Secagem e viabilidade celular durante o armazenamento de leite fermentado probiótico contendo Limosilactobacillus fermentum

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2022.

Este estudo é focado na secagem de leite fermentado por Streptococcus thermophilus, com ou sem a adição de microcápsulas contendo microrganismo probiótico Limosilactobacillus fermentum, produzidas por emulsão. O processo de secagem escolhido foi o Cast-Tape Drying (CTD), devido a resultados satisfatórios já obtidos anteriormente na secagem de produtos termo sensíveis. O CTD é baseado no espalhamento e secagem de uma camada fina da suspensão sobre uma esteira flexível e impermeável. O processo ocorre em temperaturas moderadas e o aquecimento é condutivo. Assim, o objetivo do estudo foi avaliar a viabilidade do leite fermentado desidratado em pó durante o armazenamento em diferentes umidades relativas (26%, 48% e 67%). Foram realizadas comparações das viabilidades celulares de leite fermentado probiótico desidratado por Cast-Tape Drying (CTD), Cast-Tape Drying a vácuo (V-CTD) e liofilização (LIO). A estabilidade dos pós foi avaliada a partir da viabilidade dos microrganismos, umidade, a_w e cor. A caraterização do produto após reidratação também foi avaliada. A forma de adição dos probióticos não influenciou o tempo de secagem do leite fermentado, com umidade final de 0,09 g.g-1 (b.s) e a_w próxima de 0,38. Os leites fermentados secados entre 50 ºC e 80 ºC permaneceram com viabilidade acima do previsto para produtos probióticos (mínimo de 106 UFC/g). Por outro lado, os pós obtidos por secagem a 98 ºC tiveram contagens fora dos limites exigidos para produtos probióticos. Os pós produzidos por CTD-50, CTD-70, V-CTD e LIO, armazenados por 180 dias à 20 °C, nas UR de 26%, 48% e 67%, foram analisados. Após 180 dias, as amostras desidratadas por CTD a 50 °C tiveram redução próxima de 1 log UFC/g, para o LFL e LFE, nas UR de 26% e 48%. As amostras desidratadas por CTD a 70 °C tiveram redução de aproximadamente 1 log para o LFE, e de aproximadamente 2 logs para o LFL, armazenadas em UR de 48% e redução de aproximadamente 1 log, para o LFL e LFE, na UR de 26%. As amostras liofilizadas com LFL, armazenadas na UR de 48%, tiveram redução próxima de 2,5 logs. Os pós armazenados em UR de 67% permaneceram viáveis por aproximadamente 5 dias (LFL) e 10 dias (LFE). Esses resultados indicam que a desidratação do leite fermentado adicionado dos probióticos encapsulados é a melhor alternativa, conferindo proteção às células de L. fermentum. O leite fermentado, com microrganismos encapsulados, teve menor tempo de dispersão e solubilização do que o adicionado de microrganismos livres. Portanto, os pós obtidos por CTD à 50 °C e 70 °C são produtos que permanecem com elevada viabilidade dos microrganismos probióticos por pelo menos 180 dias, à temperatura ambiente.

Abstract: This study is focused on the drying of milk fermented by Streptococcus thermophilus, with or without the addition of microcapsules containing the probiotic microorganism Limosilactobacillus fermentum, produced by emulsion. The drying process chosen was Cast-Tape Drying (CTD), due to satisfactory results already obtained in the drying of thermo sensitive products. CTD is based on spreading and drying a thin layer of suspension on a flexible, impermeable mat. The process takes place at moderate temperatures and the heating is conductive. Thus, the objective of the study was to evaluate the viability of powdered dehydrated fermented milk during storage at different relative humidities (26%, 48% and 67%). Comparisons of cell viability of probiotic fermented milk dehydrated by Cast-Tape Drying (CTD), Vacuum Cast-Tape Drying (V-CTD) and lyophilization (LIO) were performed. Powder stability was evaluated based on microorganism viability, moisture, a_w and color. The characterization of the product after rehydration was also evaluated. The form of addition of probiotics did not influence the drying time of the fermented milk, with a final moisture content of 0.09 g.g-1 (b.s) and a_w close to 0.38. Fermented milks dried between 50 ºC and 80 ºC remained with viability above that predicted for probiotic products (minimum of 106 CFU/g). On the other hand, the powders obtained by drying at 98 ºC had counts outside the limits required for probiotic products. The powders produced by CTD-50, CTD-70, V-CTD and IOL, stored for 180 days at 20 °C, at 26%, 48% and 67% RH, were analyzed. After 180 days, samples dehydrated by CTD at 50 °C had a reduction close to 1 log CFU/g, for LFL and LFE, at 26% and 48% RH. Samples dehydrated by CTD at 70 °C had a reduction of approximately 1 log for LFE, and of approximately 2 logs for LFL, stored at 48% RH and reduction of approximately 1 log, for LFL and LFE, in the RH of 26%. The samples lyophilized with LFL, stored at 48% RH, had a reduction close to 2.5 logs. Powders stored at 67% RH remained viable for approximately 5 days (LFL) and 10 days (LFE). These results indicate that the dehydration of fermented milk with the addition of encapsulated probiotics is the best alternative, providing protection to L. fermentum cells. The fermented milk, with encapsulated microorganisms, had a shorter dispersion and solubilization time than the added free microorganisms. Therefore, the powders obtained by CTD at 50 °C and 70 °C are products that remain with high viability of probiotic microorganisms for at least 180 days at room temperature.