UNIVERSIDADE DE TRÁS-OS-MONTES E ALTO DOURO Efeito combinado da utilização de cultura de arranque de Lactobacillus sakei com caráter probiótico e óleo essencial de alho no fabrico de chouriço DISSERTAÇÃO EM SEGURANÇA ALIMENTAR Mestrado em Segurança Alimentar ANA REGINA MIRANDA ESTEVES Vila Real, 2012 I JÚRI DE APRECIAÇÃO Presidente: _______________________________________________________ 1º Vogal: _________________________________________________________ 2º Vogal: _________________________________________________________ Classificação: _____________________________________________________ Data: __________/__________/__________ II O Orientador _____________________________________________ (Professor Doutor Luís Patarata) III "É difícil encontrar neste mundo... Alguém que tanto lutou, tanto sofreu... Encontrar a cada dia mais vitalidade... Ir cada vez mais profundo... E nos mostrar tudo o que conheceu do mundo... Ensinando-nos o caminho para a felicidade." Avó Ana i AGRADECIMENTOS Ao terminar este trabalho quero manifestar o meu sincero reconhecimento pelo apoio e disponibilidade a diversas pessoas a quem estou grata. Gostaria de deixar o meu especial agradecimento ao meu orientador da dissertação de mestrado da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, o Professor Doutor Luís Patarata, por toda a disponibilidade demonstrada, por todos os ensinamentos durante a minha vida académica, pela motivação ao longo do 2º Ciclo e principalmente pela preciosa ajuda nesta reta final. Ao projeto de investigação “Salsicharia tradicional portuguesa: estratégias para a melhoria da segurança e qualidade” (PTDC/AGR-ALI/119075/2010) Financiado pela FCT pelo apoio financeiro. À Dona Ana Leite, ao Sr. Felisberto Borges e Dona Fátima Silva por toda a dedicação e ajuda, assim como a boa disposição ao longo deste trabalho. Também aos meus pais e irmã, por toda a paciência e força demonstrada, sendo um estímulo essencial e uma ajuda constante na realização deste trabalho. Assim como aos meus primos e tios mais próximos, pela preocupação e ânimo ao longo desta etapa. Não poderia deixar de agradecer a alguns amigos especiais, por me ouvirem, pelo incentivo e pela disponibilidade prestada em algumas fases do meu trabalho: Brigitte Denis, Inês Fonseca, Sara Gabriel, Fábio António, Olívia Machado e Márcio Ferreira. Muito obrigado pela amizade, carinho e companheirismo. A todos os que de forma direta ou indireta contribuíram para a realização deste trabalho. A todos o meu MUITO OBRIGADA ii Índice Resumo ......................................................................................................................................... v Abstract ....................................................................................................................................... vi 1. Introdução ................................................................................................................................ 1 2. Revisão Bibliográfica ............................................................................................................... 3 2.1. Culturas de arranque em produtos cárneos............................................................................ 3 2.2.1. Aptidão Tecnológica das Bactérias do Ácido Láctico ....................................................... 7 2.2.1.1. Capacidade competitiva e de adaptação ao ambiente dos produtos cárneos ................... 7 2.2.1.2. Atividade antagonista ...................................................................................................... 9 2.2.1.2.1. Ácidos orgânicos ........................................................................................................ 11 2.2.1.2.2. Bacteriocinas .............................................................................................................. 13 2.2.1.2.3. Outros compostos ....................................................................................................... 17 2.2.2. Potencial Aptidão Probiótica das Bactérias do Ácido Láctico ......................................... 17 3. Material e Métodos ................................................................................................................ 23 3.1. Avaliação de caraterísticas com interesse tecnológico em L. sakei .................................... 23 3.1.1. Microrganismos e condições de crescimento ................................................................... 23 3.1.2. Atividade antagonista contra microrganismos patogénicos ............................................. 23 3.1.3. Crescimento em condições adversas e capacidade de acidificação.................................. 24 3.2. Avaliação de caraterísticas com potencial probiótico em L. sakei ...................................... 25 3.2.1. Tolerância ao ácido .......................................................................................................... 25 3.2.2. Tolerância aos sais biliares............................................................................................... 25 3.2.3. Capacidade de adesão a intestino delgado de porco......................................................... 26 3.3. Efeito combinado da utilização de L. sakei e óleo essencial de alho no comportamento de Salmonella spp. ao longo doprocesso de fabrico de Chouriço ............ 28 3.3.1. Desenho experimental ...................................................................................................... 28 3.3.2. Preparação dos microrganismos a inocular ...................................................................... 29 3.3.3. Preparação do Chouriços.................................................................................................. 29 3.3.4. Análises laboratoriais ....................................................................................................... 30 3.3.4.1. Análises Microbiológicas .............................................................................................. 30 3.3.4.2. Análises Físico-químicas............................................................................................... 31 iii 3.3.5. Tratamento de dados ........................................................................................................ 31 4. Resultados e Discussão .......................................................................................................... 32 4.1. Avaliação de caraterísticas com interesse tecnológico em L. sakei .................................... 32 4.2. Avaliação de caraterísticas com potencial probiótico em L. sakei ...................................... 35 4.3. Efeito combinado da utilização de L. sakei e óleo essencial de alho no comportamento de Salmonella spp. ao longo do processo de fabrico de Chouriço ........... 40 5. Conclusões ............................................................................................................................. 47 6. Biliografia .............................................................................................................................. 48 iv Resumo A fermentação de produtos cárneos é uma tecnologia que permite fabricar produtos seguros, sensorialmente muito interessantes, e com potenciais vantagens para a saúde do consumidor. Uma vez que os produtos cárneos fermentados são consumidos crus, a microbiota viável que esses produtos incorporam é ingerida pelo consumidor, e é assim possível equacionar a hipótese de obter uma vantagem probiótica. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a aptidão tecnológica e probiótica de L. sakei isolado de chouriço produzido na região de Trás-os-Montes e avaliar o efeito da adição de uma cultura de arranque selecionada conjuntamente óleo essencial de alho no crescimento e sobrevivência de Salmonella spp. em chouriço. A avaliação da aptidão tecnológica de L. sakei isolados de chouriço revelou que dentro do grupo estudado os microrganismos têm uma elevada capacidade de se multiplicar em condições adversas simulando os principais obstáculos encontrados no fabrico de chouriço e também uma elevada atividade antagonista, detetada pela técnica da gota em agar contra L. monocytogenes, S. aureus, Salmonella spp. e E. coli O157:H7. Esta característica mostrou grande variabilidade entre estirpes. Na avaliação do potencial probiótico, algumas estirpes mostraram-se muito sensíveis ao pH de 2,5. A generalidade não apresentou sensibilidade aos sais biliares. A capacidade de adesão ao intestino de porco foi manifestada por todas as estirpes, ainda que algumas tenham revelado uma maior aptidão para essa finalidade. Da ponderação dos vários fatores, selecionou-se para inocular no chouriço a estirpe 1284, por apresentar uma elevada atividade antagonista, e ser de entre as mais antagónicas contra microrganismos patogénicos, aquela que conseguiu resistir ao pH 2,5, teve uma boa capacidade de crescimento e de acidificação. A utilização de uma cultura de arranque com essa estirpe de L. sakei conjuntamente óleo essencial de alho no crescimento e sobrevivência de Salmonella spp. ao longo do processo de fabrico de chouriço revelou-se interessante, principalmente enquanto o produto não atinge valores de aw muito reduzidos. Após 7 dias de secagem, que é o tempo usado por alguns fabricantes para colocarem no mercado chouriço, a utilização conjunta dos dois fatores em estudo resultou numa redução de 1,5 log UFC/g, o que é importante do ponto de vista do ganho em segurança sanitária. Palavras-Chave: L. sakei, chouriço, enchido fermentado, Salmonella, probióticos. v Abstract Meat fermentation is a technology that allows the production of safe products, sensorially interesting and with a potential advantage to the consumer health. Once these products are eaten raw, its viable microbiota is ingested by the consumer. Thus, it is possible to obtain a probiotic advantage. The aim of the present work was to evaluate the technological and probiotic ability of L. sakei isolated from chorizo produced in the region of Trás-os-Montes and to evaluate the effect of a selected starter culture and of garlic essential oil on growth and survival of Salmonella spp. in chorizo. It was observed that within the group of L. sakei most of the strains has a high ability to grow in adverse conditions simulating the main hurdles found in chouriço. Antagonistic activity was found using the spot on agar test against L. monocytogenes, S. aureus, Salmonella spp. and E. coli O157: H7. This trait showed great variability between strains. In the evaluation of potential probiotic strains, some were very sensitive to pH of 2.5. The majority showed no sensitivity to bile salts. The ability of adhesion to pig intestine was expressed by all strains, although some have shown greater ability. From weighting of the various factors the strain 1284 was selected to inoculate chorizo due to the high antagonistic activity and tolerance to pH 2.5 and capacity for growth and acidification. The use of a starter culture with this strain of L. sakei in combination with with garlic essential oil on the growth and survival of Salmonella spp. during chouriço manufacturing process sausage resulted in products that are safer sonner, before aw reaches very low values. After 7 days of drying, which is the time used by some manufacturers to market chorizo, the combined use of the two factors resulted in a reduction of 1,5 log CFU/g, which is important from the standpoint of the safety. Keywords: L. sakei, chorizo, fermented sausage, Salmonella, probiotics. vi 1. Introdução A melhoria do conhecimento sobre alimentação tem levado ao desenvolvimento de alimentos que têm benefícios para a saúde, para além da nutrição adequada. Esses alimentos, habitualmente designados por funcionais, têm sido alvo de abundante investigação, que comprova e documenta as vantagens para a saúde e bem-estar dos consumidores. Os fatores que promoveram o desenvolvimento incluem actualmente um enorme impacto na opinião pública dos meios de comunicação social sobre a relação entre dieta, saúde e crescente expectativa de vida da população. Neste contexto, os alimentos funcionais estão no mercado em ascensão e são dos principais impulsores do desenvolvimento de novos produtos, entre eles os produtos à base de carne (Tyopponen et al., 2003). A indústria de produtos cárneos e carne, tal como outros setores da transformação de alimentos, está sujeita a mudanças importantes, resultado das inovações tecnológicas e mudanças exigidas pelos consumidores. Uma das principais tendências que marcam a evolução do consumo de produtos cárneos é a preocupação com a saúde dos consumidores, incentivados pelas novas recomendações e orientações nutricionais recomendadas por diversas instituições (Khan et al., 2011). O potencial aumento da procura por produtos que se apresentem mais saudáveis abre várias possibilidades à indústria de produtos cárneos. Por um lado, do ponto de vista estritamente nutricional, a carne e seus produtos são elementos essenciais da dieta que concentram-se e fornecem um grande número de nutrientes benéficos. Por outro lado, estes alimentos podem conter várias substâncias que em determinadas circunstâncias e não em proporções adequadas, podem afetar negativamente a saúde humana, tal como acontece com alguns aditivos químicos que atualmente são utilizados de forma perfeitamente legal (Pegg e Shahidi, 2006), processos de fumagem realizados em condições sub.