Resistência de esporos de "Bacillus cereus" ao processo de secagem por atomização : "Bacillus cereus" spore resistance to the spray drying process for milk powder yield

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Alvarenga, Verônica Ortiz, 1983-
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634766
Resumo: Orientador: Anderson de Souza Sant'Ana
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spelling Resistência de esporos de "Bacillus cereus" ao processo de secagem por atomização : "Bacillus cereus" spore resistance to the spray drying process for milk powder yield"Bacillus cereus" spore resistance to the spray drying process for milk powder yieldHeterogeneidadeMicrobiologia quantitativaEstresse subletalPatógenosHeterogeneityQuantitative microbiologySublethal stressPathogensOrientador: Anderson de Souza Sant'AnaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: Bacillus cereus destaca-se como um micro-organismo patogênico esporulado cuja prevalência em leite e derivados pode ser elevada. Esse micro-organismo é uma preocupação para a indústria láctea pela resistência química e física de seus esporos, e pela capacidade deteriorante e potencial patogênico de diferentes cepas. O processo de secagem por atomização é amplamente utilizado na indústria de laticínios para obtenção de leite em pó, dentre outros produtos. Apesar de não ser aplicado com o objetivo de causar inativação microbiana, no processo secagem por atomização, temperaturas de entrada de ar de até 250 °C podem ser aplicadas para produção de leite e produtos lácteos em pó. Apesar de drásticas, devido à concomitante redução da atividade de água, não foram encontrados relatos sob a inativação de esporos de B. cereus em processos de secagem por atomização. Dessa forma, o objetivo geral desse trabalho foi quantificar o impacto de processos de secagem por atomização em esporos de B. cereus submetidos ou não a condições de estresse subletal antes da secagem. Para isso, primeiramente avaliou-se a sobrevivência de 12 cepas de B. cereus à secagem por atomização em diferentes condições de temperatura de entrada de ar, totalizando 114 experimentos independentes. Posteriormente, avaliou-se o efeito da matriz (leite integral, suspensão de talco e tampão fosfato salino (PBS)) na resistência térmica de três cepas de B. cereus usando-se tubos capilares, totalizando 27 condições de inativação. As condições testadas em tubo capilar tiveram por objetivo determinar a matriz que seria utilizada para comparação na sobrevivência de esporos de B. cereus na secagem por atomização em diferentes condições. Também avaliou-se a tolerância induzida por processos de estresse térmico subletais aplicados antes do processo de secagem, totalizando quatro condições avaliadas: aos tratamentos 1, 2 e 3 foram aplicados choques de calor a diferentes temperaturas (80 °C e 90 °C) com variação nos tempos de exposição de 10 a 30 min; e no tratamento 4 houve a combinação de choque de calor (72 °C/15 s), choque frio a 4 °C/12 h e novo choque de calor a 72 °C/15 s. Os resultados foram expressos em termos de número de reduções decimais (y) causado pelo processo de secagem por atomização. Os experimentos conduzidos no capítulo 2 permitiram concluir que os valores de y variaram de 1,1 a 4,7, com um elevado coeficiente de variação (CV) de 46,1% entre as cepas submetidas aos processos de secagem. Adicionalmente, foi realizada uma análise comparativa do proteoma entre duas cepas (uma sensível (540) e uma resistente (436) ao processo de secagem por atomização, sendo observada uma diferença na densidade de proteínas que serão posteriormente identificadas. Os valores D em tubo capilar variaram em até 3 vezes entre as condições e as cepas estudas. Já os valores z para o tubo capilar e os coeficientes térmicos determinados para o processo de secagem não devem ser comparados e/ou extrapolados, pois são processos com características distintas A aplicação dos tratamentos subletais diminuiu o y das cepas B63 e 540 no processo de secagem por atomização e a sua persistência nas amostras produzidas após o período de estocagem. As populações de esporos submetidas aos 4 tratamentos foram determinadas após 180 dias de estocagem e variaram entre < 1,0 a 4,4 log10 esporos/g de massa seca. Os resultados demonstram que, apesar de não ser um tratamento aplicado ao leite com objetivo de inativar micro-organismos, o processo de secagem por atomização pode causar até 4,7 reduções decimais em esporos de B. cereus. O número de reduções causados é dependente de cepa, do substrato e da temperatura do ar de secagem. Além disso, a exposição de cepas de B. cereus a condições de estresse sub-letal, leva a uma diminuição do número de reduções decimais causados pelo processo de secagem por atomização de até 100%. O presente estudo contribui para o entendimento do impacto da secagem por atomização sobre B. cereus em leite, o que é de suma importância, pois permite a gestão moderna da segurança dos alimentos. A partir do conhecimento do número de reduções decimais causados pela secagem por atomização sobre esporos de B. cereus em leite, a indústria pode estabelecer medidas de controle mais estritas nas etapas de pré-processamento (ordenha e transporte do leite) visando-se, por exemplo, atender aos padrões ou especificações microbiológicas. Já a indústria de alimentos, que usa o leite em pó como matéria-prima para formulação de diversos produtos, pode