Cell permeabilization of Kluyveromyces and Saccharomyces species to obtain potential biocatalysts for lactose hydrolysis

Yeast's beta-galactosidase is an intracellular enzyme, through which it is possible to determine in vivo its activity as a biocatalyst in the lactose hydrolysis. Permeabilization process was used for transforming the microorganisms cells into biocatalysts with an enhanced enzyme activity. The potential application of this enzyme technology in industrial process depends mainly on the enzyme activity. Beta-galactosidase enzyme that hydrolyzes lactose, for instance, is largely dependent on the reaction time and its stability under different physical conditions, such as pH, temperature and enzyme concentration. The objective of this study was to optimize the cellular permeabilization process of Kluyveromyces marxianusCCT 3172 and Saccharomyces fragilisCCT 7586 cultured in cheese whey for lactose hydrolysis. Box-Behnken design was carried out for cell permeabilization with three independent variables, ethanol concentration, permeabilization time and temperature. The best permeability conditions for K. marxianusCCT 3172 were 27% (v v-1) ethanol, 3 min at 20ºC, with specific enzymatic activity of 0.98 U mg-1.For S. fragilisCCT 7586, a specific enzymatic activity of 1.31 U mg-1was achieved using 45% (v v-1) of ethanol, 17 min. of reaction under 17ºC. Thus, it was concluded that cellular permeabilization with ethanolis an efficient process to determine beta-galactosidase activity.(AU)

Artificial intelligence applied to enzymatic hydrolysis of lactose: improving the control of industrial processes / Inteligência artificial aplicada a hidrólise enzimática da lactose: melhorando o controle dos processos industriais

Lactose is the main carbohydrate in milk, and its absorption occurs via enzymatic hydrolysis, generating glucose and galactose. Lactose intolerance is the reduction of intestinal hydrolysis capacity due to hypolactasia, which results in the need to consume dairy foods with low levels of this carbohydrate. ß-galactosidase enzymes are used in dairy industries to hydrolyze lactose, thereby allowing intolerant consumers access to dairy products without the negative health implications. Alternative and official analytical methods are used to quantify the carbohydrate content resulting from enzymatic hydrolysis. The objective of this study was to evaluate the enzymatic hydrolysis of two distinct industrial enzymes produced by the microorganisms Bacillus licheniformis and Kluyveromyces lactis using three analytical methods: enzymatic method, cryoscopy, and high performance liquid chromatography (HPLC) using artificial intelligence to improve the control of the industrial processes. After adding the enzymes to skim milk, time kinetics was performed by collecting samples at time 0, every 10 min for 1 h, and every 30 min until the end of 5 h of hydrolysis. In 97% of the cases, a decrease in lactose concentration was observed by HPLC, followed by the deepening of the cryoscopic point. Glucose measurements by absorbance and HPLC quantification were correlated (r = 0.79; p < 0.01) but not concordant (p < 0.01). It was concluded that by means of artificial intelligence, it was possible to indirectly estimate lactose concentration using an algorithm that associates cryoscopy and glucose concentration.(AU)

O principal carboidrato do leite é a lactose e a sua absorção ocorre devido à hidrólise enzimática, gerando glicose e galactose. A intolerância à lactose é a redução da capacidade de hidrólise intestinal devido à hipolactasia, gerando a necessidade do consumo de alimentos lácteos com baixo teor deste carboidrato. As enzimas ß-galactosidase são utilizadas nas indústrias de laticínios para hidrolisar a lactose, proporcionando ao consumidor intolerante a possibilidade de ingerir os produtos lácteos sem prejuízos à saúde. Para quantificar o conteúdo de carboidratos resultante da hidrólise enzimática, são utilizados métodos analíticos alternativos e oficiais. O objetivo deste estudo foi avaliar a hidrólise enzimática de duas enzimas industriais distintas produzidas pelos microrganismos Bacillus licheniformis e Kluyveromyces lactis, por meio de três métodos analíticos: método enzimático, crioscopia e HPLC. A inteligência artificial foi utilizada para melhorar o controle dos processos industriais. Após a adição das enzimas ao leite desnatado, foi realizada a cinética de tempo coletando as amostras no tempo 0, a cada 10 minutos, até completar 1 hora de reação, e a cada 30 minutos até serem atingidas 5 horas de reação de hidrólise. Em 97% dos casos, a diminuição da concentração de lactose por HPLC acompanhou o aprofundamento do ponto crioscópico. As medições de glicose por absorbância e HPLC foram correlacionadas (r = 0,79; p < 0,01), mas não concordantes (p < 0,01). Concluiu-se que, por meio da inteligência artificial, é possível estimar indiretamente a concentração de lactose a partir de um algoritmo que associa a crioscopia e a concentração de glicose.(AU)

Adição de lactase na caracterização físico-química, microbiológica e sensorial de iogurte de leite de cabra / Addition of lactase on physical-chemical, microbiological and sensorial characterization of goat milk yogurts

