Avaliação da fermentação sequencial de bactérias ácido lácticas e propiônicas para a produção biotecnológica de metabólitos conservantes para discos de pizza

Abstract

A deterioração microbiológica por fungos e bactérias representa um dos principais desafios na indústria de produtos panificados, sendo tradicionalmente controlada por conservantes sintéticos, como sorbatos e propionatos; entretanto, a crescente demanda por ingredientes naturais tem impulsionado o desenvolvimento de estratégias de bioconservação, nas quais fermentados obtidos por culturas microbianas emergem como alternativa promissora para a produção de compostos antimicrobianos. Este estudo avaliou a produção de ácidos orgânicos por monoculturas de bactérias ácido propiônicas e por co-culturas de bactérias ácido lácticas e propiônicas, utilizando farinha de trigo como substrato, bem como o potencial conservante desses fermentados em aplicação tecnológica. Os ácidos orgânicos foram quantificados por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC), e a atividade antimicrobiana foi determinada por testes de vida de prateleira em discos de pizza, comparando diferentes concentrações e formas de incorporação dos fermentados a um controle sem conservante e a um tratamento com propionato sintético. As concentrações de ácido propiônico variaram de abaixo do limite de quantificação (<LQ) até 4,01 g/L; de modo geral, as monoculturas apresentaram maior produção desse ácido, associada a menor variabilidade entre os fermentados, enquanto as co-culturas exibiram maior dispersão, evidenciando a influência das interações microbianas e das condições de processo sobre o direcionamento metabólico. Fermentados com maior teor de ácido propiônico proporcionaram maior extensão da vida de prateleira, com aumento superior a 329% em relação ao disco de pizza contendo propionato sintético, destacando-se a incorporação direta na massa dos discos de pizza, na concentração de 20% de fermentado liofilizado (base farinha), como a estratégia tecnologicamente mais eficaz. Os resultados demonstram a viabilidade do uso de fermentados de farinha de trigo como alternativa natural ao propionato sintético na conservação de produtos panificados, ressaltando a importância da otimização das condições de processo para maximizar a produção de ácido propiônico e garantir a padronização do desempenho conservante.

Abstract: Microbial spoilage caused by fungi and bacteria represents a major challenge in the bakery industry and is traditionally controlled using synthetic preservatives such as sorbates and propionates; however, the growing demand for natural ingredients has driven the development of biopreservation strategies, in which fermented substrates obtained from microbial cultures emerge as a promising alternative for the production of antimicrobial compounds. This study evaluated the production of organic acids by monocultures of propionic acid bacteria and co-cultures of lactic acid bacteria and propionic acid bacteria using wheat flour as substrate, as well as the preservative potential of these fermentates in a technological application. Organic acids were quantified by high-performance liquid chromatography (HPLC), and antimicrobial activity was assessed through shelf-life tests using pizza discs, comparing different concentrations and incorporation methods of the fermentates with a preservative-free control and a treatment containing synthetic propionate. Propionic acid concentrations ranged from below the limit of quantification (<LQ) to 4.01 g/L; overall, monocultures showed higher production of this acid with lower variability among fermentates, whereas co-cultures exhibited greater variability, highlighting the influence of microbial interactions and process conditions on metabolic pathways. Fermentates with higher propionic acid content led to an extended shelf life, with an increase of more than 329% compared to pizza discs containing synthetic propionate, with direct incorporation into the dough at a concentration of 20% freeze-dried fermentate (flour basis) being the most technologically effective strategy. These results demonstrate the feasibility of using wheat flour fermentates as a natural alternative to synthetic propionate in the preservation of bakery products, emphasizing the need for process optimization to maximize propionic acid production and ensure consistent preservative performance.