utilizar estes dados no desenho de processos térmicos visando a obtenção de alimentos seguros e estáveis do ponto de vista microbiológicoAbstract: Bacillus cereus is a pathogenic sporeforming bacteria which is found with high prevalence in milk and other dairy products. This microorganism is of great concern to dairy industry. The pathogenic potential of different strains, its capacity to spoilage the product and the spore resistance to physical and chemical processes are challenges to be overcome. The spray drying process is widely used in dairy industry to obtain powdered milk, among other products. Although spray drying does not intend to cause microbial inactivation, inlet air temperatures of up to 250 °C concomitant to reduced water activity - may cause harm to microbial structures. No reports were found evaluating the inactivation of B. cereus spores in spray drying processes. Thus, the general objective of this work was to evaluate the impact of spray drying processes on B. cereus spore survival. The survival of 12 strains of B. cereus was evaluated by testing different conditions of air inlet temperature during spray drying process. A total of 114 independent experiments were carried out. Also, the effect of the matrix (whole milk, talc suspension and phosphate buffered saline (PBS)) on the thermal resistance of three strains of B. cereus was examined, resulting in 27 inactivation conditions using capillary tubes. These conditions were characterized to determine which matrix could be used for the comparison made in the spray drying experiments. Also, it was evaluated the survival of three strains of B. cereus previously submitted to sub-lethal stress conditions, totaling four conditions evaluated: to treatments 1, 2 and 3 were applied heat shocks at different temperatures (80 °C and 90 °C) with variation in the exposure times from 10 to 30 min; and in treatment 4 there was a combination of heat shock (72 °C/15 s), cold shock at 4 °C/12 h and new heat shock at 72 °C/15 s. The results were expressed in terms of the number of decimal reductions (y) caused by the spray drying process. From results shown in chapter 2, it can be concluded that y values ranged from 1.1 to 4.7, with a high coefficient of variation (CV) of 46.1% among strains submitted to the drying process. Additionally, a comparative analysis between the proteome of two strains (one sensitive (540) and one resistant (436) to the spray drying process) was performed, finding a difference in protein density. Further analysis will be carried out to identify which proteins are being expressed by each strain. These experiments also allowed to choose three strains (one sensible, one intermediary and a resistant to spray drying process), that would be used in experiments reported in chapters 3 and 4. In chapter 3, the z values and the thermal coefficients were determined for both the capillary tube and for spray drying process. They should not be compared and/or extrapolated, since they are processes with different characteristics. In chapter 4, the application of the sub-lethal treatments decreased the ? of B63 and 540 strains to the spray drying process and their persistence in the samples produced after the storage period. The spore populations submitted to the 4 treatments were determined after 180 days of storage and ranged from <1.0 to 4.4 log10 spores / g dry mass. The results demonstrate that although it is not a treatment applied to milk in order to inactivate microorganisms, the spray-drying process can cause up to 4.7 decimal reductions in B. cereus spores. The number of reductions caused is dependent on strain, substrate and drying air temperature. In addition, exposure of B. cereus strains to sub-lethal stress conditions leads to a decrease in the number of decimal reductions caused by the spray-drying process up to 100%. The present study contributes to the understanding of the impact of spray drying on B. cereus in milk. This understanding is of paramount importance as it allows the modern management of food safety. From the knowledge of the number of decimal reductions caused by spray drying on B. cereus spores in milk, the industry can establish tougher measures in the pre-processing stages (milking and milk transport) by meet microbiological standards or specifications. The food industry, which uses powdered milk as a raw material for the formulation of several products, can use this data in the design of thermal processes in order to obtain safe and stable food from a microbiological point of viewDoutoradoCiência de AlimentosDoutora em Ciência de AlimentosCNPQ140335/2014-5CAPESFAEPEX[s.n.]Sant'Ana, Anderson de Souza, 1979-Augusto, Pedro Esteves DuartePinto, Uelinton ManoelKurozawa, Louise EmyCorassin, Carlos HumbertoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia de AlimentosPrograma de Pós-Graduação em Ciência de AlimentosUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASAlvarenga, Verônica Ortiz, 1983-20172017-09-14T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (168 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634766ALVARENGA, Verônica Ortiz. Resistência de esporos de "Bacillus cereus" ao processo de secagem por atomização: "Bacillus cereus" spore resistance to the spray drying process for milk powder yield. 2017. 1 recurso online (168 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634766. 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