Iogurte é um dos derivados lácteos mais consumidos no mundo, podendo ser produzido a partir de leite de vaca, ovelha ou cabra. O leite de cabra apresenta importantes propriedades nutricionais e digestivas, entretanto para produção de iogurte o seu gel apresenta-se fraco e susceptível a sinérese. Este trabalho avaliou a viabilidade da utilização do leite de cabra na elaboração de iogurtes com baixos teores de lactose. Os tratamentos avaliados compreenderam níveis de lactase: 0; 0,4 e 0,8 g/L de leite. Após a fabricação, estes foram armazenados a 4 ºC por 21 dias. O delineamento experimental foi um fatorial 3x4 (3 níveis de lactase x 4 dias de armazenamento). Foram avaliadas a acidez, pH, composição química, contagem de bactérias ácido láticas e textura aos 1, 7, 14 e 21 dias. Realizaram-se análises das características sensoriais e de intenção de compra do produto. Com exceção do pH, contagem de bactérias ácido láticas e características físicas, as demais características químicas foram influenciadas pela inclusão da lactase (p<0,05). Sensorialmente, houve uma melhora na qualidade do iogurte quando da inclusão de 0,4 g lactase/L de leite. Em contrapartida, ao longo do tempo houve uma redução nos valores de acidez, aumento do pH e uma resposta quadrática para a contagem bacteriana, além de melhora na elasticidade do produto. Houve redução nos teores de lactose a partir da inclusão da enzima, além do produto ter apresentado alto índice de aceitabilidade pelos consumidores, o que torna o leite de cabra, e, sobretudo o iogurte, uma alternativa para o consumidor lactase deficiente.

Yogurt is one of the most consumed dairy products in the world and can be produced from cow, sheep or goat milk. Goat milk has important nutritional and digestive properties, however for yogurt production its gel is weak and susceptible to syneresis. This study evaluated the feasibility of using goat milk in the preparation of low lactose yoghurt. The evaluated treatments comprised lactase levels: 0; 0.4 and 0.8g / l milk. After manufacture, these were stored at 4 ºC for 21 days. The experimental design was a 3x4 factorial (3 lactase levels x 4 days of storage). The acidity, pH, chemical composition, lactic acid bacteria count and texture were evaluated at 1, 7, 14 and 21 days. Analyzes of the sensory characteristics and purchase intention of the product were performed. Except for pH, lactic acid bacterial count and physical characteristics, the other chemical characteristics were influenced by the inclusion of lactase (p<0.05). Sensorially, there was an improvement in yogurt quality when 0.4g lactase / L of milk was included. In contrast, over time there was a reduction in acidity values, an increase in pH and a quadratic response to the bacterial count, as well as an improvement in product elasticity. There was a reduction in lactose levels from the inclusion of the enzyme, in addition to the fact that the product had a high acceptance rate by consumers, which makes goat milk, and especially yogurt, an alternative for the lactase deficient consumer.

Adição de lactase na caracterização físico-química, microbiológica e sensorial de iogurte de leite de cabra / Addition of lactase on physical-chemical, microbiological and sensorial characterization of goat milk yogurts

Iogurte é um dos derivados lácteos mais consumidos no mundo, podendo ser produzido a partir de leite de vaca, ovelha ou cabra. O leite de cabra apresenta importantes propriedades nutricionais e digestivas, entretanto para produção de iogurte o seu gel apresenta-se fraco e susceptível a sinérese. Este trabalho avaliou a viabilidade da utilização do leite de cabra na elaboração de iogurtes com baixos teores de lactose. Os tratamentos avaliados compreenderam níveis de lactase: 0; 0,4 e 0,8 g/L de leite. Após a fabricação, estes foram armazenados a 4 ºC por 21 dias. O delineamento experimental foi um fatorial 3x4 (3 níveis de lactase x 4 dias de armazenamento). Foram avaliadas a acidez, pH, composição química, contagem de bactérias ácido láticas e textura aos 1, 7, 14 e 21 dias. Realizaram-se análises das características sensoriais e de intenção de compra do produto. Com exceção do pH, contagem de bactérias ácido láticas e características físicas, as demais características químicas foram influenciadas pela inclusão da lactase (p<0,05). Sensorialmente, houve uma melhora na qualidade do iogurte quando da inclusão de 0,4 g lactase/L de leite. Em contrapartida, ao longo do tempo houve uma redução nos valores de acidez, aumento do pH e uma resposta quadrática para a contagem bacteriana, além de melhora na elasticidade do produto. Houve redução nos teores de lactose a partir da inclusão da enzima, além do produto ter apresentado alto índice de aceitabilidade pelos consumidores, o que torna o leite de cabra, e, sobretudo o iogurte, uma alternativa para o consumidor lactase deficiente.(AU)

Yogurt is one of the most consumed dairy products in the world and can be produced from cow, sheep or goat milk. Goat milk has important nutritional and digestive properties, however for yogurt production its gel is weak and susceptible to syneresis. This study evaluated the feasibility of using goat milk in the preparation of low lactose yoghurt. The evaluated treatments comprised lactase levels: 0; 0.4 and 0.8g / l milk. After manufacture, these were stored at 4 ºC for 21 days. The experimental design was a 3x4 factorial (3 lactase levels x 4 days of storage). The acidity, pH, chemical composition, lactic acid bacteria count and texture were evaluated at 1, 7, 14 and 21 days. Analyzes of the sensory characteristics and purchase intention of the product were performed. Except for pH, lactic acid bacterial count and physical characteristics, the other chemical characteristics were influenced by the inclusion of lactase (p<0.05). Sensorially, there was an improvement in yogurt quality when 0.4g lactase / L of milk was included. In contrast, over time there was a reduction in acidity values, an increase in pH and a quadratic response to the bacterial count, as well as an improvement in product elasticity. There was a reduction in lactose levels from the inclusion of the enzyme, in addition to the fact that the product had a high acceptance rate by consumers, which makes goat milk, and especially yogurt, an alternative for the lactase deficient consumer. (AU)