ótimas (Roseiro et al., 2012), de entre outros. Tal como acontece com outros alimentos, para obter produtos cárneos mais saudáveis, é necessário aumentar a presença de compostos benéficos e/ou limitar os que têm efeitos adversos (Mills, 2011). A fermentação de produtos cárneos é uma tecnologia que, se for corretamente efetuada e otimizada, responde bem aos critérios supra indicados para tornar os produtos mais seguros. Por um lado, pelo seu contributo para a 1 conservação dos produtos cárneos pode permitir reduzir as quantidades de aditivos químicos de caráter conservante. Por outro lado, uma vez que se os produtos cárneos fermentados são habitualmente consumidos crus, a microbiota viável que esses produtos incorporam é ingerida pelo consumidor, e é assim possível equacionar a hipótese de obter uma vantagem probiótica com esses produtos. Um probiótico é definido por Salminen et al. (1998) como um microrganismo viável, bactéria ou levedura, que tem um efeito benéfico na saúde do hospedeiro que o ingere. O consumo de alimentos que incluam esses microrganismos, também designados por alimentos probióticos, conduz à modulação da microflora do trato gastrointestinal do hospedeiro, reduzindo a importância da microflora potencialmente nociva e estimulando os mecanismos de defesa natural. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a aptidão tecnológica e probiótica de L. sakei isolado de chouriço produzido na região de Trás-os-Montes e avaliar o efeito da adição de uma cultura de arranque selecionada dessa espécie conjuntamente óleo essencial de alho no crescimento e sobrevivência de Salmonella spp. ao longo do processo de fabrico de chouriço. 2 2. Revisão Bibliográfica 2.1 Culturas de arranque em produtos cárneos Os alimentos fermentados, originários do Oriente, datam de tempos préhistóricos baseados em fermentações alcoólica, láctica e acética que eram efetuadas empiricamente para conservar os alimentos. Apesar de existirem atualmente outros métodos de conservação dos alimentos, tais como a refrigeração e a esterilização pelo calor, a fermentação continua a ter interesse, uma vez que a aplicação controlada desta metodologia garante a preservação e até a melhoria das caraterísticas físico-químicas e organoléticas dos alimentos. Estima-se que 25% da dieta dos europeus e 60% da dieta dos habitantes de muitos países em desenvolvimento seja constituída por alimentos fermentados (Holzapfel et al., 1998). Todas as classes de microrganismos não patogénicos podem ser, regra geral, usadas na fermentação de alimentos. Na Europa, as bactérias e as leveduras são mais utilizadas que os fungos filamentosos. Entre as bactérias, as BAL (Bactérias do Ácido Láctico) são as mais importantes, não só por serem indispensáveis na produção de certos alimentos e bebidas, dotando-os de uma grande variedade de atributos sensoriais únicos e desejáveis, mas também pela sua atividade antimicrobiana, inibindo microrganismos patogénicos e de deterioração que afetariam a segurança e qualidade dos mesmos. As aplicações das BAL na indústria alimentar recaem genericamente em seis géneros benéficos e não patogénicos: Lactococcus (leite), Lactobacillus (leite, carne, vegetais e cereais), Leuconostoc (vegetais, leite), Pediococcus (vegetais, carne), Oenococcus oeni (vinho) e Streptococcus thermophilus (leite). As BAL são maioritariamente consideradas organismos GRAS “Generally Recognized As Safe”, embora já tenham sido observados casos pontuais em que algumas estirpes se comportaram como agentes patogénicos oportunistas em indivíduos com o sistema imunitário debilitado. Elas desempenham um papel fundamental na bioconservação de uma grande variedade de alimentos fermentados, permitindo o seu consumo com segurança. São ainda de referir os seus potenciais benefícios nutricionais resultantes da biodisponibilidade de minerais, produção de aminoácidos e vitaminas, aumento da digestibilidade da lactose e eliminação de toxinas endógenas e de compostos 3 antinutricionais de alimentos de origem vegetal. Os produtos fermentados apresentam caraterísticas de aroma, sabor, aparência visual, textura, consistência, durabilidade e segurança, diferente das matérias-primas que lhes deram origem ou de outros alimentos semelhantes e que não sofreram fermentação (Hutkins, 2006). Os produtos cárneos fermentados são deliberadamente inoculados ou maturados durante o seu ciclo de produção, permitindo uma atividade microbiana suficiente para produzir modificações nas caraterísticas do produto. Apesar dos microrganismos serem geralmente adversário no processamento da carne, nos produtos fermentados a tecnologia de fabrico assenta numa atividade microbiana controlada de tipos de bactérias específicos e, por vezes, também leveduras (Bacus, 1986). Para que o produto a fermentar esteja provido da microflora mais adequada, existem basicamente dois processos, para além da fermentação com a microflora naturalmente presente nas matérias-primas, a retro-inoculação, feita com material proveniente de um lote já fermentado ou em fermentação, e a utilização de culturas de arranque, supridas ao fabricante na forma congelada ou liofilizada (Ricke e Keeton, 1997). Esta última modalidade, atualmente a mais frequente ao nível de fabrico industrial de enchidos fermentados, só a partir dos anos 50 é que começou a ser realizada decorrente de trabalhos de investigação então realizados por Niven, Deibel e Niinivaara, tendo sido somente nos anos 70 que a sua utilização se vulgarizou ao nível industrial com a comercialização de várias culturas de arranque por diversos laboratórios (Pedersen, 1979). A adição de microrganismos, ou o favorecimento do seu desenvolvimento em produtos cárneos, tem diferentes propósitos, nomeadamente incrementar a segurança sanitária e a capacidade de conservação através da inibição de microrganismos patogénicos ou deteriorativos, assegurar modificações organoléticas promovendo a diversidade de produtos oferecidos ao consumidor, providenciar benefícios específicos para a saúde humana através de um efeito positivo sobre a microflora intestinal (Talon e Leroy, 2006). Dos microrganismos habitualmente envolvidos na fermentação de produtos cárneos encontram-se bactérias do ácido láctico (BAL), cocos Gram positivos catalase negativa (SCN1) , nomeadamente espécies de Staphylococcus não patogénicos 1 Para efeitos de simplificação de linguagem e coordenação com as abreviaturas utilizadas internacionalmente, no presente trabalho este grupo será referido com SCN (Staphylococcus coagulase negativa) 4 e de Kocuria e, em alguns casos, leveduras e bolores. As BAL são utilizadas fundamentalmente pela produção de compostos de caráter antimicrobiano, dos quais se destacam os ácidos, cujas consequências ao nível da capacidade de conservação e segurança sanitária, tal como ao nível das características organoléticas, são inquestionáveis. Aos restantes, e particularmente aos SCN, têm sido atribuídas responsabilidades na redução de nitrato a e degradação de peróxido de hidrogénio, com vantagens ao nível da qualidade e estabilidade da cor dos produtos, tal como na degradação de compostos azotados e lipídicos, com repercussões não negligenciáveis ao nível do flavor dos produtos (Montel et al. 1994, Toldra, 2008). O designativo BAL não corresponde a um estatuto taxonómico oficial, sendo geralmente utilizado por conveniência para descrever um grupo de bactérias genética e funcionalmente relacionadas (Hutkins, 2006). De acordo com a síntese apresentada por Talon e Leroy (2006), as espécies de BAL atualmente empregues em culturas de arranque pertencem principalmente às espécies Lactobacillus curvatus, L. sakei, L. plantarum, L. pentosus, Lactococcus lactis, Pediococcus acidilactici e P. pentosaceus, às quais os autores apresentam ainda algumas bactérias que não estão habitualmente associadas a este ecossistema, mas que têm vindo a ser testadas em enchidos pelo seu caráter probiótico, L. alimentarius, L. casei e Bifidobacterium spp.. Dessa lista de BAL têm sido as três primeiras apontadas de Lactobacillus e as de Pediococcus as que historicamente têm sido, com mais frequência empregues em culturas de arranque e isoladas de enchidos fermentados, naturalmente, ou não (Patarata, 2002). Morfologicamente, são bacilos ou cocos Gram positivos não móveis ou raramente móveis e que não formam endosporos. São microrganismos quimioorganotróficos, muito exigentes do ponto de vista nutritivo. Durante muito tempo foi unanimemente aceite que as BAL têm um metabolismo estritamente fermentativo, sendo algumas microaerófilas, mas mesmo as anaeróbias são aerotolerantes (Lucke, 2000). A ausência de citocromos ou outras proteínas de transporte de eletrões nunca tinham sido detetadas em BAL, pelo que era assumido que nunca poderiam ter atividade respiratória. Porém, no início do século XXI, vários investigadores têm demonstrado que algumas espécies, principalmente de Lactococcus e Leuconostoc, têm capacidade respiratória, desde que o meio de cultura tenha as condições adequadas para o efeito. Mesmo nessas espécies em que foi detetada a possibilidade de realização de atividade respiratória, a via fermentativa continua a ser a preferencial para obtenção de ATP 5 (Duwat et al. 2001). Ainda que as espécies em que foi detetada atividade respiratória não sejam habitualmente utilizadas em fermentação de produtos cárneos, isso não significa que noutras espécies essa atividade não esteja também presente. O seu desconhecimento atual pode depender somente de não ter sido ainda alvo de investigação especializada. As BAL suportam valores de pH muito baixos, sendo a tolerância à acidez uma caraterística variável entre estirpes. Não são patogénicas por via alimentar, e raramente foram associadas a processos infeciosos por via não alimentar. Dos SCN, são algumas espécies de Staphylococcus coagulase negativa não patogénicos as que têm sido utilizadas com maior frequência, sendo a aplicabilidade em culturas de arranque partilhada principalmente por duas espécies, S. xylosus e S. carnosus. Também S. equorum e algumas espécies de Kocuria, designadamente K.varians e K. kristinae, têm sido apontadas como potenciais componentes de culturas de arranque (Hammes e Hertel, 1998). Neste grupo de microrganismos, a abundância relativa das espécies isoladas de enchidos fermentados naturalmente nem sempre é coincidente com a microbiota que se introduz em culturas de arranque (Patarata, 2002). Os SCN são anaeróbios facultativos, sendo o seu crescimento muito favorecido pela presença de oxigénio, o que coloca algumas limitações à otimização da sua utilização em enchidos fermentados devido à ausência de oxigénio no interior do produto. Esta caraterística dos SCN confere-lhes uma desvantagem competitiva considerável, quer em relação às BAL, quer em relação à microflora patogénica ou deteriorativa que se pretenda controlar no produto cárneo. Por esse motivo, apesar dos SCN apresentarem in vitro aptidões interessantes para competir com a microflora indesejável, a sua utilização em produtos é sistematicamente preterida em relação às BAL, cuja capacidade de implementação e competição no meio são inquestionáveis (Pridmore et al, 1996, Montel et al, 1998). Muitos dos microrganismos empregues em culturas de arranque têm a sua origem associada a produtos fermentados naturalmente, sendo frequente o seu isolamento e seleção a partir de um ecossistema similar àquele onde se objetiva a sua aplicação. A grande diversidade de caraterísticas que essa microflora encerra, permite que se possam procurar nesse reservatório natural, biótipos que respondam a necessidades específicas (Ammor et al., 2006). 