Fermentação de Lactobacillus plantarum em soro de tofu para produção de exopolissacarídeos

Abstract

Os alimentos funcionais podem trazer benefícios fisiológicos específicos, além da propriedade de alimentar e nutrir, graças à presença de ingredientes fisiologicamente saudáveis, como os probióticos e prebióticos. Dentre os probióticos está o Lactobacillus plantarum, que pertence ao grupo das bactérias ácido láticas (BAL). A obtenção de energia desses microrganismos ocorre pela fermentação de carboidratos produzindo ácido lático, e também exopolissacarídeos (EPS) no meio de cultivo. Os EPS apresentam aplicações tecnológicas consideráveis, que se destacam em setores da indústria de alimentos, sendo amplamente utilizados por suas propriedades prebióticas. Para explorar a obtenção dos EPS foi estabelecido um processo de produção de biomassa de L. plantarum em biorreator Airlift com controle das variáveis de processo, que permitiu a padronização dos EPS obtidos. O cultivo foi realizado em dois substratos líquidos, meio MRS e soro de tofu suplementado (STS), inoculado em um escalonamento de 10% do volume final. Para concentração dos EPS empregou-se a técnica de nanofiltração e para a separação foi realizada precipitação com etanol. O cultivo controlado em biorreator permitiu obter um rendimento em biomassa de 2,7 g.L-1 e 3,2 g.L-1, de EPS de 210 mg.L-1 e 350 mg.L-1 nos meios MRS e STS, respectivamente. No processo de nanofiltração a 35 °C e 6 bar foi obtido o extrato concentrado no final do processo com FRV 4,0 e aumento de 80 % dos teores de EPS presentes no concentrado. Verificou-se que a maior parte da resistência ao fluxo foi causada pela camada polarizada de 59,37 %, seguida da resistência pela membrana de 39,8 %, enquanto a resistência devido ao fouling foi responsável por apenas 0,83 % da resistência total. Verificou-se que a utilização de soro de tofu incrementou a produção de EPS e a nanofiltração foi eficiente para a concentração de compostos prebióticos a partir do cultivo de L. plantarum.

Functional foods can have specific physiological benefits, in addition to the property of feed and nurture, thanks to the presence of physiologically healthy ingredients, such as prebiotics and probiotics. Among the probiotic ones is Lactobacillus plantarum, a bacteria belonging to lactic acid bacteria (LAB) group. In these microorganisms, energy obtention happens by fermenting carbohydrates into lactic acid and exopolysaccharides (EPS) on culture media. EPS present considerable technological applications that stand out in food industry, being widely used for its prebiotic properties. In order to explore EPS obtention a biomass production process for L. plantarum was set up in an airlift bioreactor, with process control, allowing EPS production standardization. Cultivation was performed in two liquid substrates, MRS medium and supplemented tofu whey (STS), inoculated in a scaling of 10% of the final volume. For EPS concentration, a nanofiltration technique was used and for separation ethanol precipitation was used. Controlled cultivation in bioreactor allowed for yield values of 2.7 g.L-1 and 3.2 g.L-1 (biomass) and 210 mg.L-1 and 350 mg.L-1 (EPS) in MRS and STS, respectively. At the end of the nanofiltration process at 35°C and 6 bar, a concentrated extract was obtained with VRF 4.0 and an 80 % increase on EPS content. It was verified that most of flow resistance was caused by the polarized layer (59.37 %), followed by membrane resistance (39.8 %), while fouling resistance was responsible for only 0.38% of total resistance. Thus, it was observed that supplemented tofu serum increased EPS production and nanofiltration process was efficient for concentration of these prebiotic compounds from L. plantarum culture media.