SUPLEMENTAÇÃO DE SORO DE LEITE COM EXTRATO DE LEVEDURA PARA PRODUÇÃO DE ÁCIDO LÁTICO POR FERMENTAÇÃO COM CULTURA MISTA DE
BACTÉRIAS LÁTICAS
MARCELA RODRIGUES AIRES1, CAROLINA LILIBETH CARVALHO DE PINHO1, SAMUEL MORAIS LIRA1, CAROLINE ELIZA SGARBOSA DE OLIVEIRA1, WESKLEY DA SILVA
COTRIM2.
1Graduando em Engenharia de Alimentos; Instituto de Ciências Exatas e da Terra; Campus Universitário do Araguaia; Universidade Federal de Mato Grosso.
2Professor do curso de Engenharia de Alimentos; Instituto de Ciências Exatas e da Terra; Campus Universitário do Araguaia; Universidade Federal de Mato Grosso.
RESUMO: Visando estudar a utilização do extrato de levedura como suplemento em soro de
leite para produção de acido láctico, foi montado um experimento com três níveis de suplementação com extrato de levedura liofilizado nas concentrações 0%, 2% e 4%. Avaliou-se o teor de ácido lático produzido e o pH. A amostra suplementada com 4% de extrato de levedura se mostrou mais eficiente na produção de ácido lático, com um aumento de 54% quando comparado ao tratamento controle. A amostra com 2% de extrato de levedura apresentou incremento de 36% na produção de ácido lático, não diferindo daquela com 4% de suplementação. A suplementação de soro de leite com extrato de levedura contribuiu significativamente para o aumento na produção de ácido lático.
Palavras-chave: soro de leite, extrato de levedura, ácido láctico. INTRODUÇÃO
A produção de ácido lático, por via biotecnológica, tem recebido grandes investimentos em pesquisa e desenvolvimento, por se tratar de um produto com ampla aplicação no segmento industrial, sendo consumido principalmente pela indústria alimentícia, química, de cosméticos e farmacêutica. Soma-se a isso o crescimento da demanda do ácido lático para produção de polímeros ácido poliláticos (PLA), de natureza biodegradável e biocompatível os quais podem substituir os derivados do petróleo na produção de plásticos (ABDEL-RAHMAN et al., 2013).
O ácido lático pode ser obtido tanto pela ação fermentativa, quanto por síntese química. Porém, os processos fermentativos são mais vantajosos uma vez que possibilitam a utilização de substratos renováveis e de baixo custo, são operados em baixas temperaturas e possibilitam a obtenção das formas D ou L do ácido lático oticamente puro (SILVA e MANCILHA, 1991; NGUYEN et al., 2013; ABDEL-RAHMAN et al., 2013).
De acordo com ABDEL-RAHMAN et al. (2013), os principais custos associados com a produção do ácido lático devem-se ao substrato de fermentação utilizado, geralmente um carboidrato simples e uma fonte de nitrogênio. O uso de fontes purificadas de carboidratos e nitrogênio torna quase proibitivo a operação do processo, sendo necessário o uso de fontes alternativas, de baixo custo. Diversos trabalhos têm sido realizados demonstrando a viabilidade do uso de substratos de baixo custo ou mesmo oriundos de descarte de outras indústrias. Uma gama de carboidratos, incluindo amidos e biomassa lignocelulósica, apresentam potencial para uso como substrato na produção do ácido lático (VINK et al., 2007; LITCHFIELD, 1996). Outro potencial candidato a substrato de fermentação é o glicerol, o qual tem sido produzido em grande quantidade nos processos de obtenção do biodiesel (KISHIMOTO, 2008; MAZUMDAR et al., 2013). Por último, mas não menos importante, temos os derivados da indústria de laticínios, especialmente o soro de leite. O soro de leite apresenta como vantagem, em relação aos demais substratos, composição rica em lactose, proteínas, gorduras, vitaminas e sais minerais, atendendo a maioria dos
requisitos nutricionais dos micro-organismos fermentadores, especialmente LAB (PANESAR et al., 2007).