6 Como previamente indicado, as funções das culturas de arranque em produtos cárneos podem ser agrupadas em duas vertentes principais. Modificação das caraterísticas sensoriais e melhoria da capacidade de conservação e segurança sanitária. Face aos objetivos do presente trabalho, esta revisão bibliográfica situar-se-á nos aspetos relacionados com a capacidade de conservação e segurança sanitária, e por inerência, nas BAL que são o grupo de microrganismos com maior, senão o único, interesse nessa função. 2.2.1. Aptidão Tecnológica das Bactérias do Ácido Láctico 2.2.1.1. Capacidade competitiva e de adaptação ao ambiente dos produtos cárneos As BAL encontram-se muito bem adaptadas às condições ambientais dos enchidos fermentados, conferindo-lhes uma grande vantagem competitiva. Há duas caraterísticas que numa fase inicial do processo de fabrico colocam as BAL em situação de vantagem competitiva, o tipo respiratório anaeróbio ou microaerófilo e a capacidade para se multiplicar a temperaturas reduzidas (Reis et al. 2012). Considerando que a microflora inicial da massa do enchido a fermentar é constituída fundamentalmente pela microbiota natural da carne, esta inclui Enterobacteriaceae, Pseudomonas spp., SCN e BAL naturais da matéria-prima, de entre outros (Huis in 't Veld, 1996). A vantagem das BAL (naturais das matérias primas ou adicionadas sob a forma de cultura de arranque) em relação às enterobacteriaceas é estabelecida fundamentalmente pela capacidade das BAL crescerem a temperaturas reduzidas, uma vez que ao nível do tipo respiratório as BAL não têm qualquer vantagem em relação a essas bactérias Gram negativas, que também são maioritariamente anaeróbias facultativas. A competição com pseudomonas é vantajosa para as BAL pela capacidade de multiplicação na massa do enchido com acesso a oxigénio muito limitado, uma vez que a temperatura reduzida dessa fase de fabrico é também favorável à multiplicação de pseudomonas. Adicionalmente, essas bactérias Gram negativas têm a sua capacidade de multiplicação comprometida também pela utilização de sal e outros ingredientes e aditivos, aos quais as BAL são comprovadamente resistentes (Ammor e Mayo, 2007, Vignolo et al. 2008). 7 A competição com SCN é estabelecida principalmente pela vantagem competitiva que as BAL têm na ausência de oxigénio. Mesmo quando se usam culturas de arranque mistas com BAL e SCN, é comum as primeiras apresentarem crescimento assinalável durante o processo, enquanto que nas segundas, a melhor expectativa é que se mantenham no nível de inoculação (Montel et al, 1998). Em enchidos portugueses, em que a fumagem é frequentemente utilizada, a viabilidade dos SCN fica ainda mais comprometida, pois na zona superficial do enchido – onde o maior acesso ao oxigénio poderia favorecer a sua multiplicação – há deposição de inúmeros compostos com ação antimicrobiana que contribuem negativamente para a viabilidade dessa microflora (Patarata, 2002). Após uma primeira fase de repouso da mistura em refrigeração, o enchido é submetido a temperaturas mais elevadas para estimular a atividade das culturas de arranque – o que nas tecnologias de fabrico do norte da Europa corresponde à fase de fermentação, com colocação dos enchidos em estufas com temperaturas compreendidas entre os 16 e os 26ºC – cuja seleção dependente do tipo de enchido, dimensões, teor em glícidos adicionados, de entre outros fatores (Feiner, 2006). Nos enchidos portugueses, que não são deliberadamente fermentados, na medida em que não são habitualmente adicionadas culturas de arranque nem glícidos fermentescíveis, a multiplicação da microbiota lática será estimulada pelo aquecimento associado ao processo de fumagem, que pode variar entre os 15 e os 30ºC (Colaço-do-Rosário et al, 2000). Com a entrada das BAL na fase exponencial de crescimento, a viabilidade da restante microbiota fica ainda mais comprometida, pois começam a ser produzidos compostos de caráter antimicrobiano pelas BAL, que melhoram consideravelmente a sua posição competitiva. Adicionalmente, as modificações do enchido decorrentes do processo de fabrico, nomeadamente a secagem com a consequente redução da atividade da água, contribuem também para a melhoria da situação competitiva das BAL, particularmente em relação à microflora Gram negativa presente no enchido (Leistner, 1992). Essa capacidade de crescimento em enchidos, conforme indicada por vários dos autores supra referidos, tem paralelo no fabrico de enchidos portugueses, nomeadamente no fabrico de chouriço de vinho, onde se poderia suspeitar que a marinada da carne em vinho poderia eventualmente comprometer a capacidade competitiva das BAL. Como se pode observar na figura 2.1, as BAL apresentam uma elevada capacidade de multiplicação, atingindo valores compreendidos entre 7 e 9 log 8 ufc/g ao fim de 30 dias de maturação. Merece destaque o facto da microbiota lática nos enchidos não inoculados, que estava abaixo do limite de deteção na fase inicial de fabrico, atingir valores próximos dos observados nos enchidos inoculados. 10 9 8 log ufc/g 7 Não inoculado, sem glícidos 6 Não inoculado, com 2% glícidos 5 4 Inoculado com L. sakei, sem glícidos 3 2 Inoculado com L. sakei, com 2% glícidos 1 0 1 7 15 Tempo (dias) 30 60 Figura 2.1. Evolução da contagem de BAL em chouriço de vinho inoculado ou não com uma cultura de arranque de L. sakei, com e sem adição de glícidos (glucose+lactose); adaptado de Diez e Patarata (2013). Os mesmos autores indicam que a microbiota natural Gram negativa, não só não aumentou, como deixou de ser detetada à medida que o processo de secagem/maturação progrediu no tempo. 2.2.1.2. Atividade antagonista Num processo de fabrico de enchidos fermentados, mesmo que a acidificação seja rápida no início do processo, nem todos os problemas de segurança sanitária ficam 9 resolvidos. Este problema é particularmente sensível nos produtos de cura rápida, que são pouco secos. Apesar do controlo de pseudomonas, enterobacteriaceae ser conseguido com alguma facilidade, prevenindo a deterioração do produto, a probabilidade de sobrevivência (e eventual toxinogenese) por parte de Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Salmonella, e Listeria monocytogenes deve ser considerada com preocupação. Tal como revisto por Moore (2004) e Leroy et al (2006), têm sido registados alguns casos de toxinfeções alimentares envolvendo produtos cárneos fermentados, cujo agente etiológico é um dos supra-referidos. Por outro lado, alguns trabalhos revelam que são encontrados microrganismos patogénicos em enchidos acabados, o que em alguns casos representa alguma preocupação (Esteves et al. 2006, Talon et al, 2012). No sentido de precaver a saúde do consumidor, a UE estabeleceu limites à presença de alguns daqueles microrganismos patogénicos nos alimentos prontos a consumir (quadro 2.1). Ao nível da presença de Salmonella spp. é exigida a sua ausência em 25g de produto. Já no que se refere a Listeria monocytogenes, o regulamento 1441/2007 não exige a sua ausência em 25g, desde que se assegure e demonstre que ao alimento não permite o crescimento do microrganismo durante a sua vida útil e que não seja consumido por grupos de risco. Quando essa premissa não é assegurada, o produto terá que sair da responsabilidade do operador com Listeria monocytogenes ausente em 25g. Dada a potencial dificuldade em controlar aqueles dois microrganismos patogénicos, a tendência que se tem observado ao nível da indústria é a de pasteurizar os enchidos fermentados, com potencias perdas a nível sensorial. Assim, a utilização de culturas de arranque selecionadas podem ser uma estratégia importante para conseguir controlar adequadamente a microflora patogénica potencialmente presente em enchidos fermentados. 10 Quadro 2.1. Critérios de segurança dos géneros alimentícios. Adaptados do regulamento (CE) nº 1441/2007 de 5 de Dezembro de 2007 Categoria de alimentos Microrganismos Alimentos prontos para consumo susceptíveis de permitir o crescimento de L. monocytogenes, excepto os destinados a lactentes e a fins medicinais específicos Listeria monocytogenes Alimentos prontos para consumo não susceptíveis de permitir o crescimento de L. monocytogenes, excepto os destinados a lactentes e a fins medicinais específicos Produtos à base de carne destinados a serem consumidos crus, excluindo aqueles em que o processo de fabrico ou a composição do próprio produto eliminarão o risco relativamente à Salmonella Plano de amostragem n c 5 0 Limites 100 ufc/g 5 0 Ausência em 25 g Listeria monocytogenes 5 0 5 0 100 ufc/g Salmonella 5 0 Ausência em 25 g Fase em que o critério se aplica Produtos colocados no mercado durante o seu período de vida útil Antes de o alimento deixar de estar sob o controlo imediato do operador da empresa do sector alimentar que o produziu Produtos colocados no mercado durante o seu período de vida útil Produtos colocados no mercado durante o seu período de vida útil 2.2.1.2.1. Ácidos orgânicos A produção de ácido é um processo fundamental no fabrico de produtos cárneos fermentados; como tal é frequente a adição de glícidos fermentescíveis às massas, tendo sempre em atenção a microbiota que os irá utilizar e os produtos finais formados. Geralmente, quando se pretende uma rápida acidificação, adiciona-se glucose, por ser prontamente metabolizada; quando se pretende uma fermentação mais lenta, utilizam dissacáridos, como a lactose ou a sacarose (Acton et al., 1977, Liepe et al, 1990). A maioria das BAL fermenta a glucose em ácido láctico, em condições normais de substrato e acesso limitado a oxigénio. Existem, no entanto, alguns fatores que influenciam esse padrão, designadamente: a disponibilidade ou tipo de glícido, o pH do meio e a presença de oxigénio. Quando ocorre fermentação mista, verifica-se também produção, de ácido acético, ácido fórmico, etanol, dióxido de carbono e outros compostos. A redução do pH está associada à modificação da capacidade de retenção de água das proteínas, favorecendo a desidratação e a ligação da massa, conferindo a 11 textura firme e fatiável ao enchido. A presença de ácidos interfere no sabor e aroma caraterísticos do produto, no entanto, quando em quantidades excessivas originam flavour anormal (Cocconcelli e Fontana, 2008). A evolução caraterística do pH de um enchido fermentado contempla uma fase inicial de redução acentuada de pH, decorrente da fermentação dos glícidos principalmente pelas BAL (figura 2.2). Essa redução inicial é um fator determinante no controlo da microbiota indesejável nessa fase do processo, que poderá ser considerada das mais sensíveis, pois o aumento de temperatura para favorecer a multiplicação das BAL também poderá permitir a multiplicação de microbiota indesejável, nomeadamente de alguns microrganismos patogénicos. Após a acentuada redução inicial, observa-se habitualmente um ligeiro aumento do pH. Esse deve-se à difusão do ácido na carne e à manifestação da sua capacidade tampão, mas também à produção de compostos alcalinos durante a maturação do enchido, principalmente a partir da fração azotada (Demeyer, 1992). 