Lactose hydrolysis and organic acids production in yogurt prepared with different onset temperatures of enzymatic action and fermentation / Hidrólise da lactose e produção de ácidos orgânicos em iogurtes elaborados com diferentes temperaturas de inicio de ação enzimática e fermentação

The aim of this study was to evaluate lactose hydrolysis between two different initial temperatures of enzymatic and fermentation action to improve the fermentation period by checking the components formed and hydrolysis levels of lactose by HPLC. pH and titratable acidity analysis between treatments - higher initial temperature (HIT), 42 ºC, and lower initial temperature (LIT), 30 ºC - were different (P0,05), respectively. Glucose and galactose remained buoyant during the fermentation period, which indicates its production and consumption at the same time by the lactic acid bacteria involved. The lactic acid concentration in LIT was higher (P<0.05) (18.64±0.62 mg.mL-1) than in HIT (17.56±0.53 mg.mL-1) although citric and acetic acids content decreased throughout the process. In conclusion, the lactase enzyme contributed to reduce the lactose content without affecting the fermentation process. In addition, both treatments obtained lower values of lactose, which is sufficient for the consumption by those who have lactose malabsorption.

O objetivo deste estudo foi avaliar a hidrólise da lactose em relação a duas diferentes temperaturas iniciais de ação enzimática e fermentação, a fim de melhorar o período de fermentação, verificando a formação de componentes e o nível de hidrolise por CLAE (HPLC). Os resultados das análises de pH e acidez titulável entre os tratamentos com maior temperatura inicial (HIT), 42 ºC, e menor temperatura inicial (LIT), 30 ºC, foram diferentes (P0,05), respectivamente. Teores de glicose e galactose mantiveram-se dinâmicos. A concentração de ácido láctico em LIT (P<0,05) foi maior (18,64±0,62 mg.mL-1) que em HIT (17,56±0,53 mg.mL-1), embora o teor dos ácidos cítrico e acético tenha diminuído durante o processo. Assim, pode-se concluir que a enzima lactase contribuiu para reduzir o teor de lactose, sem influenciar o processo de fermentação. Além disso, ambos os tratamentos obtiveram valores mais baixos de lactose, o que é suficiente para o consumo por pessoas com intolerância a lactose.

Lactose hydrolysis and organic acids production in yogurt prepared with different onset temperatures of enzymatic action and fermentation / Hidrólise da lactose e produção de ácidos orgânicos em iogurtes elaborados com diferentes temperaturas de inicio de ação enzimática e fermentação

The aim of this study was to evaluate lactose hydrolysis between two different initial temperatures of enzymatic and fermentation action to improve the fermentation period by checking the components formed and hydrolysis levels of lactose by HPLC. pH and titratable acidity analysis between treatments - higher initial temperature (HIT), 42 ºC, and lower initial temperature (LIT), 30 ºC - were different (P<0.05) during the fermentation process. HIT obtained lower pH and higher titratable acidity values as 4.6±0.04 and 0.73±0.01 g lactic acid.100 mL-1, respectively, against 4.82±0.01 and 0.64±0.01 g lactic acid.100 mL-1 from LIT. Lactose content was different (P<0.05) between treatments while fermenting; however, at the end of the fermentation, it reached 4.565±0.34 mg.mL-1 and 4.398±0.18 mg.mL-1 for LIT and HIT (P>0,05), respectively. Glucose and galactose remained buoyant during the fermentation period, which indicates its production and consumption at the same time by the lactic acid bacteria involved. The lactic acid concentration in LIT was higher (P<0.05) (18.64±0.62 mg.mL-1) than in HIT (17.56±0.53 mg.mL-1) although citric and acetic acids content decreased throughout the process. In conclusion, the lactase enzyme contributed to reduce the lactose content without affecting the fermentation process. In addition, both treatments obtained lower values of lactose, which is sufficient for the consumption by those who have lactose malabsorption.(AU)

O objetivo deste estudo foi avaliar a hidrólise da lactose em relação a duas diferentes temperaturas iniciais de ação enzimática e fermentação, a fim de melhorar o período de fermentação, verificando a formação de componentes e o nível de hidrolise por CLAE (HPLC). Os resultados das análises de pH e acidez titulável entre os tratamentos com maior temperatura inicial (HIT), 42 ºC, e menor temperatura inicial (LIT), 30 ºC, foram diferentes (P<0,05) durante a fermentação. HIT obteve menores valores de pH e maiores valores de acidez titulável como 4,6±0,04 e 0,73±0,01 g acido láctico.100 mL-1, respectivamente, contra 4,82±0,01 e 0,64±0,01 g acido láctico.100 mL-1 de LIT. O teor de lactose difereriu (P <0,05) entre os tratamentos durante a fermentação; entretanto, no final do processo alcançaram 4,40±0,14 mg.mL-1 e 4,32±0,14 mg.mL-1 para LIT e HIT (P>0,05), respectivamente. Teores de glicose e galactose mantiveram-se dinâmicos. A concentração de ácido láctico em LIT (P<0,05) foi maior (18,64±0,62 mg.mL-1) que em HIT (17,56±0,53 mg.mL-1), embora o teor dos ácidos cítrico e acético tenha diminuído durante o processo. Assim, pode-se concluir que a enzima lactase contribuiu para reduzir o teor de lactose, sem influenciar o processo de fermentação. Além disso, ambos os tratamentos obtiveram valores mais baixos de lactose, o que é suficiente para o consumo por pessoas com intolerância a lactose.(AU)

