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Tesis Doctoral
DOI
10.11606/T.9.2018.tde-05092018-105229
Documento
Autor
Nombre completo
Marcela Albuquerque Cavalcanti de Albuquerque
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2018
Director
Tribunal
Saad, Susana Marta Isay (Presidente)
Beres, Carolina
Franco, Bernadette Dora Gombossy de Melo
Pinto, Uelinton Manoel
Título en inglés
Effect of vegetable by-products on folate production by starter and probiotic microorganisms to develop a bio-enriched fermented soy product
Palabras clave en inglés
Anti-inflammatory activity
Bioaccessibility
Fermented soy product
Folate
Fruit by-product
Phenolic compounds
Prebiotic
`Probiotic
Resumen en inglés
This study aimed to evaluate the effect of vegetable by-products, including fruit by-products (passion fruit, orange, acerola, and mango) and soy by-product (okara), on the folate production by starter and probiotic strains for the bio-enrichment of fermented soy products. In the first part of this study, the impact of amaranth flour on folate production by these microorganisms was also evaluated. The effect of vegetable by-products and amaranth flour on the ability of three starters - Streptococcus thermophilus (ST-M6, TH-4, and TA-40) and ten probiotic strains (Lactobacillus (Lb.) acidophilus LA-5, Lb. fermentum PCC, Lb. reuteri RC-14, Lb. paracasei subsp. paracasei Lb. casei 431, Lb. paracasei subsp. paracasei F19, Lb. rhamnosus GR-1, and Lb. rhamnosus LGG, Bifidobacterium (B.) animalis subsp. lactis BB-12, B. longum subsp. longum BB-46, and B. longum subsp. infantis BB-02) to produce folate was evaluated, using a modified MRS broth. Most of the microorganisms were able to produce folate. However, folate production was strain-dependent and also dependent on the environmental conditions and on the vegetable substrate used. Passion fruit by-product presented the lowest folate concentration and was selected for the following experiments. Thus, the impact of the supplementation of soymilk with passion fruit by-product and/or commercial prebiotic fructooligosaccharides FOS P95 on the folate production by three St. thermophilus strains, as well as four probiotic Lactobacillus strains (LA-5, LGG, PCC, and RC-14) were evaluated. St. thermophilus ST-M6 and TH-4 produced the highest amounts of folate in all fermented soymilks. The concentration of the vitamin was also high when these strains grew in co-culture with LA-5 and LGG. Soymilk supplemented with both passion fruit by-product and FOS together presented the highest concentration of folate when fermented by the co-culture TH-4+LGG. This co-culture was selected to produce four fermented soy products (FSP). All FSP were bio-enriched with folate produced by the co-culture and the probiotic strain LGG remained always above 8 log CFU/mL until the end of the storage period (28 days at 4ºC). In contrast, the concentration of the vitamin was stable until day 14 then a slight decrease was observed at the end of the storage period. The FSP supplemented with both passion fruit by-product and FOS together may contribute with around 14% of the recommended daily intake for folate if consumed until day 14 of storage. During the in vitro simulated gastrointestinal conditions, the folate content of the digested FSP increased from 1.3 to 3.6-fold, especially at the small and large intestinal in vitro phases and the strain LGG was recovered. In contrast, St. thermophilus TH-4 was not recovered during the assay. Finally, the prebiotic potential of the bioactive compounds present in the fruit by-products was characterized. Fruit by-product water extracts (FWE) containing soluble fibres from fruit by-products were obtained through a hot-water extraction and were associated to phenolic compounds and showed antioxidant activity. The FWE (especially, orange and mango water extracts) presented an anti-inflammatory potential by decreasing the nitric oxide concentration produced in vitro by macrophages stimulated with lipopolisaccharides (LPS) from Salmonella Thyphymurium. The FWE (especially from mango) were able to stimulate the growth of the strains TH-4 and LGG, as well the folate production by these microorganisms when tested individually and in co-culture. The FWE also increased the adhesion of TH-4 and LGG to Caco-2 cells in an in vitro model. These results suggest a prebiotic potential of the fruit by-products evaluated and their potential towards increased folate production by the selected microorganisms. Therefore, the bio-enrichment of fermented soy products with folate produced by beneficial microorganisms is an alternative for the development of functional foods with high folate content. Additionally, fermentable bioactive compounds with functional and/or biological activity, such as soluble fibres associated to phenolic compounds with antioxidant activity, present in the fruit by-products, may act as potential prebiotic ingredients. These bioactive molecules may represent a potential natural alternative to synthetic drugs for the treatment of inflammatory processes.
Título en portugués
Efeito de subprodutos vegetais na produção de folatos por microrganismos starter e probióticos para o desenvolvimento de um produto de soja fermentado bioenriquecido.