6 5.8 5.6 Não inocula do, sem glícidos log ufc/g 5.4 5.2 Não inocula do, com 2% glícidos 5 Inoculado com L. sakei, sem glícidos 4.8 4.6 Inoculado com L. sakei, com 2% glícidos 4.4 4.2 1 7 15 Tempo (dias) 30 60 Figura 2.2. Evolução pH em chouriço de vinho inoculado ou não com uma cultura de arranque de L. sakei, com e sem adição de glícidos (glucose+lactose); adaptado de Diez e Patarata (2013). 12 O efeito antimicrobiano dos ácidos pode estar relacionado com vários fatores, designadamente: redução do pH do meio, redução do pH intracelular por entrada de ácido através da membrana celular, o que resulta no aumento do consumo de ATP celular com o fim de bombear para fora da célula os protões em excesso, alteração da permeabilidade celular por interferência das proteínas membranares responsáveis pelo transporte ativo de nutrientes e redução da capacidade de produção de ATP; toxicidade celular devido à acumulação de compostos alcalinos no interior da célula (Axelsson, 1993). A resistência das próprias BAL ao reduzido pH decorre de um conjunto de mecanismos de que estas bactérias dispõem. O mecanismo de primeira linha é aquele que é comum a todas as bactérias – a bomba de protões dependente de ATP. Para além desta estratégia, as BAL podem atenuar o efeito da elevada concentração de H+ por produção de compostos de caráter alcalino, principalmente a partir de aminoácidos como acontece com a produção de aminas. Para além dessas estratégias, pode também haver recurso à síntese de proteínas de proteção e mudanças na composição da parede celular. Estes mecanismos equilibram o impacto negativo da redução de pH intracelular, que pode levar à perda de atividade das enzimas glicolíticas – que são relativamente sensíveis à redução de pH – o que comprometeria a capacidade para produzir ATP e comprometeria irremediavelmente o mecanismo primário de defesa face à redução de pH, a bomba de protões dependente do ATP. A acidificação intracelular e os mecanismos de defesa não forem suficientes, resulta em danos estruturais ao nível da membrana celular e macromoléculas, como o DNA e proteínas que comprometem a viabilidade da bactéria (Cotter e Hill, 2003). 2.2.1.2.2. Bacteriocinas As bacteriocinas representam um grupo relativamente heterogéneo de compostos péptidicos com propriedades antimicrobianas (Jack et al., 1995). Actuam geralmente contra bactérias taxonomicamente relacionadas, mas não contra o organismo que as produz (Lucke, 1992). O conhecimento instituído até ao final do século XX estabelecia que as bacteriocinas produzidas por bactérias Gram positivas tinham um espetro de ação limitado a bactérias também elas Gram positivas (Chen e Hoover 2003). Essa assunção 13 derivava do facto do alvo das bacteriocinas ser principalmente a membrana plasmática, havendo um efeito protetor dos exopolissacáridos da sua ação membrana das bactérias Gram negativas. Porém, a abundante investigação que tem sido realizada sobre o tema tem demonstrado que o espetro de ação das bacteriocinas pode variar significativamente, do caso das lactococcinas que têm um espetro muito estreito, restrito a outros Lactococcus spp., até bacteriocinas com espetros de ação extraordinariamente largos, como é o caso da nisina. Contrariamente ao conhecimento instituído, há evidências experimentais de que existem bacteriocinas ativas contra bactérias Gram negativas, e de entre essas, com interesse na conservação e segurança sanitária de produtos cárneos. Messi et al. (2001) demonstraram a eficácia da plantaricina 35d contra Aeromonas hydrophyla. Em 2005 Abriouel et al (2005) e Todorov et al. (2005) revelaram a ação de enterocina e de uma plantaricina, respectivamente, sobre várias bactérias Gram negativas, nomeadamente Escherichia coli, Salmonella spp., Shigella sonnei e Pseudomonas aeruginosa. Mais recentemente, Gong et al. (2010) evidenciaram a atividade da plantaricina MG contra Salmonella spp. e E. coli, que são dois microrganismos patogénicos que causam elevada preocupação na indústria de produtos cárneos. Mills et al. (2011) apontam que a eficácia das bacteriocinas contra as bactérias Gram negativas pode ser melhorada se a membrana exterior da célula for desestabilizada por qualquer outro factor conservante do meio, como a presença de agentes quelantes. Esses agentes, ao imobilizarem o ião Mg2+ do lipopolissacárido da parte exterior da membrana, vão levar à sua rutura, resultando numa célula muito sensível às bacteriocinas (Deegan et al. 2006). O efeito inibidor das bacteriocinas resulta fundamentalmente da indução de formação de poros, da interferência com a força protão-motiva e com os mecanismos de transporte ativo (Abee et al., 1995). Para além de serem capazes de inibir grande parte das bactérias patogénicas e deteriorativas o seu uso é preferível ao dos antibióticos, na medida em que as bacteriocinas são degradadas por proteases presentes ao nível do trato gastrointestinal, levantando menos preocupações ao nível da sua segurança para o consumidor. Klaenhamner (1993) classificou as bacteriocinas em 4 grupos principais de acordo com a sua termoestabilidade, o comprimento e sequência da cadeia de aminoácidos. As bacteriocinas pertencentes às classes I e II são de longe as mais 14 estudadas, visto surgirem em maior número e serem as que melhor se ajustam às aplicações industriais. Das bacteriocinas que fazem parte da classe I destaca-se a nisina, produzida por Lactococcus lactis, associada fundamentalmente ao ambiente lácteo. Na classe II encontram-se muitas das bacteriocinas produzidas por bactérias com interesse para a indústria dos produtos cárneos, nomeadamente pediocina, carnobacteriocina, sakacina, curvacina e plantaricina (Hugas, 1998). Estas bacteriocinas têm-se mostrado muito úteis no controlo de microrganismos patogénicos, principalmente Listeria monocytogenes, mas também Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens, Bacillus cereus, de entre outros (Heng et al. 2007). A nisina é a bacteriocina mais importante das BAL e melhor caraterizada. A informação disponível relativa ao uso desta bacteriocina em produtos de salsicharia fermentados e curados são equívocos. Comparativamente com a que se usa na indústria lática, a nisina utilizada nos produtos cárneos não tem sido muito bem sucedida, devido à sua baixa solubilidade, distribuição irregular no produto e instabilidade, além do facto de que a dose necessária para ser eficaz não é economicamente viável (Vandenbergh, 1993). Mesmo tendo em conta todas as vantagens das bacteriocinas, não podemos descurar algumas limitações que poderão condicionar a sua eficácia enquanto bioconservantes alimentares. Em primeiro lugar, o facto de não serem tão eficazes contra bactérias Gram negativas, em segundo lugar, não serem eficazes sobre todas as espécies de bactérias patogénicas e deteriorativas (células e esporos), em terceiro lugar é importante referir que mesmo em estirpes de bactérias Gram positivas sensíveis a essa ação, existem células que são insensíveis às bacteriocinas; por último, se os produtos forem armazenados por períodos de tempo demasiadamente longos, então observa-se uma certa instabilidade nas bacteriocinas (Riley e Chavan, 2007). De entre os fatores do meio que podem condicionar a ação das bacteriocinas, destaca-se a sua estabilidade face ao pH do meio. Está descrita a atividade da bavaricina A entre pH 1,3 e 9,7 (Larsen et al, 1993) e da plantaricina ST31 entre pH 3,0 e 8,0 (Todorov et al., 1999), no entanto, a atividade destas duas bacteriocinas foi significativamente reduzido a pH alcalino perdendo-se a pH 12,5 e pH 9,0, respetivamente. Contudo, os trabalhos desenvolvidos por Mortvedt-Abildgaard et al., (1995) demonstram que a produção de lactocina S por L. sakei L45 varia quando o pH 15 do meio de cultura é alterado entre 5,0, 5,6 e 6,0, sendo que a maior produção se verificava para pH 5,0. Quando se pretende inocular num produto uma BAL bacteriocinogénica, há que ter em consideração as condições ótimas para o crescimento da cultura e as condições mais eficazes para a sua atuação. Leroy & De Vuyst (1999) demonstraram que o pH ótimo para o crescimento de culturas de L. sakei CTC494 era pH 6,0 enquanto a produção da sakacina K era máxima a pH 5,0, concluindo que a adsorção às células do meio de cultura da estirpe sensível podia reduzir a atividade desta substância. Galvez et al. (2007) esquematizaram o conjunto de fatores que condicionam a eficácia da produção de bacteriocinas in situ (figura 2.3). Como se pode observar, há uma interligação entre todos os fatores envolvidos no fabrico do produto que se influenciam mutuamente. Estrutura do alimento e capacidade tampão Composição do alimento Estirpe bacteriocinogénica Capacidade de implementação e proliferação Adaptação ao ambiente do alimento Sensibilidade aos fatores ambientais (aditivos, fagos, bacteriocinas) Produção de bacteriocinas (constitutiva ou induzida, taxa de produção) Estabilidade da bacteriocina A bacteriocina Processamento do alimento Atividade no alimento Interação com fatores de conservação Espectro de ação Estabilidade Fatores físicoquímicos (pH, temperatura, aw, O2, CO2, potencial redox, tempo) Carga microbiana Estado fisiológico Interações microbianas Diversidade microbiana Figura 2.3. Influência de diferentes fatores que condicionam a eficácia da produção de bacteriocinas in situ para a biopreservação (adaptado de Galvez et al. 2007). 16 2.2.1.2.3. Outros compostos O peróxido de hidrogénio pode ser produzido pelas BAL na presença de oxigénio. O seu efeito bactericida tem sido atribuído à forte ação oxidante que possui na célula bacteriana e à destruição da estrutura molecular básica das proteínas celulares. Não obstante, a sua presença nos produtos cárneos processados pode trazer dissabores, favorecendo o esverdeamento e a rancificação dos mesmos (Hugas et al., 1998). O diacetilo tem também demostrado uma potencial ação no controlo de microrganismos indesejáveis nomeadamente E. coli O157:H7 e Salmonella Typhimurium (Kang e Fung, 1999). A formação de diacetilo (2,3-butanodiona) interfere também no aroma dos produtos fermentados, tendo este composto um reduzido limiar de deteção a nível olfativo e conferindo sabor a manteiga o que pode ser depreciativo quando excessivo. A presença de diacetilo em enchidos foi relacionada com L. plantarum e com algumas espécies de Staphylococcus envolvidas na maturação de produtos cárneos, referindo-se que podem produzir quantidades consideráveis deste composto (Ramon et al., 1992). 2.2.2. Potencial Aptidão Probiótica das Bactérias do Ácido Láctico As BAL constituem provavelmente o grupo mais numeroso de bactérias relacionadas com os seres humanos. Estas bactérias encontram-se naturalmente associadas às superfícies das mucosas, particularmente nos tratos gastrointestinal, respiratório e genital do Homem e de outros animais e são também indígenas em habitats muito diversos, desde produtos alimentares (leite e derivados, vegetais, frutos, cereais, carne, peixe, vinho) a solo, água, estrume e águas residuais (Mills et al. 2011). O benefício que o consumo de BAL, através da ingestão de alimentos, pode representar para a saúde humana, foi reconhecido no princípio do século XX, pelos trabalhos de Élie Metchnikoff - Prémio Nobel da Medicina em 1908 - relacionados com a longevidade da população caucasiana, frequente consumidora de leites fermentados (Heller, 2001). O conceito que desenvolveu serviu de base ao que hoje é reconhecido como probiótico definido por Salminen et al. (1998) como um microrganismo viável, bactéria ou levedura, que tem um efeito benéfico na saúde do hospedeiro que o ingere. 