Escherichia coli O157: H7 survival in traditional and low lactose yogurt during fermentation and cooling periods / Sobrevivência da Escherichia coli O157: H7 em iogurte natural e com baixo teor de lactose durante a fermentação e o resfriamento

The purpose of this study was to evaluate the behavior of E. coli O157:H7 during lactose hydrolysis and fermentation of traditional and low lactose yogurt. It also aimed to verify E. coli O157:H7 survival after 12 h of storage at 4 °C ±1 °C. Two different types of yogurts were prepared, two with whole milk and two with pre-hydrolyzed whole milk; in both groups one yogurt was inoculated with E. coli O157:H7 and the other one was not inoculated. The survival of E. coli and pH of yogurt were determined during fermentation and after 12-h refrigeration. The results showed that E. coli O157:H7 was able to grow during the fermentation period (from 4.34 log CFU.mL-1 to 6.13 log CFU.mL-1 in traditional yogurt and 4.34 log CFU.mL-1 to 6.16 log CFU.mL-1 in low lactose yogurt). The samples with E. coli O157:H7 showed gas formation and syneresis. Thus, E. coli O157:H7 was able to survive and grow during fermentation of traditional and low lactose yogurts affecting the manufacture technology. Moreover, milk contamination by E. coli before LAB addition reduces the growth of L. bulgaricus and S. thermophilus especially when associated with reduction of lactose content.(AU)

Objetivou-se no presente estudo avaliar o comportamento da E. coli O157:H7 durante o processo de hidrólise da lactose e fermentação de iogurte tradicional e com teor reduzido de lactose. Além disso, objetivou-se verificar a viabilidade da E. coli O157:H7 e a viabilidade das bactérias ácido láticas após 12 h de estocagem a 4 °C ±1 °C. Dois diferentes tipos de iogurte com amostras controle e amostras inoculadas foram preparados, sendo dois com leite integral e dois com leite integral pré-hidrolisado; em ambos os grupos um foi inoculado com E. coliO157:H7 e um não foi inoculado. A sobrevivência da E. coli e o pH dos iogurtes foram determinados durante a fermentação e após 12h de refrigeração. A partir dos resultados observou-se que a E. coli O157:H7 foi capaz de se multiplicar ou manter-se viável durante a fermentação (4,34 UFC.mL-1 para 6,13 UFC.mL-1 no iogurte tradicional e 4,34 UFC.mL-1 para 6,16 log UFC.mL-1em iogurte com lactose reduzida). Nas amostras inoculadas com E. coli O157:H7 houve formação de gás e sinérese. Dessa forma, concluiu-se que a E. coli O157:H7 foi capaz de sobreviver e de se multiplicar durante a fermentação afetando a tecnologia de fabricação. Além disso, a contaminação do leite antes da adição das BAL reduziu o crescimento de L. bulgaricus e S. thermophilus, especialmente quando associado à redução da lactose.(AU)

Escherichia coli O157: H7 survival in traditional and low lactose yogurt during fermentation and cooling periods / Sobrevivência da Escherichia coli O157: H7 em iogurte natural e com baixo teor de lactose durante a fermentação e o resfriamento

The purpose of this study was to evaluate the behavior of E. coli O157:H7 during lactose hydrolysis and fermentation of traditional and low lactose yogurt. It also aimed to verify E. coli O157:H7 survival after 12 h of storage at 4 °C ±1 °C. Two different types of yogurts were prepared, two with whole milk and two with pre-hydrolyzed whole milk; in both groups one yogurt was inoculated with E. coli O157:H7 and the other one was not inoculated. The survival of E. coli and pH of yogurt were determined during fermentation and after 12-h refrigeration. The results showed that E. coli O157:H7 was able to grow during the fermentation period (from 4.34 log CFU.mL-1 to 6.13 log CFU.mL-1 in traditional yogurt and 4.34 log CFU.mL-1 to 6.16 log CFU.mL-1 in low lactose yogurt). The samples with E. coli O157:H7 showed gas formation and syneresis. Thus, E. coli O157:H7 was able to survive and grow during fermentation of traditional and low lactose yogurts affecting the manufacture technology. Moreover, milk contamination by E. coli before LAB addition reduces the growth of L. bulgaricus and S. thermophilus especially when associated with reduction of lactose content.

Objetivou-se no presente estudo avaliar o comportamento da E. coli O157:H7 durante o processo de hidrólise da lactose e fermentação de iogurte tradicional e com teor reduzido de lactose. Além disso, objetivou-se verificar a viabilidade da E. coli O157:H7 e a viabilidade das bactérias ácido láticas após 12 h de estocagem a 4 °C ±1 °C. Dois diferentes tipos de iogurte com amostras controle e amostras inoculadas foram preparados, sendo dois com leite integral e dois com leite integral pré-hidrolisado; em ambos os grupos um foi inoculado com E. coliO157:H7 e um não foi inoculado. A sobrevivência da E. coli e o pH dos iogurtes foram determinados durante a fermentação e após 12h de refrigeração. A partir dos resultados observou-se que a E. coli O157:H7 foi capaz de se multiplicar ou manter-se viável durante a fermentação (4,34 UFC.mL-1 para 6,13 UFC.mL-1 no iogurte tradicional e 4,34 UFC.mL-1 para 6,16 log UFC.mL-1em iogurte com lactose reduzida). Nas amostras inoculadas com E. coli O157:H7 houve formação de gás e sinérese. Dessa forma, concluiu-se que a E. coli O157:H7 foi capaz de sobreviver e de se multiplicar durante a fermentação afetando a tecnologia de fabricação. Além disso, a contaminação do leite antes da adição das BAL reduziu o crescimento de L. bulgaricus e S. thermophilus, especialmente quando associado à redução da lactose.

