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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.9.2022.tde-29072022-204218
Documento
Autor
Nombre completo
Igor Ucella Dantas de Medeiros
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2022
Director
Tribunal
Saad, Susana Marta Isay (Presidente)
Maia, Juliana Kelly da Silva
Martinis, Elaine Cristina Pereira de
Neves, Carla Taddei de Castro
Título en portugués
Aplicação do subproduto de caju (Anacardium occidentale) em leite fermentado probiótico: compostos bioativos, avaliação de grupos bacterianos no armazenamento, digestão e impacto na microbiota intestinal
Palabras clave en portugués
Fitoquímicos
Frutas tropicais
Microbiota intestinal
Prebióticos
Probióticos
Resíduos agroindustriais
Resumen en portugués
Subprodutos de polpa de frutas têm despertado interesse na pesquisa como substratos potencialmente funcionais aplicados em leites fermentados probióticos somando benefícios adicionais das fibras e dos compostos fenólicos. Nesse contexto, o caju (Anacardium occidentale) forma grande quantidade de fibras residuais após processamento agroindustrial com elevado potencial de utilização em novos alimentos. Objetivou-se avaliar aspectos físico-químicos do subproduto do caju desidratado (SC), aplicá-lo em formulação de leite fermentado com probiótico e starter pré-selecionados, avaliar aspectos físicoquímicos, viabilidade, sobrevivência dos microrganismos, assim como o impacto das formulações na microbiota intestinal. O subproduto de caju fresco foi desidratado para se obter o SC. Para selecionar microrganismos das formulações de leite fermentado, a variação de população (Δ) em até 48horas de fermentação de 13cepas (Lactobacillus spp., Limosilactibacillus spp., Lacticaseibacillus spp., Bifidobacterium spp. ou Streptococcus thermophilus) foi avaliada em caldo MRS com 1% de SC. Uma cepa probiótica e starter mais adaptadas foram usadas em leites fermentados para as formulações Teste (FT, com SC) e Controle (FC, sem SC). Parâmetros funcionais e viabilidade das cepas em FT e FC foram avaliados durante armazenamento a 4oC por até 28dias. Para a avaliação da sobrevivência das cepas incorporadas às formulações, a FT e a FC foram submetidas às condições gastrointestinais (GI) em modelo de simulação estático e dinâmico, este em Simulador do Ecossistema Microbiano Humano (SEMH®). No SEMH®, grupos bacterianos da microbiota intestinal foram quantificados utilizando técnicas dependente (ágar seletivo) e independente de cultivo (qPCR, pré-tratado com propidium monoazide). Foram, ainda, determinados compostos fenólicos, atividade antioxidante e composição de ácidos graxos nosreatores do cólon ascendente. O SC apresentou 63% de fibras insolúveis e 8,7% de solúveis, ácido graxo linolênico (2,0%), linoleico (3,3%) e oleico (48,1%). Compostos fenólicos totais (CFT) foram 486,6 equivalentes de ácido gálico (EAG)/100 g, evidenciando ácido siríngico (146,8mg/100 g) e ácido elágico (122mg/100g) além de elevada atividade antioxidante (AA), com 89% de inibição de DPPH· e IC50DPPH de 1,16mg/mL. Cepa probiótica Lacticaseibacillus paracasei subsp. paracasei F-19® se destacou quanto ao potencial fermentativo no SC (>2,5logUFC/mL para 24 e 48). S. thermophilus ST-M6® apresentou 48 de 3,7 log UFC/ mL (superior às demais starters). Comparado à FC, a FT apresentou maior conteúdo de fibras insolúveis (1,78g/100 g), presença de ácido linolênico (8,6µg/g), além de valores superiores de CFT (>2200 mg EAG/100 g) e AA (>66% de inibição de DPPH·) durante todo o armazenamento. Ambas as formulações apresentaram tendência à acidificação progressiva (> 1,4 g ácido láctico/100 mL) e diminuição do pH (< 4,0). As cepas adicionadas em ambas as formulações tiveram viabilidade alta durante armazenamento (>8,0logUFC/mL). Durante a simulação das condições GI em modelo estático, a cepa F-19® na FT apresentou população >6,0logUFC/mL na fase estomacal em todos os dias de armazenamento, assim como uma melhor recuperação após a fase entérica II nos dias 7 e 28 (>4,5log UFC/mL). Por outro lado, a FC apresentou melhores resultados de sobrevivência da F-19® na simulação em modelo dinâmico SEMH® (5,8 e 7,0logUFC/mL, respectivamente após fases gástrica e entérica). A técnica de semeadura em ágar revelou um aumento significativo (p<0,01) da população de Lactobacillus spp. apenas durante a administração da FT no SEMH®. Por outro lado, por qPCR, ambos tratamentos obtiveram aumento (p<0,01) para F-19® (↑40%), Lactobacillusspp. (↑20%), Bifidobacterium spp. (↑7%) e Actinobacteria (↑20%). Foi observada diminuição (p<0,01) para Clostridium cluster I (↓18%) e γ-Proteobacteria (↓12% somente para FC). Mesmo após a finalização dos tratamentos certa resiliência à manutenção de valores altos para L. paracasei e baixos para Clostridium cluster I e γ-Proteobacteria foram observados. Uma inversão na proporção Firmicutes e Bacteroidetes também foi observada pós-tratamento com FC. A presença de FT nosreatores incrementou (p<0,01) em CFT (61,7mgEAG/100g) e AA (39,3% de inibição de DPPH·) e presença de ácido rumênico e linolênico. Conclui-se que o SC resultou em boa viabilidade de L. paracasei F-19® em leite fermentado, além de acrescer atividade antioxidante e compostos fenólicos. Abre-se caminho para que a associação subproduto de caju e probiótico (F-19®) no leite fermentado formulado seja um simbiótico sinérgico, com posterior avaliação em ensaios clínicos para verificar benefícios mais consistentes à saúde do hospedeiro.
