology, v. 67, n. 6, p. 2430-2435, 2001.

TIMMERMAN, H.M.; MULDER, L.; EVERST, H. et al. Health and grow of veal calves fed milk replacers with or without probiotics. Journal of Dairy Science, Champaing, v. 88, n. 6, p. 2154 – 2165, 2005.

PEZZOTTI, G. et al. Occurrence and resistance to antibiotics of Campylobacter jejuni and Campylobacter coli in animals and meat in northeastern Italy. International Journal of Food Microbiology. v.82, n.3, p.281-287, 2003.

Créditos de imagem: Formularium.

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