Estudo da diversidade microbiana em queijo colonial artesanal através da metataxonômica e caracterização de potenciais cepas probióticas

Abstract

O queijo colonial artesanal (QCA) é um produto elaborado por métodos tradicionais, a partir do leite cru, com valorização territorial, regional ou cultural. A composição da matéria prima é o principal fator que dá as características de aroma e sabor ao queijo, principalmente devido a sua diversidade microbiológica. A microbiota deste produto pode ser avaliada por métodos clássicos ou por métodos independentes de cultura, como a metataxonômica, a partir do gene 16s rRNA e para bactérias e o espaço intergênico ITS para fungos. Os principais microrganismos encontrados no QCA são bactérias ácido láticas (BAL), que podem apresentar potencial funcional e/ou tecnológico, sendo algumas delas consideradas potenciais probióticas. Os probióticos são microrganismos que fornecem um benefício a aquele que os ingere em quantidades adequadas, atuando principalmente na melhora do trato gastrointestinal. No entanto, cepas específicas fornecem benefícios diferentes, sendo necessários estudos de avaliação das propriedades benéficas e de segurança individuais. Poucas informações sobre QCA e sua microbiota são encontradas na literatura, dessa forma, esta pesquisa tem a finalidade de avaliar a diversidade microbiana presente em QCA ao longo da maturação através da abordagem metataxonômica, bioquímica e realizar a identificação e caracterização de cepas potencialmente probióticas. O capítulo 1 traz uma revisão na literatura, abordando os principais tópicos sobre queijos, incluindo sua composição química, alterações durante a maturação, principais microrganismos encontrados e formas de detecção. Também foram abordadas informações referentes a microrganismos probióticos e os requisitos para sua classificação. O capítulo 2 aborda a ecologia microbiana e composição física e química do QCA a partir da realização de análises metataxonômicas, microbiológicas, físico-químicas, perfil de ácidos graxos, composição de ácidos orgânicos e compostos voláteis em amostras com 1, 7, 14 e 21 dias de maturação, durante o verão e inverno. As análises metataxonômicas revelaram a presença de 33 famílias de bactérias, com predomínio de Streptococcaceae e Enterobacteriaceae. Também foram encontradas 18 famílias de fungos, com predomínio de leveduras, variando suas espécies de acordo com a estação analisada. O perfil de ácidos graxos dos queijos mostrou elevadas concentrações de ácidos graxos insaturados, de cadeia curta e CLA, obtendo melhores valores nutricionais nas amostras de verão. O ácido lático seguido do ácido acético/butírico foram encontrados com as maiores concentrações, principalmente nos queijos de inverno. Os queijos de verão, apresentaram maior variação dos compostos voláteis, com maiores concentrações de álcoois e ácidos carboxílicos. Estes dados contribuem para uma melhor descrição dos padrões de identidade e qualidade do QCA, possibilitando maiores discussões a respeito do produto. Por fim, o capítulo 3 aborda a avaliação de BAL isoladas do QCA, a fim de caracterizá-las como potenciais probióticos. Foram realizadas análises de identificação fenotípica e por metataxonômica de 10 cepas isoladas, avaliação da potencial colonização no hospedeiro a partir de análises de auto-agregação, hidrofobicidade e digestão simulada. Também foram avaliadas a segurança e potencialidade tecnológica por meio de produção de hemolisina, gelatinase, lipase, mucinase e susceptibilidade a antimicrobianos. Todos os isolados apresentaram boa capacidade de adesão ao hospedeiro, ausência de produção de enzimas consideradas fatores de virulência, sensíveis a pelo menos duas classes de antimicrobianos e 2 isolados apresentaram atividade proteolítica. Os resultados confirmaram que todas as 10 cepas apresentam potencial de serem consideradas probióticas, sendo 3 consideradas com maior potencial. De forma geral, conclui-se que o QCA apresenta uma rica composição microbiológica e bioquímica, com a presença de BAL com potencial probiótico.

Abstract: Artisanal colonial cheese (ACC) is a product made using traditional methods, from raw milk, with territorial, regional, or cultural value. The composition of the raw material is the main factor that gives the cheese its aroma and flavor characteristics, mainly due to its microbiological diversity. The microbiota of this product can be evaluated by classical methods or by culture-independent methods, such as metataxonomics, based on the 16s rRNA gene and for bacteria and the ITS intergenic space for fungi. The main microorganisms found in ACC are lactic acid bacteria (LAB), which may have functional and/or technological potential, with some of them considered potential probiotics. Probiotics are microorganisms that provide a benefit to those who ingest them in adequate quantities, acting mainly to improve the gastrointestinal tract. However, specific strains provide different benefits, requiring studies to evaluate individual beneficial and safety properties. Low information about ACC and its microbiota is found in the literature, therefore, this research aims to evaluate the microbial diversity present in ACC throughout maturation through metataxonomic and biochemical approaches and to identify and characterize potentially probiotic strains. Chapter 1 provides a literature review, covering the main topics about cheeses, including their chemical composition, changes during maturation, main microorganisms found, and methods of detection. Information regarding probiotic microorganisms and the requirements for their classification were also covered. Chapter 2 addresses the microbial ecology and physical and chemical composition of the ACC by carrying out metataxonomic, microbiological, physical-chemical analyses, fatty acid profile, composition of organic acids, and volatile compounds in samples with 1, 7, 14, and 21 ripening days, during summer and winter. Metataxonomic analyses revealed the presence of 33 families of bacteria, with a predominance of Streptococcaceae and Enterobacteriaceae. 18 families of fungi were also found, with a predominance of yeast, their species varying according to the season analyzed. The fatty acid profile of the cheeses presented high concentrations of unsaturated fatty acids, short-chain fatty acids, and Conjugated Linoleic Acid, obtaining better nutritional values in summer samples. Lactic acid followed by acetic/butyric acid were found in the highest concentrations, especially in winter cheeses. Summer cheeses exhibited greater variation in volatile compounds, with higher concentrations of alcohols and carboxylic acids. This data contributes to a better description of the ACC's identity and quality standards, enabling greater discussions about the product. Finally, chapter 3 addresses the evaluation of LAB isolated from the ACC, in order to characterize them as potential probiotics. Phenotypic and metataxonomic identification analyses of 10 isolated strains were carried out, evaluation of potential colonization in the host based on analyses of auto-aggregation, hydrophobicity, and simulated digestion. Safety and technological potential were also evaluated through the production of hemolysin, gelatinase, lipase, mucinase, and susceptibility to antimicrobials. All isolates indicated good ability to adhere to the host, lack of production of enzymes considered virulence factors, sensitive to at least two classes and antimicrobials and 2 isolates showed proteolytic activity. The results confirmed that all 10 strains have the potential to be considered probiotics, with 3 being considered the best isolates. In general, it is concluded that ACC has a rich microbiological and biochemical composition, with the presence of LAB with probiotic potential.