Escherichia coli O157:H7 SURVIVAL IN TRADITIONAL AND LOW LACTOSE YOGURT DURING FERMENTATION AND COOLING PERIODS

Abstract The purpose of this study was to evaluate the behavior of E. coli O157:H7 during lactose hydrolysis and fermentation of traditional and low lactose yogurt. It also aimed to verify E. coli O157:H7 survival after 12 h of storage at 4 ºC ±1 ºC. Two different types of yogurts were prepared, two with whole milk and two with pre-hydrolyzed whole milk; in both groups one yogurt was inoculated with E. coli O157:H7 and the other one was not inoculated. The survival of E. coli and pH of yogurt were determined during fermentation and after 12-h refrigeration. The results showed that E. coli O157:H7 was able to grow during the fermentation period (from 4.34 log CFU.mL-1 to 6.13 log CFU.mL-1 in traditional yogurt and 4.34 log CFU.mL-1 to 6.16 log CFU.mL-1 in low lactose yogurt). The samples with E. coli O157:H7 showed gas formation and syneresis. Thus, E. coli O157:H7 was able to survive and grow during fermentation of traditional and low lactose yogurts affecting the manufacture technology. Moreover, milk contamination by E. coli before LAB addition reduces the growth of L. bulgaricus and S. thermophilus especially when associated with reduction of lactose content.

Resumo Objetivou-se no presente estudo avaliar o comportamento da E. coli O157:H7 durante o processo de hidrólise da lactose e fermentação de iogurte tradicional e com teor reduzido de lactose. Além disso, objetivou-se verificar a viabilidade da E. coli O157:H7 e a viabilidade das bactérias ácido láticas após 12 h de estocagem a 4 ºC ±1 ºC. Dois diferentes tipos de iogurte com amostras controle e amostras inoculadas foram preparados, sendo dois com leite integral e dois com leite integral pré-hidrolisado; em ambos os grupos um foi inoculado com E. coli O157:H7 e um não foi inoculado. A sobrevivência da E. coli e o pH dos iogurtes foram determinados durante a fermentação e após 12h de refrigeração. A partir dos resultados observou-se que a E. coli O157:H7 foi capaz de se multiplicar ou manter-se viável durante a fermentação (4,34 UFC.mL-1 para 6,13 UFC.mL-1 no iogurte tradicional e 4,34 UFC.mL-1 para 6,16 log UFC.mL-1em iogurte com lactose reduzida). Nas amostras inoculadas com E. coli O157:H7 houve formação de gás e sinérese. Dessa forma, concluiu-se que a E. coli O157:H7 foi capaz de sobreviver e de se multiplicar durante a fermentação afetando a tecnologia de fabricação. Além disso, a contaminação do leite antes da adição das BAL reduziu o crescimento de L. bulgaricus e S. thermophilus, especialmente quando associado à redução da lactose.

Kluyveromyces lactis beta-galactosidase immobilization in calcium alginate spheres and gelatin for hydrolysis of cheese whey lactose / Imobilização da beta-galactosidase de Kluyveromyces lactis em esferas de alginato de cálcio e gelatina para hidrólise da lactose presente no soro de queijo

One of the greatest challenges for dairy industries is the correct destination of all the whey generated during cheese making, considering its high impact, the large volume created, and its technological potential. Enzymatic hydrolysis of cheese whey lactose is a biotechnological alternative. However, one of the limiting factors of its use is the relatively high cost of the enzymes, which could be lowered with the immobilization of these biocatalysts. Considering this context, the objective of this research was to evaluate the commercial Kluyveromyces lactis -galactosidase enzyme immobilized in calcium alginate spheres and gelatin, using glutaraldehyde and concanavalin A (ConA) as modifying agents in the hydrolysis of cheese whey lactose process. Results have shown that the enzyme encapsulation complexed with ConA in alginate-gelatin spheres, without glutaraldehyde in the immobilization support, has significantly increased the hydrolysis of lactose rate, achieving a maximum conversion of 72%.

Um dos grandes desafios das indústrias de laticínios é destinar de forma correta todo o soro gerado durante a produção de queijo, devido ao seu impacto ambiental, grande volume gerado e potencial tecnológico. A hidrólise enzimática da lactose presente no soro de queijo é uma alternativa biotecnológica. Contudo, um dos fatores limitantes de sua utilização é o custo relativamente alto das enzimas, o que poderia ser minimizado com a imobilização destes biocatalisadores. Baseado nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a enzima comercial -galactosidase de Kluyveromyces lactis , imobilizada em esferas de alginato de cálcio e gelatina, empregando o glutaraldeído e a concanavalina A (ConA) como agentes modificadores, no processo de hidrólise da lactose presente no soro de queijo. Os resultados obtidos demonstraram que o encapsulamento da enzima complexada com ConA em esferas de alginato-gelatina, sem a presença de glutaraldeído no meio de imobilização, aumentou de modo significativo o teor de hidrólise da lactose, obtendo conversão máxima de 72%.