Entretanto, para atender as necessidades nutricionais das LAB, ainda é necessária a suplementação do meio com fonte de aminoácidos e vitaminas lipossolúveis, uma vez que as mesmas não produzem quantidades suficientes de enzimas proteolíticas (ABDEL-RAHMAN et al., 2013). Dessa forma, alguns autores sugerem que o uso combinado de fontes baratas de carbono com fontes de nitrogênio são uma excelente alternativa para garantir o fornecimento dos requisitos nutricionais dos micro-organismos fermentadores. Os resíduos industriais com maior potencial para produção de ácido lático são soro de leite, extrato de levedura oriunda de fermentação alcoólica, vinhaça e água de maceração de milho (PAULI e FITZPATRICK, 2002; SCHEPERS et al., 2002; FITZPATRICK et al., 2003; RIVAS et al., 2004; SCHEPERS et al., 2006; DJUKIC-VUKOVIC et al., 2012).
Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de uso de extrato de levedura Saccharomyces cerevisiae, obtido da fermentação alcoólica, como suplemento em soro de leite para a produção de ácido láctico.
MATERIAL E MÉTODOS
Os grãos de milho, açúcar mascavo e leite pasteurizado foram adquiridos no comercio local de Barra do Garças - MT, e levados para o Laboratório de Processos Bioquímicos Industriais, no campus Universitário do Araguaia, da Universidade Federal de Mato Grosso.
O extrato de levedura foi obtido a partir da fermentação alcoólica de uma solução de açúcar mascavo, preparada da seguinte forma: Em um barril de fermentação foi preparado 4500g de uma solução com água destilada e açúcar mascavo a 15% (m/m). A partir dessa solução, foi preparada por diluição, 750 g de solução a 5% (m/m), adicionando a esta 37,5 g de levedura Saccharomyces cerevisiae. Esta solução contendo a levedura, denominada meio de cultura, foi fermentada por cerca de 1 h a 30°C, sob agitação a 3500 rpm, em incubadora Shaker, SOLAB, modelo SL 222. Em seguida, o meio de cultura foi transferido para o barril de fermentação, contendo a solução de açúcar mascavo a 15%. O mosto assim preparado foi mantido a 30ºC, por 48 h, para que ocorresse a fermentação. O produto da fermentação alcoólica foi centrifugado a 3500 rpm por 30 min em centrífuga marca EXCELSA ® II, modelo 206 BL. Após a centrifugação, o sobrenadante foi descartado e o precipitado ressuspendido com água ultra pura e centrifugado novamente. Novamente descartou-se o sobrenadante. O precipitado foi então transferido para frascos de vidro e congelados a -20ºC em freezer marca FRICON, modelo HDE-503 11, durante 24 h. O material congelado foi então submetido a liofilização por 24h em liofilizado marca LIOTOP, modelo LIOFILIZADOR L202.
O inóculo de bactérias láticas foi preparado com leite integral aquecido a 45ºC, no qual se adicionou a cultura mista de Lactobacillus acidophilus LA-5, Bifidobacterium BB-12 e
Streptococcus thermophilus, conforme recomendação do fabricante. O mesmo foi mantido
em estufa bacteriológica, a 45°C, por 1 hora.
O soro de leite foi preparado no momento do uso pela adição da enzima quimosina (Aspergillus niger var. awamori) em leite pasteurizado, a 45ºC, para coagulação. O coágulo foi filtrado em peneiras de malha fina, obtendo o soro de leite.
O meio de fermentação foi preparado pela adição de extrato de levedura ao soro de leite conforme Amrane e Prigent (1998) e Wood e Holzapfel (1995). As concentrações de extrato de levedura adicionada ao soro de leite foram determinadas pelo Teor de Sólidos Solúveis (TSS) presentes no soro. A análise foi realizada segundo as Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz (2008). Em três erlenmeyers de 1000 mL foram adicionados 370 mL de soro de leite. Em seguida foram adicionadas quantidades suficientes de extrato de levedura liofilizado para se obter concentrações de 0%, 2% e 4%. A cada um dos tratamentos adicionou-se 30 mL de inóculo previamente preparado. Os erlenmeyers foram então mantidos em incubadora Shaker a 45°C, durante seis horas para que ocorresse a
fermentação. Amostras do meio de fermentação foram coletadas nos tempos 0, 30, 60, 120 e 360 minutos para determinação da acidez titulável e pH. As análises físico-químicas foram realizadas segundo os procedimentos analíticos do Instituto Adolfo Lutz (2008).