17 O consumo de alimentos que incluam esses microrganismos, também designados por alimentos probióticos, conduz à modulação da microflora do tracto gastrointestinal do hospedeiro, reduzindo a importância da microflora potencialmente nociva e estimulando os mecanismos de defesa natural, resultando numa série de alegados benefícios para a saúde. Tais benefícios incluem atividade antimicrobiana e prevenção de infeções gastrointestinais, melhoria no metabolismo de lactose, propriedades antimutagénicas, propriedades anticarcinogénicas, redução do colesterol sérico, propriedades antidiarréicas, estimulação do sistema imunológico, melhoria na doença inflamatória intestinal crónica e supressão de infeção por Helicobacter pylori . Têm sido estudados várias culturas de bactérias probióticas, a maioria deles são naturais do no trato digestivo do Homem e de animais saudáveis. Os mais comuns pertencem a dois géneros Lactobacillus e Bifidobacterium, mas outros microorganismos incluindo Enterococcus, Streptococcus, e algumas leveduras como Saccharomyces cerevisiae (Holzapfel, 1998, Anal e Harjinder, 2007). Alguns destes benefícios de saúde têm mostrado resultados promissores em modelos animais e mesmo em ensaios com humanos. Porém, os organismos reguladores do setor alimentar mantêm ainda uma prudência razoável quanto às alegações que podem ser feitas na rotulagem e publicidade destes produtos, pois ainda há uma dúvida razoável sobre a dimensão dos alegados efeitos positivos na saúde humana. De acordo com o ponto nº 23 do preâmbulo do Regulamento (CE) 1924 (2006), “as alegações de saúde só deverão ser autorizadas para utilização na Comunidade depois de uma avaliação científica do mais elevado nível possível. A fim de assegurar uma avaliação científica harmonizada destas alegações, a Autoridade Europeia para a Segurança dos Alimentos deverá efetuar as referidas avaliações (…)”. Esse ponto é materializado no nº14 desse regulamento que define as condições para puder utilizar “As alegações relativas à redução de um risco de doença e alegações relativas ao desenvolvimento e à saúde das crianças”. A utilização dessas alegações carece de autorização prévia, feita a pedido do agente económico interessado, e tem uma tramitação de análise da prova científica por parte de um painel especializado. Se essa autorização não for concedida, independentemente do investimento feito pelo agente económico em investigação, e da tendência da prova científica lhe ser potencialmente favorável, a alugação não poderá ser utilizada. A título de exemplo, apresentam-se três decisões relativas ao efeito probiótico tomadas pelo painel científico da EFSA em Produtos Dietéticos, Nutrição e 18 Alergias, publicadas no EFSA Journal. Uma delas refere-se aquele que deve ser o mais mediático dos alimentos probióticos – o Actimel da Danone. Com base em dezenas de artigos publicados, o requerente pretendia autorização para alegar que o consumo daquele leite fermentado reduzia as diarreias por Clostridium difficile. O pedido foi reprovado pelo painel da EFSA porque as evidências fornecidas para estabelecer a relação de causa e efeito entre o consumo de Actimel e a redução do risco de diarreia por C. difficile eram insuficientes (EFSA, 2010). Em 2013, a mesma agência não autorizou a Fuko Pharma Ltd. a alegar que o consumo de Lactobacillus rhamnosus GG normalizava a defecação em situação de diarreias provocadas pelo consumo de antibióticos e a PiLeJe a alegar que o consumos de Bifidobacterium longum LA 101, Lactobacillus helveticus LA 102, Lactococcus lactis LA 103 e Streptococcus thermophilus LA 104 aumentava a frequência da defecação (EFSA, 2013a, b). Assim, o investimento que tem sido feito em investigação, não se pode traduzir diretamente numa mais-valia comercial para o fabricante. Porém, e sendo conhecidas as fortes limitações regulamentares, as culturas probióticas têm sido exploradas extensivamente pela indústria de laticínios como uma ferramenta para o desenvolvimento de novos produtos funcionais. Estima-se que haja muitas dezenas de produtos probióticos comercializados no mundo, a lista tem sido continuamente expandindo. Os probióticos foram incorporados no iogurte e outros produtos lácteos, como o queijo. Mais recentemente esta hipótese foi estudada pra produtos comestíveis como maionese e também em produtos cárneos (Arihara et al., 1998). Os microrganismos probióticos também estão disponíveis comercialmente, em leite azedo, sumos de frutas, gelados e produtos à base de aveia (Leroy e De Vuyst, 2004). A utilização de culturas probióticas em produtos cárneos tem algumas limitações de caráter técnico, nomeadamente, a quantidade de células viáveis que podem ser ingeridas pelo consumo de enchidos fermentados que, a ser demasiado reduzida, desvirtua a lógica da sua aplicação, assim como a eventual inadaptação da cultura bacteriana ao ambiente do enchido fermentado, ou a modificações das caraterísticas organoléticas incomportáveis (Hammes e Haller, 1998). Apesar disso, têm sido realizados diversos estudos que equacionam essa utilização de probióticos em enchidos fermentados. Esses estudos assentam em dois eixos principais. Por um lado, tem-se tentado incluir em alimentos fermentados espécies de caráter probiótico comprovado. Arihara et al. (1998) mostraram que L. gasseri JCM1131 é aplicável para a fermentação 19 de produtos cárneos e melhorar a sua segurança. A utilização em enchidos fermentados do potencial probiótico L. rhamnosus e L. paracasei subsp. paracasei foi estudada por Sameshima et al. (1998) e de L. rhamnosus por Erkilla et al. (2000a, 2001a, b). Por outro lado, tem disso estudada a possibilidade de utilizar estirpes selecionadas de BAL habitualmente empregues na fermentação de enchidos. Nomeadamente L. sakei e Pediococcus acidilacticci usados correntemente como cultura de arranque (Erkilla et al., 2000b). Essa seleção visa escolher aquelas estirpes que apresentam características que lhe confiram esse potencial probiótico. Os critérios chave critérios de seleção para probióticos são esquematizados na figura 2.4. Genericamente, uma bactéria com caráter probiótico deve conseguir chegar de forma viável ao intestino do consumidor, para ai se poder instalar e manifestar as propriedades que alegadamente conferem uma vantagem à saúde do consumidor. Para isso, é necessário que durante a vida de prateleira do alimento a BAL se mantenha uma elevada viabilidade, e que ao ser ingerida consiga resistir à adversidade do reduzido pH do estômago e da presença de sais biliares no intestino delgado. Se uma BAL conseguir ultrapassar essas duas barreiras, há uma forte probabilidade de que seja um forte candidato a uma ação probiótica (Kolożyn-Krajewska e Dolatowski. 2012). Apesar das inúmeras alegações sobre vantagens para a saúde que os probióticos conferem ao consumidor, aquela que é menos controversa é a de que a colonização do epitélio da mucosa intestinal que confere uma vantagem por exclusão da microflora potencialmente nociva que ai se poderia instalar. Assim, outra propriedade que deve ser procurada numa bactéria a utilizar como probiótica é a sua capacidade para aderir a superfícies, nomeadamente a tecidos (Haller et al, 2001). Uma parte considerável da vantagem para a saúde que se alega nos probióticos é o combate a microrganismos potencialmente nocivos residentes no trato intestinal. Assim, a atividade antagonista contra bactérias patogénicas é também um aspeto a valorizar na escolha de um probiótico (Saarela et al. 2000). 20 Origem/ Definição/ Caracterização Aspetos gerais Segurança da estirpe e género Atividade e viabilidade no produto, aderência, potencial invasivo Segurança e estabilidade Resistência a pH reduzido, suco gástrico, sais biliares, suco pancreático, colonização/sobrevivência in vivo Aderência ao epitélio intestinal/tecidos/ virulência e/ou Antagonismo contra patogénicos; Atividade antimicrobiana e/ou Aspetos funcionais e fisiológicos Estimulação/supressão da resposta imunitárias e/ou Estimulação seletiva de bactérias benéficas e supressão de bactérias nocivas e/ou Efeitos clínicos secundários em voluntários/ pacientes Figura 2.4. Critérios de seleção para probióticos (adaptado de Salminen et al., 1998) Curiosamente, ainda que com objetivos claramente diferentes, há muitas caraterísticas de uma BAL que interessa simultaneamente à sua função tecnológica na fermentação de alimentos e à sua potencial função probiótica, nomeadamente a boa capacidade competitiva, a capacidade para resistir em meios de pH reduzido e a capacidade para inibir bactérias patogénicas, particularmente a produção de bacteriocinas. 21 Exemplo disso é L. plantarum, uma bactéria versátil, que pode ser encontrada numa variedade de nichos ambientais, incluindo em casos de fermentação controlada de alimentos e no trato gastrointestinal do Homem e outros animais. Diferentes estirpes de L. plantarum estudadas evidenciaram uma elevada tolerância à exposição consecutiva ao ácido clorídrico (pH 2,0) e sais biliares. Isso foi observado tanto para estirpes isoladas de amostras intestinais e para aqueles que foram isoladas de alimentos fermentados (Rivera-Espinoza e Gallardo-Navarro, 2008). 22 3. Material e Métodos 3.1. Avaliação de características com interesse tecnológico em L. sakei 3.1.1. Microrganismos e condições de crescimento Foram utilizadas 18 estirpes de Lactobacillus sakei isoladas de enchidos tradicionais da região de Trás-os-Montes, identificadas fenotipicamente por Patarata (2002). As culturas estavam conservadas a -18ºC em MRS líquido (Biokar 089) com 15% de glicerol. Antes da utilização, as culturas conservadas foram repicadas duas vezes em MRS líquido e a sua pureza confirmada por cultura em placa. Para inocular os meios de cultura específicos das várias propriedades estudadas foi utilizada uma suspensão de microrganismos em solução de cloreto de sódio (0,85%). Esta foi obtida de crescimento em 30 ml de MRS líquido a 30ºC durante 16 a 24 h, centrifugada (2500 x g, 20 min) e o sedimento lavado com solução de NaCl 0,85%. A densidade da suspensão celular foi aferida a cerca de 108 microrganismos por ml por comparação ao padrão MacFarland 0,5 (Biomérieux 70900). 3.1.2. Atividade antagonista contra microrganismos patogénicos A pesquisa para atividade antagonista dos 18 isolados de L. sakei foi realizada de acordo com Schillinger e Lücke (1989). Como bactérias sensíveis neste trabalho utilizaram-se as seguintes bactérias patogénicas: E. coli O157:H7, L. monocytogenes, Salmonella spp., e S. aureus em que cada bactéria incluiu uma estirpe de referência de ATCC 35150, ATCC 7973, CECT 4155 e ATCC 25953 respetivamente e 3 isoladas de produtos cárneos ou seu ambiente de produção por Patarata et al. (2005), Martins (2010) e Talon et al. (2012). O procedimento utilizado na reativação das bactérias patogénicas foi basicamente similar ao supra indicado para as BAL, substituindo o meio de cultura líquido e sólido por BHI (Oxoid CM225), suplementado com 1,4% de agar para preparar o sólido e ajustando a temperatura de incubação ao microrganismo em causa: 37ºC, 24h para E. coli O157:H7, Salmonella spp. e S. aureus e 30ºC para L. monocytogenes. 