Permeabilization of Saccharomyces fragilis IZ 275 cells with ethanol to obtain a biocatalyst with lactose hydrolysis capacity / Permeabilização de células de Saccharomyces fragilis IZ 275 com etanol para obtenção de biocatalisador com capacidade de hidrólise de lactose

The permeabilization was used to transform microorganisms in cell biocatalysts with high enzymatic activity. The Saccharomyces fragilis IZ 275 yeast cells were permeabilized with ethanol, as permeabilizing agent. To optimize the permeabilization conditions were used the design of Box-Behnken 15 trials (3 central points). The independent variables and their levels were ethanol (29, 32 and 35%), temperature (15, 20 and 25°C) and time (15, 20 and 25 min). The answer (Y) function has betagalactosidase activity (U mg-1). The optimum conditions for obtaining a high enzymatic activity were observed in 35% ethanol concentration, temperature 15ºC and 20 min. treatment time. The maximum activity of the enzyme beta-galactosidase obtained was 10.59 U mg-1. The permeabilization of the S. fragilis IZ 275 cells was efficient.(AU)

A permeabilização foi usada para transformar células de microrganismos em biocatalisadores com alta atividade enzimática. As células de levedura de Saccharomyces fragilis IZ 275 foram permeabilizadas com etanol, como agente permeabilizante. Para otimizar as condições de permeabilização foi utilizado o delineamento de Box-Behnken com 15 ensaios (3 repetições no ponto central). As variáveis independentes e seus níveis foram etanol (29, 32 e 35%), temperatura (15, 20 e 25ºC) e tempo (15, 20 e 25 min.). A função resposta (Y) foi atividade de beta-galactosidase (U mg-1). As condições ótimas para a obtenção de uma alta atividade enzimática foram observadas em 35% de concentração de etanol, temperatura de 15°C e tempo de tratamento de 20 minutos. A máxima atividade da enzima beta-galactosidase obtida foi de 10.59 U mg-1. A permeabilização das células de S. fragilis IZ 275 foi eficiente.(AU)

Kluyveromyces lactis beta-galactosidase immobilization in calcium alginate spheres and gelatin for hydrolysis of cheese whey lactose / Imobilização da beta-galactosidase de Kluyveromyces lactis em esferas de alginato de cálcio e gelatina para hidrólise da lactose presente no soro de queijo

One of the greatest challenges for dairy industries is the correct destination of all the whey generated during cheese making, considering its high impact, the large volume created, and its technological potential. Enzymatic hydrolysis of cheese whey lactose is a biotechnological alternative. However, one of the limiting factors of its use is the relatively high cost of the enzymes, which could be lowered with the immobilization of these biocatalysts. Considering this context, the objective of this research was to evaluate the commercial Kluyveromyces lactis -galactosidase enzyme immobilized in calcium alginate spheres and gelatin, using glutaraldehyde and concanavalin A (ConA) as modifying agents in the hydrolysis of cheese whey lactose process. Results have shown that the enzyme encapsulation complexed with ConA in alginate-gelatin spheres, without glutaraldehyde in the immobilization support, has significantly increased the hydrolysis of lactose rate, achieving a maximum conversion of 72%.(AU)

Um dos grandes desafios das indústrias de laticínios é destinar de forma correta todo o soro gerado durante a produção de queijo, devido ao seu impacto ambiental, grande volume gerado e potencial tecnológico. A hidrólise enzimática da lactose presente no soro de queijo é uma alternativa biotecnológica. Contudo, um dos fatores limitantes de sua utilização é o custo relativamente alto das enzimas, o que poderia ser minimizado com a imobilização destes biocatalisadores. Baseado nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a enzima comercial -galactosidase de Kluyveromyces lactis , imobilizada em esferas de alginato de cálcio e gelatina, empregando o glutaraldeído e a concanavalina A (ConA) como agentes modificadores, no processo de hidrólise da lactose presente no soro de queijo. Os resultados obtidos demonstraram que o encapsulamento da enzima complexada com ConA em esferas de alginato-gelatina, sem a presença de glutaraldeído no meio de imobilização, aumentou de modo significativo o teor de hidrólise da lactose, obtendo conversão máxima de 72%.(AU)

The use of lacZ marker in enumeration of Azotobacter chroococcum in carrier based inoculants

A transconjugant of Azotobacter chroococcum Mac 27 tagged with lac Z(A. chroococcum Mac27 L) was found to possess high levels of β-galactosidase activity constitutively.Further, the lac Z marker was found to be stably integrated into the chromosome of the A. chroococcum Mac 27 and did not have any adverse effect on growth, nitrogen fixation and excretion of ammonia. A quick method to determine the viable cell number in broth culture and carrier based inoculants has been developed on the basis of β-galactosidase assay. It was found that there was a direct relationship between the number of cell as determined by standard plate count and intensity of colour that developed upon degradation of ONPG due to β-galactosidase activity .The method was found to be sensitive enough to determine 1.7 x 10(6) CFU mL-1 in broth culture as well as carrier based Azotobacter inoculants. Further, it was observed that when A. chroococcum Mac27 L was inoculated on Brassica campestris, it could be detected in the presence of other bacteria capable of growing on Burks agar medium containing X-gal on the basis of lac Z genetic marker.

