Adaptação Laboratorial Evolutiva de Bactérias: produção de queijo

As bactérias ácido-lácticas (BAL) são microrganismos que atuam como culturas iniciadoras (starters) e secundárias (non-starters) na produção de alimentos fermentados (PAPADIMITRIOU et al., 2016). Na produção de queijos, as BAL são utilizadas para conferir características sensoriais específicas, principalmente de sabor, aroma e textura, ao produto.

O queijo, entretanto, é considerado um ambiente hostil para a multiplicação destes microrganismos, devido ao baixo teor de umidade, pH ácido, alta concentração de cloreto de sódio (NaCl) e temperatura de maturação (FOX et al., 2016).

A quantidade de NaCl adicionada no queijo influencia na sua composição, no crescimento microbiano, nas atividades enzimáticas e nas reações bioquímicas, como glicólise, proteólise, lipólise, que ocorrem durante o processo de maturação, atuando nas características sensoriais de sabor, aroma e textura do produto (FOX et al., 2016).

Além disto, em produtos lácteos, as BAL são submetidas a valores de pH variando de 4,0 a 6,0. Assim, a resistência das BAL a essas condições de salinidade e acidez é relevante, para que elas se multipliquem e produzam ácido láctico e outros compostos de interesse para a indústria de queijos.

Para tornar as cepas de BAL capazes de sobreviver e se multiplicar nestas condições pode-se utilizar a técnica da Adaptação Laboratorial Evolutiva (ALE). Esta ferramenta tecnológica promove o melhoramento de cepas de microrganismos, além de ser promissora na engenharia de proteínas e enzimas de interesse industrial (MARGALHO, 2020).

O melhoramento das cepas por meio da ALE não envolve modificações genéticas (microrganimos geneticamente modificados) (SAUER, 2001), o que as torna ainda mais promissoras para utilização na indústria de alimentos.

Como funciona essa técnica? As células microbianas são inoculadas num meio de cultivo com condições hostis como, por exemplo, pH ácido e concentração de NaCl, e são cultivadas até seu crescimento (MCDONALD, 2019).

Após, são transferidas para um meio de cultivo com pH mais ácido e concentração superior de NaCl. Este ciclo pode ser continuado indefinidamente, e conforme as gerações se acumulam, a seleção natural leva a adaptação ao ambiente experimental (JOHANSEN et al., 2015; MCDONALD, 2019).

Estudos com ALE já foram utilizados para investigar as respostas adaptativas a diferentes fatores estressores para vários microrganismos, como valores de pH (FLETCHER et al., 2017; KILDEGAARD et al., 2014; SANDBERG et al., 2019; ZORRAQUINO-SALVO et al., 2014) e pressão osmótica (DHAR et al., 2011; DRAGOSITS et al., 2013; SANDBERG et al., 2019; WINKLER et al., 2014).

Desta forma, a ALE é uma ferramenta robusta para adaptação de cepas de BALa ambientes estressantes, visando o melhoramento de alguma propriedade fenotípica específica para a produção de alimentos fermentados.

Neste contexto, nosso grupo de pesquisa “Biotecnologia e a Cadeia Produtiva do Leite”, vinculado a Universidade do Vale do Taquari —  Univates, vem empregando a técnica da ALE a fim de desenvolver BAL adaptadas às condições adversas, visando à aplicação desses microrganismos na elaboração de queijos maturados.

Referências

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Fletcher, E. et al. J. Evolutionary engineering reveals divergent paths when yeast is adapted to different acidic environments. Metabolic Engineering, v. 39, p. 19-28, 2017.

Fox, P. F., Guinee, T. P., Cogan, T. M., Mcsweeney, P. L. H. Factors that Affect Cheese Quality. Fundamentals of Cheese Science, p. 533-542, 2016.

Johansen, E., Øregaard, G., Sørensen, K. I., Derkx, P. M. F. Modern approaches for isolation, selection, and improvement of bacterial strains for fermentation applications. In Advances in Fermented Foods and Beverages: Improving Quality, Technologies and Health Benefits. Elsevier Ltd, 2015.

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Margalho, L. P. Bioprospection of technological, probiotic potential and safety assessment of endogenous lactic acid bacteria isolated from brazilian artisanal cheeses. Doutorado em Ciência de Alimentos. Universidade Estadual de Campinas. 2020.

McDonald, M. J. Microbial Experimental Evolution – a proving ground for evolutionary theory and a tool for discovery. EMBO Reports, v. 20, p. 1-14, 2019.

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Sauer, U. Evolutionary Engineering of Industrially Important Microbial Phenotypes. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology, v. 73, 2001.

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