23 A partir da suspensão inicial com turvação similar ao padrão MaCFarland 0.5 prepararam-se as diluições necessárias em NaCl 0,85%, de forma a obter um nível de inoculação de cerca de 6 log UFC/g. Depositou-se 0,01 ml de suspensão celular, sob a forma de gota, na superfície de MRS agar só com 0,2% de glucose (MRS 0,2), no sentido de minimizar o efeito da acidez, e incubados a 30ºC anaerobicamente, para evitar a formação de peróxido de hidrogénio. As suspensões celulares das culturas de microrganismos a testar como sensíveis foram inoculadas (0,1 ml) em 7 ml de BHI suplementado com 0,7% de agar (BHI semi-sólido), previamente fundido e arrefecido à temperatura de sobrefusão. O meio inoculado foi vertido sobre a caixa de Petri onde tinha ocorrido o crescimento da cultura a testar como produtora. Após incubação (30ºC, 24 h, anaerobiose) pesquisou-se zonas de inibição. Os resultados foram considerados positivos quando se observou uma zona de inibição de, pelo menos, 0,5 mm. 3.1.3. Crescimento em condições adversas e capacidade de acidificação Para avaliar a potencial capacidade de implantação e crescimento em enchidos, testou-se em meio de cultura a capacidade de crescimento e de acidificação em meio de cultura com diferentes características e a diferentes temperaturas (7ºC, 15ºC e 25ºC). O ensaio foi conduzido com quatro variantes do meio de cultura: MRS sem carb. MRS sem hidratos de carbono - glucose (o meio de cultura foi preparado a partir dos componentes de base, para poder ser suprimida a glucose); MRS com carb. MRS com a formulação normal que tem 2% de glucose; MRS+i sem carb e MRS+i com carb para simular o efeito de alguns ingredientes utilizados no fabrico de enchidos, suplementouse o MRS com os ingredientes indicados no Quadro 3.1. Quadro 3.1. Ingredientes utilizados para suplementar o MRS (indicado na secção de resultados como MRS+i). Ingrediente alho (óleo essencial) Quantidade no meio de cultura 0.05% vinho 8% sal 2% nitrito 150 mg/L nitrato 150 mg/L 24 Inoculou-se, em triplicado, 50 ml de meio de cultura com 0,1 ml de suspensão celular (indicada em 3.1.1.) e incubados durante 4 dias às temperaturas definidas no ensaio. Diariamente, retirou-se assepticamente 3 ml de meio de cultura e a sua DO foi medida a 600 nm contra meio de cultura não inoculado. Os resultados são expressos em DO a 600 nm. A capacidade de acidificação foi determinada diariamente através da determinação do pH do sobrenadante (2500 x g, 15 min) do meio de cultura com um eléctrodo de vidro num medidor de pH Crison modelo micro pH 2002. 3.2. Avaliação de características com potencial probiótico em L. sakei 3.2.1. Tolerância ao ácido Para avaliar a capacidade dos isolados de L. sakei resistirem à acidez do estômago, estudou-se a sua capacidade de sobrevivência após incubação em tampão fosfato pH 2,5. Inoculou-se 0,1 ml de suspensão bacteriana (indicada em 3.1.1) em10 ml de tampão com pH 2,5, e como controlo utilizou-se o mesmo tampão com pH ajustado a 6,0. Incubou-se 3h a 37ºC. De seguida, preparou-se diluições decimais sucessivas em NaCl 0,85%, semeou-se em superfície 0,1 ml de MRS sólido e incubouse a 30ºC durante 48h. Os resultados são expressos em log UFC/ml de tampão (Erkkilä e Petäjä, 2000). 3.2.2. Tolerância aos sais biliares No sentido de avaliar a capacidade de sobrevivência dos isolados de L. sakei ao longo do trato digestivo, a resistência a sais biliares foi estudada em MRS líquido suplementado com 0,15% e 0,30% de sais biliares (e um controlo não suplementado). O ensaio foi conduzido com microrganismos previamente incubados em tampão fosfato pH 2,5 (com stresse ácido), para mimetizar a sequência de efeitos adversos do estômago e da parte superior do intestino delgado, e previamente incubados em tampão fosfato pH 6,0 (sem stresse ácido) como controlo. A preparação foi realizada basicamente como indicada em 3.2.1, só que com inoculação no tampão fosfato do sedimento do crescimento em 10 ml de MRS (2500 x g, 15 min). Após incubação, a suspensão celular 25 foi centrifugada (2500 x g, 15 min) para separar as células do tampão fosfato, e as células foram ressuspendidas em NaCl 0,85% e a sua comparação aferida ao padrão Macfarland 0,5. Inoculou-se 0,1 ml no MRS suplementado com sais biliares e controlo. O crescimento da cultura foi monitorizado diariamente até 4 dias de incubação medindo a DO a 600 nm contra meio de cultura não inoculado. Os resultados são expressos em DO a 600 nm (Pennacchia et al., 2004). 3.2.3. Capacidade de adesão a intestino delgado de porco Sendo a capacidade de adesão à mucosa intestinal uma propriedade determinante para que o microrganismo potencialmente probiótico possa exercer algum efeito, nomeadamente por competição por exclusão com a microflora nociva que ai possa estar instalada, estimou-se essa capacidade utilizando um dispositivo com intestino delgado de porco. O intestino foi obtido num matadouro local, proveniente do abate da véspera. Após lavagem, este foi cortado em pequenos pedaços quadrangulares de cerca de 6 cm. Os pedaços foram colocados em anéis de polietileno devidamente desinfetados (diâmetro 27mm, altura 5mm), prendidos com um grampo de forma a mantê-lo esticado e o excesso foi cortado (figura 3.1). A desinfeção dos anéis que antecedeu a colocação do intestino foi feita por imersão em etanol durante 20 minutos seguido de enxaguamento com água destilada estéril. Preparou-se 3 anéis por cada isolado de L. sakei. Figura 3.1. Dispositivo com intestino de porco utilizado para estudar capacidade de adesão de L. sakei. 26 Contaminou-se 200 ml de MRS com 0,1mL de cada estirpe separadamente, incubou-se a 30ºC durante 5 h. Fez-se um ensaio de controlo com MRS não inoculado para avaliar a contaminação natural da tripa, cuja presença em elevado número poderia criar um viés no ensaio. Os anéis foram individualmente retirados do meio de cultura e lavados em 200 ml de NaCl 0,85%, agitando-os manualmente durante 30 s, para libertar os microrganismos não aderentes. De seguida, recortou-se o círculo de intestino com material esterilizado e colocou-se (individualmente) num tubo com 10 ml de NaCl 0,85% com 10 pérolas de vidro. Agitou-se em vortéx durante um minuto. Foram preparadas diluições decimais sucessivas em NaCl 0,85% e semeou-se em MRS sólido as diluições adequadas. Incubou-se a 30ºC durante 48 h. Os resultados foram expressos em log UFC/cm2 de intestino. Este ensaio foi realizado inicialmente com intestino naturalmente contaminado, tal como fora efetuado por Fernandes e Patarata (2011), porém observou-se um crescimento muito elevado nos ensaios de controlo. Assim, o ensaio foi repetido pasteurizando o intestino já montado nos anéis de polietileno a 70ºC durante 2minutos, que se revelou uma boa solução, pois a contagem do controlo não inoculado foi inferior ao limite de deteção do método. 27 3.3. Efeito combinado da utilização de L. sakei e óleo essencial de alho no comportamento de Salmonella spp. ao longo do processo de fabrico de Chouriço 3.3.1. Desenho experimental A estrutura do trabalho delineado para avaliar o efeito dos dois parâmetros envolvidos na conservação de chouriços de carne: L. sakei com carácter probiótico e óleo essencial de alho no crescimento e sobrevivência de Salmonella spp. , apresenta-se e esquematiza-se no quadro 3.2 e na figura 3.2. Quadro 3.2 Estrutura do trabalho experimental Combinações dos efeitos em estudo Sem L. sakei, sem óleo de alho Sem L. sakei, com 0,5% óleo de alho Com 6-7 log UFC/g de L. sakei, sem óleo de alho Com 6-7 log UFC/g de L. sakei, com 0,5% óleo de alho Cada uma das unidades experimentais (chouriço modelo - CM) (conjugação L. sakei e óleo de alho) foi analisada em 3 repetições. Em cada uma das combinações dos efeitos a testar seguiu-se o procedimento de tomas para análise: T1 Mistura T2 Após fumagem T3 7 dias de secagem T4 15 dias de secagem T5 21 dias de secagem 3 chouriços Figura 3.2 Estrutura do trabalho experimental 28 3.3.2.Preparação dos microrganismos a inocular A estirpe de L. sakei selecionada para inocular no chouriço foi selecionada do grupo de 18 testados, com base na sua capacidade antagonista, capacidade de crescimento estudada em meio de cultura e pelas características vantajosas do ponto de vista probiótico. A cultura foi preparada basicamente como indicado em 3.1.1, aferindo a suspensão para inoculação a um teor bacteriano que permitisse transferir cerca de 6 log UFC/g em 10 ml de NaCl 0,85%. Nos ensaios não inoculados com L. sakei substitui-se a suspensão celular por 10 ml de NaCl 0,85%. A suspensão para inoculação de Salmonella spp., cujo comportamento se pretendeu estudar foi constituída por uma mistura de uma estirpe de referência e três estirpes selvagens, tal como indicado em 3.1.1. Considerando as recomendações do FSIS, em que se exige que para validar um processo de fabrico no que se refere à sua segurança quanto a Salmonella spp. se consiga uma redução de 6,5D (em produtos sem carne de aves), apontou-se para um nível de inoculação de cerca de 7 log UFC/g em 10 ml de NaCl 0,85%. 3.3.3. Preparação do Chouriços No fabrico dos chouriços foi utilizada carne da barriga de porco do abate do dia anterior ao início do nosso ensaio. A carne foi desossada e descouratada e picada numa picadora de discos, com um crivo de 15 mm. Na preparação dos chouriços de carne utilizou-se sal refinado, vinho tinto da região com um teor alcoólico de 12º (5%), sal (2%), nitrito de sódio e nitrato de potássio concentração de 150 mg/kg de NaNO2 150 mg/kg de KNO3. Foram constituídos quatro lotes e foram preparados individualmente com as varáveis em estudo, todos contaminados cerca de 7 log UFC/g de Salmonella spp.. Após mistura, a massa repousou 24h a 4±2°C. Findo esse período, procedeu-se ao enchimento em intestino delgado de suíno desinfetado salgado, previamente dessalgado em água durante 24h a 4±2°C . Os chouriços então fumados numa câmara com gerador eléctrico de fumo a partir de aparas de madeira de faia. O ciclo de fumagem compreendeu 15 min de secagem, 10 min de secagem com ignição do fumo, 2 h de fumo frio, 10 min de repouso e 5 min de evacuação do fumo. A humidade relativa programada para todas as fases foi de 85%. Desde o início do processo de fumagem, a 29 temperatura no interior das linguiças foi monitorizada, em intervalos de 10 min, com sondas de penetração conectadas a um registador Hanna. A temperatura não ultrapassou os 35ºC no pico de aquecimento. Por fim, as amostras foram transferidas para uma câmara de cura onde permaneceram 30 dias a 15ºC com 85% de humidade relativa. 3.3.4. Análises laboratoriais 3.3.4.1. Análises Microbiológicas No final de cada tempo (figura 3.2), procedeu-se à colheita de 10 g de amostra, a qual foi diluída a 1:10 com uma solução salina a 0,85%. A amostra foi homogeneizada num “stomacher” durante 90 segundos; para proceder às diferentes determinações foram realizadas diluições decimais sucessivas em 9 ml da mesma solução. Contagem/pesquisa de Salmonella spp. Procedeu-se à inoculação, em superfície, das diluições pertinentes em XLD (Biokar 06608). Incubação a 37º durante 24 horas. Os resultados são expressos em log UFC/g. Quando o número de Salmonella spp. se encontrava inferior ao limite de deteção do método (2 log UFC/g, procedeu-se à pesquisa do microrganismo em 25g. O procedimento foi feito basicamente de acordo com a norma ISO 6579:2002. A pesquisa foi feita em 4 fases partindo-se do pré-enriquecimento em APT (de 8 a 20h a 37ºC). O enriquecimento seletivo foi efetuado em Rappaport-Vassiliadis Enrichement Broth (CM669, Oxoid) e em MKT - Muller-Kauffmann Tetrathionate-novobiocine broth (base) MKTTn (BK169HA+ BS056, Biokar). Seguiu-se o isolamento de colónias suspeitas MRSV agar (BK191HA, Biokar) e em XLD - Xylose Lysine Deocholate agar (BK168HA, Biokar). 30 3.3.4.2. Análises Físico-químicas A actividade da água (aw) foi determinada num aparelho Rotronic Hygroscop DT, com sonda WA-40, mantida a uma temperatura sensivelmente constante de 20°C. O pH foi determinado com um medidor de pH Crison modelo micropH 2002, numa pasta homogénea de amostra. O teor em humidade foi determinado, por perda de peso por dessecação em estufa a 105°C, de uma amostra de 10 g, até peso constante, segundo o método da NP 1614 (1979). O teor proteico (N x 6,25) das amostras foi obtido, por determinação do azoto total pelo método de Kjeldhal, segundo a NP 1612 81979). A determinação da gordura livre total realizou-se pelo método de Soxhlet sobre o resíduo seco, utilizando como solvente éter de petróleo (NP1224, 1982). O teor em cloretos, expresso em cloreto de sódio, foi determinado, titulando o excesso de nitrato de prata, que não se combinou com os cloretos existentes na amostra, com tiocianato de potássio, utilizando como indicador, o sulfato duplo de ferro e amónio (A.O.A.C. 1990). 