Adotou-se o delineamento inteiramente casualizado (DIC), com três tratamentos e três repetições. Não foram avaliados efeitos do tempo no processo. A análise de variância e teste de Tukey (α=0,05) foi realizada mediante uso do software R, versão 3.0.2.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Tabela 1 apresenta os teores de ácido lático (%) para cada tratamento em cinco diferentes tempos de processo.
Tabela 1. Teor de ácido lático (%) para diferentes níveis de suplementação do soro de leite com extrato liofilizado de levedura obtido por fermentação alcoólica, em cinco diferentes tempos.
Tempo
(min)
0%
2%
4%
Média
±DP
Média
±DP
Média
±DP
0
18,67
1,21
17,90
0,91
17,63
1,64
30
19,21
1,21
20,53
2,08
19,21
3,28
60
20,00
1,99
26,31
2,41
23,16
6,57
120
23,15
0,46
33,42
5,13
32,10
7,91
360
30,79
a5,18
41,84
ab3,35
47,37
b6,84
Médias seguidas por letras iguais, na mesma linha, não diferem entre si a 5% de probabilidade pelo teste de Tukey.
DP: Desvio padrão.
Até o tempo 120 minutos não foram observadas diferenças significativas (p>0,05), por análise de variância, entre os três tratamentos. No tempo 360 minutos, observou-se que o tratamento suplementado com 4% de extrato de levedura foi cerca de 54% maior que o tratamento controle (0%) (p<0,05). Também foi observada diferença significativa (0<0,05) entre o tratamento controle e o tratamento 2%, onde foi observado incremento de cerca de 36% na produção de ácido lático nas amostras suplementadas com extrato de levedura. Não foi observada diferença significativa entre os tratamentos com 2% e 4% de suplementação com extrato de levedura. Tais resultados estão coerentes com aqueles observados por Araújo et al. (2014), onde a suplementação do soro de leite com extrato de levedura causou um aumento de cerca de 17% na produção de ácido lático. Esses resultados evidenciam que o extrato de levedura foi capaz de fornecer os nutrientes ausentes, ou em quantidades limitadas, no soro de leite, permitindo assim uma maior produtividade. De fato, Yamada et al. (2003) dão conta que o extrato de levedura é rico em aminoácidos essenciais. Além disso, o extrato de levedura também é boa fonte de vitaminas, especialmente aquelas do complexo B, necessárias ao metabolismo das bactérias láticas.
Também foram coletados dados da variação do pH, ao longo do tempo, para os três tratamentos (Figura 2). Como era esperado, o tratamento controle (0%) apresentou uma curva de queda de pH muito menos pronunciada que os tratamentos suplementados com o extrato de levedura. E da mesma forma que para o teor de ácido lático, não foram observadas diferenças significativas (p>0,05) de pH entre os tratamentos 2% e 4%.
Figura 2. Valores de pH medidos durante a produção de ácido láctico a partir de soro de leite suplementado com diferentes concentrações de extrato de levedura..
CONCLUSÃO
A suplementação do soro de leite com extrato de levedura contribuiu significativamente para o aumento na produção de ácido láctico. Porém, suplementação superior a 2% não parece contribuir para o incremento na produção de ácido lático.
REFERÊNCIAS
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pH X TEMPO
0% 2% 4%MAZUMDAR, S.; BLANKSCHIEN, M. D.; CLOMBURG, J. M.; GONZALEZ, R. Efficient synthesis of L-lactic acid from glycerol by metabolically engineered Escherichia coli. Microbial Cell Factories. Vol. 12, n. 7, p. 1-11, 2013.
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AGRADECIMENTOS:
À estudante de Graduação em Engenharia de Alimentos, da Universidade Federal de Mato Grosso, Renata Lázara Araújo pela ajuda na condução de parte do experimento.