Palabras clave en portugués
Atividade anti-inflamatória
Bioacessibilidade
Compostos fenólicos
Folato
Prebiótico
Probióticos
Produto fermentado de soja
Subprodutos de fruta
Resumen en portugués
O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de subprodutos vegetais, incluindo subprodutos do processamento de fruta (maracujá, laranja, acerola e manga) e de soja (okara) na produção de folatos de novo por microrganismos strater e probióticos para bioenriquecer um produto de soja fermentado. Na primeira etapa deste trabalho, o impacto da farinha de amaranto na produção de folatos pelos microrganismos também foi avaliado. Neste sentido, primeiramente, verificou-se o efeito desses subprodutos vegetais e da farinha de amaranto na capacidade de três cepas starter - Streptococcus thermophilus (ST-M6, TH-4 e TA-40) e 10 cepas probióticas (Lactobacillus (Lb.) acidophilus LA-5, Lb. fermentum PCC, Lb. reuteri RC-14, Lb. paracasei subsp. paracasei Lb. casei 431, Lb. paracasei subsp. paracasei F19, Lb. rhamnosus GR-1, and Lb. rhamnosus LGG, Bifidobacterium (B.) animalis subsp. lactis BB-12, B. longum subsp. longum BB-46, e B. longum subsp. infantis BB-02) em produzir folato utilizando um caldo MRS modificado. A maior parte dos microrganismos testados foi capaz de produzir folato. Entretanto, a produção foi considerada cepa-dependente e, também, dependente das condições ambientais e do tipo de subproduto vegetal empregado. O subproduto de maracujá apresentou a menor concentração de folato e, por isso, foi selecionado para os testes seguintes. Neste sentido, o impacto da suplementação do leite de soja com subproduto de maracujá e/ou com o prebiótico comercial fruto-oligosacarídeo FOS P95 na produção de folato pelas três cepas de St. thermophilus, bem como quarto cepas probióticas do gênero Lactobacillus (LA-5, LGG, PCC e RC-14), também foi avaliado. Em cultura pura, as cepas de St. thermophilus ST-M6 e TH-4 produziram grande quantidade de folato nas formulações de extrato de soja fermentados. A concentração da vitamina foi maior quando tais cepas se desenvolveram em co-cultura com LA-5 e LGG. Observou-se que o extrato de soja suplementado concomitantemente com subproduto de maracujá e FOS apresentou a maior quantidade de folato quando fermentado pela co-cultura TH-4+LGG. Esta co-cultura, portanto, foi selecionada para desenvolver os produtos fermentados de soja (PFS). Todas as formulações foram bioenriquecidas e a cepa LGG manteve-se viável por todo o período de armazenamento (28 dias a 4ºC). Entretanto, a concentração da vitamina manteve-se estável apenas até o dia 14, observando-se uma diminuição da quantidade de folato ao final do período de armazenamento. Constatou-se que o produto fermentado de soja suplementado concomitantemente com subproduto de maracujá e FOS pode contribuir com cerca de 14% da ingestão diária recomendada para folato se consumido até o dia 14 do armazenamento. Além disso, durante a simulação gastrointestinal in vitro, observou-se que a digestão aumentou de 1,3 a 3,6 vezes a concentração da vitamina incrementando, consideravelmente, a bioacessibilidade do folato, principalmente nas porções simuladas do intestino delgado e grosso do intestino e a cepa LGG foi recuperada. Entretanto, a cepa St. thermophilus TH-4 não foi recuperada durante o ensaio. Por fim, o potencial prebiótico de componentes bioativos presentes nos subprodutos de fruta foi caracterizado. Uma extração Hot Water foi conduzida, a fim de obter extratos aquosos de subprodutos de fruta ricos em fibras solúveis associadas a compostos fenólicos com atividade antioxidante. Observou-se, ainda, que tais extratos aquosos de subprodutos de fruta (laranja e manga) apresentaram potencial anti-inflamatório constatado pela diminuição da concentração de óxido nítrico produzido por macrófagos estimulados com lipopolissacarideo (LPS) de Salmonella Typhymurium in vitro. Além disso, os extratos aquosos de subprodutos de fruta (principalmente o extrato aquoso de subproduto de manga) foram capazes de estimular a multiplicação das cepas TH-4 e LGG, bem como a produção de folatos por estes microrganismos quando avaliados individualmente e em co-cultura. Adicionalmente, esses extratos aquosos de subprodutos de fruta aumentaram a adesao do TH-4 e do LGG a células Caco-2 em modelo in vitro. Neste sentido, os resultados sugerem um potencial prebiótico dos subprodutos de fruta testados, de modo a estimular, não somente o desenvolvimento dos microrganismos avaliados mas, principalmente, o potencial destes em produzir folatos na presença dos substratos vegetais testados. O bioenriquecimento dos produtos fermentados de soja com folatos produzidos por microrganismos benéficos emerge como alternativa de alimento potencialmente funcional com alto teor de folato. Adicionalmente, compostos bioativos fermentescíveis e com atividade biológica como, por exemplo, as fibras solúveis associadas a compostos fenólicos com atividade antioxidante, presentes nos subprodutos de fruta testados podem constituir potenciais ingredientes prebióticos, além de representarem uma possível alternativa natural para o tratamento de processos inflamatórios.
 
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Fecha de Liberación
2020-09-04
Fecha de Publicación
2018-09-12
 
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