3.3.5. Tratamento de dados Os efeitos estudados nos trabalhos sobre o crescimento de L. sakei em condições adversas e capacidade de acidificação e sobre o crescimento em meio de cultura com saias biliares de L. sakei sujeito ou não a stresse ácido foram estudados por análise de variância fatorial com interação. A estirpe foi utilizada como repetição. Sempre que foram detetadas diferenças (P <0,05), as médias foram comparadas através do teste Tukey Kramer, utilizando o programa Statistica 5.1. O efeito da adição de L. sakei com carácter probiótico e óleo essencial de alho no crescimento e sobrevivência de Salmonella spp. em chouriço foi avaliado com a mesma metodologia de análise de dados, com base nas determinações feitas em triplicado. 31 4. Resultados e Discussão 4.1. Avaliação de características com interesse tecnológico em L. sakei Atividade antagonista A actividade antagonista dos isolados de L. sakei foi estudada contra L. monocytogenes, Salmonella spp., E coli e S. aureus, detetada através da técnica da gota em agar. Como se pode observar no quadro 4.1, alguns dos isolados apresentaram uma elevada atividade antagonista contra vários dos microrganismos testados como sensíveis. Quadro 4.1. Atividade antagonista de vários isolados de L. sakei contra L. monocytogenes, Salmonella spp., E coli e S. aureus detectados através da técnica da gota em agar. Resultados expressos em dimensão do halo de inibição, em ml. Testadas como sensíveis ao antagonismo L. sakei L. monocytogenes Salmonella spp. E coli S. aureus 4 5 3 5 3 347 (-) (-) 5 (-) 1284 10 5 3 20 1305 7 7 5 5 1307 5 2 5 (-) 1320 4 3 6 10 1329 4 6 6 12 1336 8 6 3 2 1340 (-) (-) (-) (-) 1343 3 5 6 20 1345 (-) (-) 3 (-) 1348 (-) (-) (-) (-) 1358 15 5 1 20 1359 5 2 8 3 1376 15 2 6 3 1397 (-) 5 4 6 ATCC 15521 2 3 2 4 32 Crescimento em condições adversas e capacidade de acidificação Os resultados da capacidade de crescimento e capacidade de acidificação em condições adversas são apresentados nos quadros 4.2 e 4.3, respetivamente. Quadro 4.2. Crescimento das culturas de L. sakei em MRS suplementado e MRS suplementado com ingredientes do fabrico de chouriço, com e sem hidratos de carbono, determinada a 7ºC, 15ºC e 25ºC. Condições de cresimento 24 h 48 h 72 h 96h 120h MRS sem carb, 0,00 ± 0,00 0,01 ± 0,01 0,04 ± 0,02 0,37 ± 0,11 1,36 ± 0,08 MRS com carb 0,00 ± 0,00 0,05 ± 0,03 0,10 ± 0,05 1,20 ± 0,33 1,75 ± 0,32 MRS+i sem carb, 0,00 ± 0,00 0,19 ± 0,03 0,27 ± 0,02 0,49 ± 0,13 1,52 ± 0,06 MRS+i com carb 0,00 ± 0,00 0,22 ± 0,05 0,28 ± 0,06 0,60 ± 0,26 1,56 ± 0,13 MRS sem carb, 0,00 ± 0,00 0,50 ± 0,11 0,73 ± 0,11 1,17 ± 0,20 1,32 ± 0,21 MRS com carb 0,16 ± 0,10 1,67 ± 0,33 1,56 ± 0,13 1,97 ± 0,22 2,16 ± 0,23 MRS+i sem carb, 0,00 ± 0,00 0,60 ± 0,09 0,48 ± 0,19 0,77 ± 0,19 0,95 ± 0,18 MRS+i com carb 0,23 ± 0,07 1,07 ± 0,34 1,52 ± 0,22 1,89 ± 0,23 2,08 ± 0,24 MRS sem carb, 0,05 ± 0,03 0,22 ± 0,13 0,71 ± 0,04 0,93 ± 0,09 1,89 ± 0,23 MRS com carb 0,80 ± 0,18 1,12 ± 0,17 1,98 ± 0,04 2,22 ± 0,18 3,06 ± 0,36 MRS+i sem carb, 0,20 ± 0,04 0,11 ± 0,19 0,88 ± 0,13 1,18 ± 0,11 2,10 ± 0,14 MRS+i com carb 0,64 ± 0,27 0,97 ± 0,29 1,95 ± 0,07 2,23 ± 0,14 3,10 ± 0,22 Sig, Temperatura (T) <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 Sig, MRS/MRS+i (M) <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 7ºC 15ºC 25ºC Sig, Carbohidratos 33 Quadro 4.3. pH das culturas de L, sakei em MRS suplementado e MRS suplementado com ingredientes do fabrico de chouriço, com e sem hidratos de carbono, determinada a 7ºC, 15ºC e 25ºC. Condições de cresimento 24 h 48 h 72 h 96h 120h MRS sem carb, 6,15 ± 0,00 6,17 ± 0,03 6,19 ± 0,04 6,07 ± 0,06 5,97 ± 0,09 MRS com carb 6,15 ± 0,00 6,16 ± 0,14 6,14 ± 0,14 5,60 ± 0,33 5,02 ± 0,29 MRS+i sem carb 6,00 ± 0,00 5,94 ± 0,04 5,89 ± 0,03 5,79 ± 0,06 5,72 ± 0,06 MRS+i com carb 5,50 ± 0,00 5,50 ± 0,07 5,48 ± 0,06 5,39 ± 0,18 5,20 ± 0,26 MRS sem carb, 6,18 ± 0,07 5,96 ± 0,10 6,22 ± 0,05 6,23 ± 0,06 6,25 ± 0,06 MRS com carb 6,12 ± 0,19 4,62 ± 0,34 4,43 ± 0,02 4,43 ± 0,01 4,47 ± 0,03 MRS+i sem carb 5,90 ± 0,14 5,60 ± 0,07 5,75 ± 0,06 5,76 ± 0,05 5,76 ± 0,06 MRS+i com carb 5,56 ± 0,13 4,87 ± 0,23 4,19 ± 0,05 4,21 ± 0,03 4,35 ± 0,34 MRS sem carb 6,18 ± 0,08 6,27 ± 0,07 6,30 ± 0,14 6,40 ± 0,22 6,51 ± 0,34 MRS com carb 4,34 ± 0,02 4,38 ± 0,05 4,33 ± 0,17 4,30 ± 0,18 4,27 ± 0,22 MRS+i sem carb 5,80 ± 0,06 5,76 ± 0,08 5,84 ± 0,12 5,87 ± 0,13 5,90 ± 0,19 MRS+i com carb 4,14 ± 0,03 4,14 ± 0,03 4,12 ± 0,08 4,12 ± 0,11 4,11 ± 0,14 7ºC 15ºC 25ºC Sig, Temperatura (T) <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 Sig, MRS/MRS+i (M) <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 Sig, Carbohidratos A temperatura de 7ºC resultou num atraso considerável, altamente significativo (p<0,001) no crescimento da cultura de L, sakei, em MRS, em MRS+i (suplementado com alguns ingredientes utilizados no fabrico de chouriço (Sal, vinho, alho, nitrito de sódio e nitrato de potássio). 34 4.2. Avaliação de caraterísticas com potencial probiótico em L, sakei Tolerância ao ácido A capacidade de resistência a pH reduzido dos isolados de L. sakei foi estudada, efetuando contagem em MRS de culturas previamente submetidas a stresse ácido em tampão PBS com pH 2,5 ou 6,0 (usado como controlo). Os resultados são ilustrados na figura 4.1. Como se pode observar, os isolados tratados com PBS pH 6,0 apresentaram uma contagem compreendida entre os 5 e os 7 Log UFC/g. Aqueles que foram submetidos a stresse ácido ou não apresentaram crescimento (8 dos 17 isolados testados) ou apresentaram contagens ligeiramente inferiores às dos isolados não sujeitos a stresse ácido. 7 6 Log UFC/g 5 4 3 pH 2,5 2 pH 6.0 1 0 Figura 4.1. Crescimento de L. sakei após stresse ácido (pH 2,5) e sem stresse ácido (pH 6,0) (expresso em Log UFC/g às 48h após 24 h a 30ºC) Tolerância aos sais biliares A capacidade de crescimento em MRS suplementado com sais bilares (0,15% ou 0,30%) foi estudada monitorizando a DO da cultura em intervalos de 24h. No sentido de avaliar a potencial sobrevivência ao longo do trato digestivo, essa resistência aos sais biliares foi testada com bactérias sujeitas a pré-stresse ácido (pH 2,5), para simular a condição que a microflora encontra na parte superior do intestino delgado, após ser 35 sujeita à acidez do estômago. Os resultados são apresentados nas figuras 4.2 (sem stresse ácido) e 4.3 (com stresse ácido). Os valores médios de todas as culturas são apresentados no quadro 2. Todos os isolados apresentaram capacidade de crescimento em MRS suplementado com sais biliares, ainda que nas culturas sujeitas a pré-stresse ácido, se tenha observado que a cultura teve uma fase lag mais longa, necessitando de mais tempo para se multiplicar. Como se depreende da interpretação dos resultados que constam do quadro 4.4, o pré-stresse ácido e o nível de sais biliares influencia de forma altamente significativa o crescimento das culturas de L. sakei. Quadro 4.4. Crescimento das culturas de L. sakei em MRS suplementado com 0,15 ou 0,3 % de sais biliares, com e sem stresse ácido. Pré-stresse ácido; % de sais biliares Tempo de incubação 24 h 48 h 72 h 96h Controlo 1,50±0,40c 1,92±0,13a 2,11±0,15a 2,25±0,10b 0,15% 1,35±0,44bc 2,06±0,35a 2,33±0,15a 2,53±0,12a 0,30% 1,12±0,33b 2,02±0,41a 2,29±0,17a 2,54±0,11a Controlo 0,66±0,29d 1,82±0,38ab 2,15±0,10a 2,36±0,34ab 0,15% 0,05±0,10a 1,46±0,57b 2,19±0,22a 2,36±0,18ab 0,30% 0,00±0,02a 0,28±0,15c 1,30±0,45b 1,87±0,33c Sig, efeito pré-stresse <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 Sig, efeito sais bilares <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 Sig, interação 0,008 <0,001 <0,001 <0,001 Sem stresse (pH 6,0) Com stresse (pH 2,5) 36 a DO 600 nm (10 mm) 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 24 h 48h 72 h 100h DO 600 nm (10 mm) 3 b 2,5 2 1,5 1 0,5 0 24 h 48h 72 h 100h DO 600 nm (10 mm) 3 c 2,5 2 1,5 1 0,5 0 24 h 48h 72 h 100h Figura 4,2, Crescimento de L. sakei não sujeito a condições de stresse ácido (pH 6,0) em MRS sem sais biliares (controlo) (a), com 0,15% de sais biliares (b) e com 0,30% de sais biliares (c) 37 a DO 600 nm (10 mm) 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 24 h 48h 72 h 100h b DO 600 nm (10 mm) 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 24 h 48h 72 h 100h DO 600 nm (10 mm) 2,5 2 c 1,5 1 0,5 0 24 h 48h 72 h 100h Figura 4,3, Crescimento de L. sakei sujeito a condições de stresse ácido (pH 2,5) em MRS sem sais biliares (controlo) (a), com 0,15% de sais biliares (b) e com 0,30% de sais biliares (c) 38 Capacidade de adesão a intestino delgado de porco A capacidade de adesão a intestino delgado de porco pasteurizado dos isolados de L. sakei foi determinada enumerando a microflora permanecente no intestino delgado de porco (5h de incubação em MRS) após lavagem com solução de NaCl 0,85%com agitação durante 60s (figura 4.4). Observou-se que a generalidade dos isolados apresenta uma boa capacidade de adesão, ainda que haja diferenças significativas (p<0,05) os isolados com menor e maior capacidade de adesão. 6,2 6 5,8 Log UFC/g 5,6 5,4 5,2 5 4,8 4,6 Figura 4.4. Adesão de L. sakei a intestino delgado de porco de porco pasteurizado, (expresso em log UFC/g de microrganismos aderentes à tripa após lavagem com solução de NaCl 0,85%com agitação durante 60 s), valores apresentados são a média de três repetições. 39 4.3. Efeito combinado da utilização de L, sakei e óleo essencial de alho no comportamento de Salmonella spp., ao longo do processo de fabrico de Chouriço O chouriço preparado no presente trabalho apresentou uma composição média: humidade 35,2 ± 2,1%; proteína bruta 23,7± 1,7%; gordura 25,4± 3,3 % e cloreto de sódio 3,4± 0,6 %, Os resultados da evolução da aw são ilustrados na figura 4.5, os resultados da determinação do pH são apresentados no quadro 4.5, e ilustrados na figura 4.6. 0,98 0,96 0,94 aw 0,92 0,90 0,88 0,86 0,84 mistura aós fumagem 7 dias 15d dias 21 dias Figura 4.5. Evolução da aw média ao longo do processo de fabrico de chouriço A composição do chouriço encontra-se dentro dos parâmetros habitualmente encontrados em chouriço tradicional (Colaço-do-Rosário et al,, 2000), a evolução da aw foi a caraterística deste tipo de produtos, apresentando o chouriço considerado acabado uma aw de aproximadamente 0,89. Aos 15 dias de secagem este produto apresentava já uma aw de 0,90, o que de acordo com Leistner e Rodel (1976) é suficientemente reduzida para isoladamente conservar o produto à temperatura ambiente. Observou-se que a redução da aw sofreu uma desaceleração entre os 15 e os 21 dias, que também é 40 caraterística da secagem de um enchido, pois nessa fase a desidratação acontece com água que está mais fortemente ligada às fração proteica do alimento e aos humectantes aí presentes (Girard, 1988). A evolução do pH (figura 4.6) compreendeu duas fases. Entre a mistura e a fumagem o pH sofreu uma forte redução, associada ao forte aumento da população de BAL. Mesmo nas amostras que não incluíram uma cultura de arranque de L. sakei, a microflora láctica naturalmente presente no produto sofreu um forte aumento, atingindo valores da ordem dos 6 log UFC/g (figura 4.8). Ainda que este chouriço não tenha incluído na sua formulação adição de hidratos de glícidos, os residuais da carne terão suportado o crescimento da população e a produção de ácido. Por outro lado, dado que o chouriço foi preparado com vinho - que tem um pH reduzido, de cerca de 3,5 – poderse-á equacionar que a redução do pH nesta fase pode também ser devida à penetração completa do vinho na carne, que poderia não ter acontecido completamente na fase de mistura e repouso da massa que antecedeu o enchimento. Esta hipótese pode ser justificada com as observações de Gault (1991) que indicação ser necessário cerca de 48h para haver penetração completa na carne do ácido acético de uma marinada. Após a redução inicial do pH, houve um aumento ligeiro até ao final do processo de maturação, que é habitual acontecer em produtos desta natureza, determinado pela capacidade