Título en inglés
Application of cashew (Anacardium occidentale) by-product in probiotic fermented milk: bioactive compounds, evaluation of bacterial groups during storage, digestion and impact on the intestinal microbiota
Palabras clave en inglés
Agro-industrial waste
Intestinal microbiota
Phytochemicals
Prebiotics
Probiotics
Tropical fruits
Resumen en inglés
Fruit by-products have aroused interest in research as potentially functional substrates in the formulation of probiotic fermented milks by adding benefits from fiber and phenolic compounds. In this context, cashew (Anacardium occidentale) forms a large amount of residual fibers after agroindustry processing with high potential for use in new foods. This thesis aimed to evaluate physicochemical aspects of the dehydrated cashew by-product (CBP), apply it in fermented milk formulations with pre-selected probiotics and starters, evaluate physicochemical aspects, viability and survival of microorganisms as well as the impact of the formulations on the intestinal microbiota. Fresh cashew by-product was dehydrated to obtain CBP. As for the selection of microorganisms for the formulation of fermented milk, the population variation (Δ) within 48 hours of fermentation of 13 strains (Lactobacillus spp., Limosilactibacillus spp., Lacticaseibacillus spp., Bifidobacterium spp. or Streptococcus thermophilus) was evaluated in MRS broth with 1% CBP. A more adapted probiotic and starter strain were used in fermented milks for the Test (TF, with CBP) and the Control (CF, without CBP) Formulations. Functional parameters and the viability and of strains in TF and CF were evaluated in storage at 4° C during 28 days. The survival of the strains into the formulations were accessed in gastrointestinal (GI) conditions in a static and a dynamic GI model, the latter using a Simulator of the Human Intestinal Microbial Ecosystem (SHIME®). In the dynamic model, bacterial groups of the intestinal microbiota were quantified using dependent (selective agar) and culture-independent (qPCR, pretreated with propidium monoazide). Phenolic compounds, antioxidant activity, and fatty acid composition in the ascending colon reactors were also determined. CBP presented 63% and 8,7%, respectively, of insoluble and soluble fibers and the fatty acids linolenic (2.0%), linoleic (3.3%), and oleic (48.1%) acids. Total phenolic compounds (TPC) were 486.6 gallic acid equivalents (AGE)/100 g, evidencind syringic acid (146.8mg/100g), ellagic acid (122mg/100g) as well high antioxidant activity (AA) (89% inhibition of DPPH· and IC50DPPH of 1.16mg/mL). The probiotic strain Lacticaseibacillus paracasei subsp. paracasei F-19® stood out in terms of CBP fermentation potential (>2.5log CFU/mL in 24 and 48). Streptococcus thermophilus ST-M6® had Δ48 of 3.7logCFU/mL (superior to the other starters). Compared to CF, TF had a higher content of insoluble fibers (1.8g/100 g), linolenic acid (8.6µg/g), higher values of TPC (>2200 mg AGE/100 g) and AA (>66% DPPH· inhibition) throughout storage. Both formulations tended to progressively acidify (>1.4g lactic acid/100 mL) and decrease in pH (<4.0). The strains added to both formulations had high viability during storage (>8.0log CFU/mL). Throughout the GI simulation conditions in static model, the F-19® strain in the TF showed populations above 6.0 logCFU/mL in the stomach phase on all days of storage, as well as a better recovery after the enteric phase II on days 7 and 28 (>4.5 log CFU/mL). Oppositely, CF presented better survival results for F-19® in the SHIME® dynamic model simulation (5.8 and 7.0log CFU/mL, respectively, after the gastric and the enteric phases). The agar conventional technique revealed a significant increase (p<0.01) in the population of Lactobacillus spp. only during the administration of TF in SHIME®. However, by qPCR, both treatments (FC and FT) increased (p<0,01) for F-19® ( ↑40%), Lactobacillus spp. (↑20), Bifidobacteriumspp. (↑7%) and Actinobacteria (↑20). A decrease (p<0.01) was also observed toClostridiumcluster I (↓18%) and γ-Proteobacteria (↑12% only for CF). After the completion of treatment with FC and FT in SHIME®, some resilience to the maintenance of high values for L. paracasei and low values for Clostridium cluster I and γ-Proteobacteria were observed. An inversion in the Firmicutes and Bacteroidetes values was also observed after CF treatment. Moreover, the presence of TF in SHIME® showed an increase (p<0.01) in CFT (61.7mg EAG/100g) and AA (39.3% inhibition of DPPH·), in addition to the presence of rumenic acid and linolenic acid. It is concluded that the dehydrated cashew by-product resulted in good viability of L. paracasei F-19® in fermented milk and increasing antioxidant activity and phenolic compounds as well. This opens the way for this association of cashew by-product and probiotic (F-19®) in formulated fermented milk to be a synergistic synbiotic. Butstill is need further investigation in clinical trials to attest relevant benefits to the host's health.
 
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Fecha de Publicación
2022-08-22
 
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