Statistical investigation of Kluyveromyces lactis cells permeabilization with ethanol by response surface methodology

The aim of our study was to select the optimal operating conditions to permeabilize Kluyveromyces lactis cells using ethanol as a solvent as an alternative to cell disruption and extraction. Cell permeabilization was carried out by a non-mechanical method consisting of chemical treatment with ethanol, and the results were expressed as -galactosidase activity. Experiments were conducted under different conditions of ethanol concentration, treatment time and temperature according to a central composite rotatable design (CCRD), and the collected results were then worked out by response surface methodology (RSM). Cell permeabilization was improved by an increase in ethanol concentration and simultaneous decreases in the incubation temperature and treatment time. Such an approach allowed us to identify an optimal range of the independent variables within which the -galactosidase activity was optimized. A maximum permeabilization of 2,816 mmol L-1 oNP min-1 g-1 was obtained by treating cells with 75.0% v/v of ethanol at 20.0 °C for 15.0 min. The proposed methodology resulted to be effective and suited for K. lactis cells permeabilization at a lab-scale and promises to be of possible interest for future applications mainly in the food industry.

Exogenous enzymes in pre-starter broiler diets based on corn and soybean meal

A fibrolytic enzyme complex was added to the pre-starter diet. Broiler chicks were randomly distributed into five treatments, consisting of a diet with no enzyme addition and four test diets supplemented with 100, 200, 300 and 400g/T of an enzyme complex. The dietary inclusion of the enzyme complex increased weight gain, and the dose of 300g/T improved weight gain and worsened feed conversion ratio.

Exogenous enzymes in pre-starter broiler diets based on corn and soybean meal

A fibrolytic enzyme complex was added to the pre-starter diet. Broiler chicks were randomly distributed into five treatments, consisting of a diet with no enzyme addition and four test diets supplemented with 100, 200, 300 and 400g/T of an enzyme complex. The dietary inclusion of the enzyme complex increased weight gain, and the dose of 300g/T improved weight gain and worsened feed conversion ratio.(AU)

Exogenous enzymes in pre-starter broiler diets based on corn and soybean meal

A fibrolytic enzyme complex was added to the pre-starter diet. Broiler chicks were randomly distributed into five treatments, consisting of a diet with no enzyme addition and four test diets supplemented with 100, 200, 300 and 400g/T of an enzyme complex. The dietary inclusion of the enzyme complex increased weight gain, and the dose of 300g/T improved weight gain and worsened feed conversion ratio.

Avaliação da concentração de proteínas e da atividade de α-galactosidases nos cotilédones e no eixo embrionário de sementes de Dalbergia nigra durante a germinação / Proteins and activity of α-galactosidases determination in cotyledons and embryonic axis of Dalbergia nigra seeds during germination

Este trabalho teve como objetivos a quantificação de proteínas e da atividade da enzima α-galactosidase, no eixo embrionário e nos cotilédones, de sementes de Dalbergia nigra (jacarandá-da-bahia) durante a germinação. As sementes foram colocadas para embeber em água por sete dias, sendo retiradas amostras para a avaliação bioquímica e cinética da enzima. A atividade da enzima α-galactosidase aumenta com a embebição das sementes nos dois compartimentos, embora não esteja presente no eixo embrionário de sementes secas. A diferença na atividade da enzima entre os cotilédones e o eixo embrionário foi significativa. O pH 5,5 foi o de máxima atividade para as enzimas de ambos os compartimentos. A temperatura que mais estimulou a atividade da enzima nos cotilédones foi 50 ºC e de 50 a 60 ºC no eixo embrionário. A atividade da α-galactosidase foi inibida por ß-mercaptoetanol e cobre, em ambos os compartimentos, enquanto a lactose e o cloreto de sódio estimularam a atividade tanto nos cotilédones como no eixo embrionário. Os valores de K M para enzimas do eixo embrionário e dos cotilédones foram de 0,239 e 0,228 mM, respectivamente.

This work aimed to quantify the protein content and the α-galactosidase activity in the embryonic axis and in the cotyledons of Dalbergia nigra seeds during the imbibition period. The seeds were submitted to water imbibition during seven days. Biochemical and kinetic characterization of the enzyme were done from samples taken during the imbibition period. The activity of the α-galactosidase increased in the two compartments with the soaking of the seeds, although, the enzyme activity was not detected in the embryonic axis of dry seeds. The difference in the activity of the enzyme between cotyledons and embryonic axis was significant. The pH of maximum activity was 5.5 for the enzyme of both compartments. In the cotyledons the higher activity of the enzyme was obtained at 50 ºC. In the embryonic axis the activity was higher at temperatures ranging from 50 to 60 ºC. The activity of the α-galactosidase was inhibited by ß-mercaptoethanol and CuSO4 in both compartments, while lactose and sodium chloride stimulated the activity in the cotyledons and in the embryonic axis. The values of K M for the enzymes of the embryonic axis and cotyledons were respectively 0.239 and 0.228 mM.