tampão da carne, e pela libertação para o meio de compostos de caráter básico, fundamentalmente produto do catabolismo da fracção azotada. Este aumento de pH pode ter uma extensão variável, associada ao tipo de enchido fermentado e ao tempo de maturação (Demeyer, 1992). Os valores de pH observados situando dentro do correntemente observado em chouriço, quer espanhol (Lois et al., 1987, Bello e Shanchez-Fuertes,1995) e português (Patarata et al., 1998). Uma evolução semelhante de pH num chouriço semelhante ao estudado no presente trabalho foi observada por Diez e Patarata (2013) e por Linares et al, (2013). O efeito da adição de óleo de alho e de L. sakei (quadro 4.5) mostraram-se significativos após a fumagem e aos 7 dias de secagem. Tal como esperado, as amostras com L. sakei inoculado apresentaram valores de pH significativamente menores, ainda que em termos absolutos essa diferença seja muito pequena. A interação observada entre os dois efeitos foi determinada fundamentalmente pelo menor pH observado nas amostras que simultaneamente tinham L. sakei e não tinham óleo essencial de alho. Aos 15 dias de secagem os valores de pH passaram a ser similares em todas as unidades 41 experimentais, o que decorrerá do aumento que a microflora láctica sofreu durante o processo, e, ainda que menor nas amostras não inoculadas com L. sakei, já apresentava valores da mesma ordem de grandeza, próximos de 7 log UFC/g. 6,00 5,50 pH sem L. sakei, sem alho 5,00 sem L. sakei, com alho com L. sakei, sem alho com L. sakei, com alho 4,50 4,00 mistura aós 7 dias fumagem 15d dias 21 dias Figura 4.6. Evolução do pH ao longo do processo de fabrico de chouriço Quadro 4.5. Evolução do pH ao longo do processo de fabrico de chouriço (expresso em Log UFC/g), Fase do processo Sem L,sakei Sem alho Com L,sakei Com alho Sem alho Com alho Significância L, s alho int Mistura 5,76 ± 0,11 5,69 ± 0,01 5,66 ± 0,23 5,69 ± 0,03 ns ns ns Após fumagem 4,84 ± 0,01a 4,85 ± 0,06a 4,72 ± 0,02b 4,86 ± 0,03a <0,05 <0,01 <0,01 7 d secagem 5,19 ± 0,02b 5,18 ± 0,01ab 5,08 ± 0,01c 5,14 ± 0,02a <0,001 <0,05 <0,01 15 d secagem 5,29 ± 0,04 5,23 ± 0,05 5,18 ± 0,06 5,23 ± 0,04 ns ns ns 21 d secagem 5,22 ± 0,05 5,19 ± 0,04 5,15 ± 0,09 5,23 ± 0,04 ns ns ns a, b, médias seguidas de letras diferentes apresentam diferenças significativas (p<0,05) 42 Os resultados do comportamento de Salmonella spp., em chouriço preparado com uma estirpe selecionada de L. sakei óleo essencial de alho são ilustrados na figura 4.7 e a comparação de médias nas várias condições do ensaio realizada no quadro 4.6. A contagem inicial de Salmonella spp., foi de aproximadamente 7 log UFC/g. Esta contaminação inicial foi propositadamente realizada a níveis elevados, para poder demonstrar que o processo de fabrico deste chouriço produz uma redução de 6,5 D na população desta bactéria patogénica, conforme recomendado pelo Performance Standards for the Production of Processed Meat and Poultry Products dos Serviços de Segurança Alimentar e Inspeção dos Estados Unidos da América (FSIS, 2001). Salmonella spp., apresentou um comportamento decrescente durante todo o processo, verificando-se que aos 15 dias de secagem a sua contagem estava abaixo do limite de detecção do método. Como esse limite de deteção é relativamente elevado (2 log UFC/g), nos casos em que a contagem foi inferior ao limite de deteção do método, procedeu-se à pesquisa do microrganismo após enriquecimento. Aos 15 dias de secagem, todas Salmonella spp., foi detetada em 25g na maioria das amostras testadas (resultados não apresentados), não havendo um padrão de ausência claro associado aos efeitos em estudo. Esse panorama mudou aos 21 dias, em que deixou de se detetar o microrganismos, indicando que o stresse continuado associado à redução da aw e aos outros fatores adversos do meio terá exercido um efeito letal. 8,00 7,00 Log UFC/g 6,00 5,00 sem L. sakei, sem alho 4,00 sem L. sakei, com alho 3,00 com L. sakei, sem alho com L. sakei, com alho 2,00 1,00 0,00 mistura aós 7 dias fumagem 15d dias 21 dias Figura 4.7. Comportamento de Salmonella spp., ao longo do processo de fabrico de chouriço 43 Quadro 4.6. Contagem de Salmonella spp., ao longo do processo de fabrico de chouriço (expresso em Log UFC/g), Sem L,sakei Fase do processo Com L,sakei Significância Sem alho Com alho Sem alho Com alho L, s alho int Mistura 7,11 ± 0,29 6,98 ± 0,28 6,92 ± 0,16 7,01 ± 0,04 ns ns ns Após fumagem 6,55 ± 0,21 5,92 ± 0,16 6,18 ± 0,22 5,51 ± 0,20 <0,01 <0,001 ns 7 d secagem 2,72 ± 0,15 2,37 ± 0,12 2,25 ± 0,16 1,17 ± 1,02 <0,05 <0,05 15 d secagem < LD < LD < LD < LD - - ns - O efeito da introdução de óleo essencial de alho e de L. sakei revelou-se interessante no controlo de Salmonella spp., no fabrico de chouriço. Como se pode observar no quadro 4.6, ambos os fatores determinaram diferenças significativas na contagem de Salmonella spp., após a fumagem e aos 7 dias de secagem, com contagens sempre menores quando L. sakei ou o óleo essencial de alho estavam presentes. Não se observou qualquer interação significativa, pelo que se infere que a ação de cada um destes efeitos adversos será independente, não se influenciando mutuamente. Aos sete dias de secagem, a presença simultânea de L. sakei e óleo de alho determinou uma contagem menor em cerca de 1,5 log UFC/g que nas amostras que não tinham ambos os factores. Essa diferença em termos biológicos e de segurança sanitária do produto poderá representar elevada importância para o produto, principalmente se se considerar que, com as atuais exigências de higiene na indústria de produtos cárneos determinadas pelo Reg, CE nº852 de 2004, não é expectável que as matérias-primas tenham uma contaminação elevada com Salmonella spp., nem que haja oportunidades de multiplicação durante o armazenamento e processamento, devido à obrigatoriedade de definir nos planos HACCP pontos críticos de controlo para evitar a multiplicação desse perigo biológico. Sendo Salmonella spp., um microrganismo Gram negativo, seria de esperar que o efeito da utilização de L. sakei fosse decorrente fundamentalmente da ação do reduzido pH provado por essa BAL (Incze, 1998). Esse facto poderá ter concorrido para a sua inibição, ainda que não fosse expectável que determinasse diferenças muito grandes pois as diferenças de pH entre as diferentes unidades experimentais, mesmo 44 quando significativas, são modestas em termos absolutos. Como este chouriço é preparado com vinho, o efeito dos seus componentes, particularmente do etanol, poderá ter tido um efeito desregulador da membrana celular (Barker e Park 2001), tornando a Salmonella spp., mais sensível à ação de uma bacteriocina eventualmente produzida pela estirpe de L. sakei utilizada, pois a ação das bacteriocinas em bactérias Gram negativa está limitada à ação combinada com outros fatores que contribuição para a permeabilização da membrana celular (Deegan et al, 2006). Por outro lado, a ação do óleo essencial de alho sobre a viabilidade de microrganismos patogénicos tem sido estudado por vários investigadores (Johnson e Vaughn, 1969; Kumar e Berwal, 1998). É aceite que o efeito antimicrobiano do alho, ou do seu óleo essencial é devido à ação da alicina (tiosulfinato de dialilo) que inibe enzimas que contêm grupos sulfidrilo (Corzo-Martínez et al, 2007). Tal como observado em relação ao potencial efeito de bacteriocinas no microrganismos alvo, qualquer fator do meio que contribua para aumentar a permeabilidade da membrana celular tem um efeito sinérgico na ação dos componentes ativos do alho (Ankri e Mirelman, 1999). A contagem de BAL nos chouriços preparados no presente trabalho são ilustradas na figura 4.8. A comparação dos valores médios entre as várias unidades experimentais é apresentada no quadro 4.7. O comportamento da microflora láctica observado foi o caraterístico de um produto fermentado (Leistner, 1992), em que em amostras inoculadas com níveis elevados de BAL não há crescimento durante o período de maturação do produto e nas amostras inoculadas, essa microflora que está em níveis reduzido no início do processo aumenta significativamente. Ainda que tenha sido observado um grande aumento da microflora láctica natural nas amostras não inoculadas, a contagem manteve-se sempre significativamente superior nas amostras inoculadas. A microflora láctica não fora influenciada pela presença de óleo de alho (p>0,05), nem nas amostras inoculadas com L. sakei, nem nas que tinham a população lática natural. Ainda que nos testes preliminares realizados com as estirpes de L. sakei do presente trabalho (item 4.1) os ingredientes utilizados em fabrico de chouriço incorporados em conjunto no meio de cultura tenham determinado um atraso no crescimento da microflora láctica, esse atraso não se fez sentir no fabrico de chouriço. 45 9,00 8,00 7,00 Log UFC/g 6,00 sem L. sakei, sem alho 5,00 sem L. sakei, com alho 4,00 com L. sakei, sem alho 3,00 com L. sakei, com alho 2,00 1,00 0,00 mistura aós 7 dias fumagem 15d dias 21 dias Figura 4.8. Comportamento da contagem de BAL ao longo do processo de fabrico de chouriço Quadro 4,7, Contagem de BAL ao longo do processo de fabrico de chouriço (expresso em Log UFC/g). Fase do processo Sem L,sakei Com L,sakei Significância Sem alho Com alho Sem alho Com alho L, s alho Mistura 2,99 ± 0,21 3,35 ± 0,52 7,78 ± 0,45 7,22 ± 0,50 <0,001 ns ns Após fumagem 5,50 ± 0,51 5,56 ± 0,57 7,17 ± 0,24 7,16 ± 0,02 <0,01 ns ns 7 d secagem 5,88 ± 0,12 6,37 ± 0,11 7,33 ± 0,37 7,43 ± 0,24 <0,001 ns ns 15 d secagem 7,14 ± 0,10 7,35 ± 0,23 8,08 ± 0,23 8,39 ± 0,52 <0,001 ns ns 21 d secagem 6,94 ± 0,12 7,35 ± 0,35 7,60 ± 0,75 8,23 ± 0,15 <0,05 ns ns 46 int 5, Conclusões A avaliação da aptidão tecnológica e probiótica de L. sakei isolados de chouriço produzido na região de Trás-os-Montes revelou que dentro do grupo estudado os microrganismos têm uma elevada capacidade para crescer em condições adversas simulando os principais obstáculos encontrados no fabrico de chouriço – temperatura reduzida, baixa disponibilidade de glícidos, presença de ingredientes e aditivos potencialmente nocivos para a sua viabilidade. Há alguma variabilidade entre estirpes, que permite que se selecionem aquelas mais aptas. Esta microflora revelou uma elevada atividade antagonista, detetada pela técnica da gota em agar, quer contra microrganismos patogénicos Gram positivos (L, monocytogenes, S, aureus) quer contra Gram negativos (Salmonella spp., E, coli O157:H7). Esta caraterística mostrou uma elevada variabilidade entre estirpes, revelando-se um bom critério para selecionar estirpes para integrar culturas de arranque. Na avaliação do potencial probiótico, algumas estirpes mostraram-se muito sensíveis ao pH muito reduzido de 2,5, que se utilizou para simular o pH do estômago, e a generalidade não apresentou sensibilidade aos sais biliares. A capacidade de adesão ao intestino foi manifestada por todas as estirpes, ainda que algumas tenham revelado uma maior aptidão para essa finalidade. Da ponderação dos vários fatores, selecionou-se para inocular chouriço a estirpe 1284, por apresentar uma elevada atividade antagonista, e ser de entre as mais antagónicas contra microrganismos patogénicos, aquela que conseguiu resistir ao pH 2,5, teve uma boa capacidade de crescimento e de acidificação. A utilização de uma cultura de arranque com essa estirpe de L. sakei conjuntamente óleo essencial de alho no crescimento e sobrevivência de Salmonella spp., ao longo do processo de fabrico de chouriço revelou-se interessante, principalmente enquanto o produto não atinge valores de aw que, por si só, determinam a segurança do chouriço. Após 7 dias de secagem, que é o tempo usado por alguns fabricantes para colocarem no mercado chouriço, a utilização conjunta dos dois fatores em estudo resultou numa redução de 1,5 log UFC/g, o que é importante do ponto de vista do ganho em segurança sanitária. 47 6, Bibliografia A.O.A.C. 1990. 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