Avaliação da concentração de proteínas e da atividade de -galactosidases nos cotilédones e no eixo embrionário de sementes de Dalbergia nigra durante a germinação

This work aimed to quantify the protein content and the -galactosidase activity in the embryonic axis and in the cotyledons of Dalbergia nigra seeds during the imbibition period. The seeds were submitted to water imbibition during seven days. Biochemical and kinetic characterization of the enzyme were done from samples taken during the imbibition period. The activity of the -galactosidase increased in the two compartments with the soaking of the seeds, although, the enzyme activity was not detected in the embryonic axis of dry seeds. The difference in the activity of the enzyme between cotyledons and embryonic axis was significant. The pH of maximum activity was 5.5 for the enzyme of both compartments. In the cotyledons the higher activity of the enzyme was obtained at 50 ºC. In the embryonic axis the activity was higher at temperatures ranging from 50 to 60 ºC. The activity of the -galactosidase was inhibited by -mercaptoethanol and CuSO4 in both compartments, while lactose and sodium chloride stimulated the activity in the cotyledons and in the embryonic axis. The values of K M for the enzymes of the embryonic axis and cotyledons were respectively 0.239 and 0.228 mM.

Este trabalho teve como objetivos a quantificação de proteínas e da atividade da enzima -galactosidase, no eixo embrionário e nos cotilédones, de sementes de Dalbergia nigra (jacarandá-da-bahia) durante a germinação. As sementes foram colocadas para embeber em água por sete dias, sendo retiradas amostras para a avaliação bioquímica e cinética da enzima. A atividade da enzima -galactosidase aumenta com a embebição das sementes nos dois compartimentos, embora não esteja presente no eixo embrionário de sementes secas. A diferença na atividade da enzima entre os cotilédones e o eixo embrionário foi significativa. O pH 5,5 foi o de máxima atividade para as enzimas de ambos os compartimentos. A temperatura que mais estimulou a atividade da enzima nos cotilédones foi 50 ºC e de 50 a 60 ºC no eixo embrionário. A atividade da -galactosidase foi inibida por -mercaptoetanol e cobre, em ambos os compartimentos, enquanto a lactose e o cloreto de sódio estimularam a atividade tanto nos cotilédones como no eixo embrionário. Os valores de K M para enzimas do eixo embrionário e dos cotilédones foram de 0,239 e 0,228 mM, respectivamente.

SOBREVIVÊNCIA DA Escherichia coli O157:H7 EM IOGURTE COM BAIXO TEOR DE LACTOSE

O mercado consumidor procura nos alimentos funcionais benefícios adicionais à nutrição. Os derivados lácteos são excelentes fontes desses benefícios visto que estão presentes na rotina alimentar da população, em variadas formas de consumo, abrangendo diferentes públicos-alvo e de variado poder aquisitivo. No entanto, alguns indivíduos são intolerantes à lactose, principal carboidrato do leite, e que também está presente em produtos fermentados, o que leva a um grande prejuízo na comercialização dos produtos lácteos além de uma restrição alimentar para o consumidor. Dessa forma, estudos relacionados à incorporação da enzima -galactosidase e ao comportamento das bactérias láticas em relação a ação inibidora frente aos microrganismos patogênicos devem ser realizados a fim de possibilitar a elaboração de uma classe de alimentos que atendam às premissas expostas, assim como às exigências das legislações e ainda, apresentem características microbiológicas, físico-químicas e sensoriais adequadas. Diante do exposto, objetiva-se com este trabalho verificar o efeito da redução da lactose sobre a viabilidade da Escherichia coli enterohemorrágica em iogurtes produzidos com leite bovino. A partir dos resultados do primeiro experimento (Artigo 1), foi observado que uma contaminação inicial de leite aumenta a contagem de E. coli O157: H7 durante a fermentação (4,34 para 6,13 no iogurte tradicional e 6,16 log ufc.mL-1 em baixa iogurte lactose) e altera as características dos iogurtes durante o processo de fermentação, com formação de grande quantidade de bolhas de ar e sinérese. Estes resultados foram decisivos para o desenvolvimento do segundo experimento (Artigo 2), em que foi utilizado um método de inoculação diferente e observou-se que uma contaminação inicial de leite por E. coli O157: H7 aumenta sua contagem durante a fermentação. Notou-se também que a E. coli foi capaz de sobreviver durante 10 dias em iogurte com leite tradicional e pré hidrolisado e durante 22 dias em iogurte preparado a partir de leite sem lactose.

The consumer market demands in functional foods additional benefits to nutrition. The dairy products are excellent sources of these benefits as they are present in the routine diet of the population in various forms of consumption, including different target audiences and different purchasing power. However, some individuals are intolerant to lactose, the main carbohydrate in milk, which is also present in fermented products, leading to a great loss to the dairy products market and a food restriction to the consumer. In this way, studies related to the incorporation of the enzyme -galactosidase and the behavior of lactic bacteria in relation to the inhibitory effect against pathogenic microorganisms should be performed to enable the development of a class of foods that meet the assumptions exposed, as well as the requirements of legislation and also suitable microbiological, physicochemical and sensory characteristics.Considering the above, the objective of this work was to verify the effect of the reduction of lactose on the viability of enterohaemorrhagic Escherichia coli in yogurts produced with cow's milk. From results of the first experiment (Article 1) it was observed that an initial contamination of milk enhance E. coli O157:H7 counts during fermentation (from 4.34 to 6.13 in traditional yogurt and 6.16 log cfu.mL-1 in low lactose yogurt) and changes the characteristics of yogurts during fermentation process, with a lot of air bubbles formation and syneresis. These results were decisive for the development of the second experiment (Article 2) in which it was used a different inoculation method and it was observed that an initial contamination of milk by E. coli O157:H7 enhance its counts during fermentation. It was also noted that E. coli was able to survive for 10 days in yogurt with whole and pre hydrolyzed milk and for 22 days in yogurt from free lactose milk.