Biosurfactantes producidos por bacterias ácido-lácticas : selección, caracterización y aplicaciones como aditivos en la formulación de alimentos

Autores
Lara, Virginia Melany
Año de publicación
2023
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
tesis doctoral
Estado
versión publicada
Colaborador/a o director/a de tesis
Campos, Carmen Adriana
Gliemmo, María Fernanda
Descripción
El objetivo de esta tesis fue el aislamiento e identificación de bacterias ácido-lácticas (BAL) productoras de biosurfactantes (BS), la selección de aquellos con mejor actividad y la evaluación de su posible empleo como aditivos en la formulación de alimentos. En una primera etapa, a partir de alimentos provenientes de la Patagonia, se aislaron e identificaron nueve BAL que produjeron BS unidos a la célula. La evaluación de sus propiedades tensioactivas permitió seleccionar a cuatro de las cepas productoras. Se evaluó la actividad emulgente, antimicrobiana y antiadhesiva de los compuestos y la capacidad de producción por parte de las BAL. En base a los resultados obtenidos se seleccionó a Lactiplantibacillus plantarum Tw226 como la bacteria que presentó además de buenas propiedades funcionales, un mayor rendimiento en la producción del BS. Se realizó un análisis completo del genoma de la cepa productora y se la caracterizó como segura para usos biotecnológicos. En una segunda etapa, se determinaron las condiciones óptimas de producción del BS, se analizó su composición química, propiedades físicas y su actividad emulgente. Se pudo comprobar que el compuesto correspondía a un glicolipopeptido, capaz de disminuir la tensión superficial hasta 46,4 mN/m, con una concentración micelar crítica de 0,11 g/L, soluble y estable en su actividad superficial en el rango de pH entre 5,00 y 7,00. El BS permitió estabilizar emulsiones con 0,15 % m/m de goma xántica a pH 6,00, aun en formulaciones que contenían NaCl o glucosa. También, permitió estabilizar emulsione de aceite esencial de corteza de canela con una concentración de 5000 ppm, durante al menos nueve semanas. Las emulsiones de aceites esenciales presentaron actividad antioxidante y actividad antimicrobiana frente a Listeria innocua y Zygosaccharomyces bailii. En una tercera etapa, se estudió la producción del BS utilizando como medio de cultivo alternativo jugo de yacón en combinación con distintas proporciones de caldo MRS. Se encontró que el sistema que generó un rendimiento de BS comparable con el obtenido con caldo MRS, fue el formulado con 75 % v/v de jugo de yacón y 25 % v/v de caldo MRS, presentando, el BS, similares grupos funcionales según un análisis FTIR. El trabajo realizado permitió seleccionar una BAL capaz de producir un BS con propiedades funcionales prometedoras el cual fue capaz de producirse en un medio con menor costo.
The objective of this thesis was the isolation and identification of lactic acid bacteria (LAB) able to produce biosurfactants (BS), the characterization of those with better activity and the evaluation of a possible use as food additives for the formulation of foods. In a first stage, from Patagonian food products, nine LAB able to produce cell bound BS were isolated and identified. Based on their surfactant properties, four strains were selected. Their emulgent, antimicrobial and antiadhesive activity were evaluated, and the capacity of the selected LAB to produce the BS. Based on results obtained, a Lactiplantibacillus plantarum Tw226 was selected since this bacterium exhibited good functional properties and the highest production yield. A complete genomic analysis of the producer strain was performed, and it was characterized as safe for biotechnological uses. In a second stage, the optimal conditions for the BS production, its chemical composition, physical and emulsifying properties were evaluated. It was verified that the compound was a glycolipopeptide able to reduce the surface tension until 46.4 mN/m, with a critical micelle concentration of 0.11 g/L, soluble and stable in its surfactant activity at pH conditions between 5.00 and 7.00. The BS was useful to stabilize emulsions with 0.15 % of xanthan gum at pH 6.00, even in formulations with NaCl and glucose. The BS was also capable of stabilize emulsions with cinnamon bark essential oil in a concentration of 5000 ppm, for at least nine weeks. The emulsions of cinnamon bark essential oil shown antioxidant activity and antimicrobial activity against Listeria innocua and Zygosaccharomyces bailii. In a third stage, it was studied the production of the BS using as an alternative culture media yacon juice based in combination with different proportion of MRS broth. It was found that the formulation that generated a BS production near to the one produced using MRS, contained 75 % v/v of yacon juice and 25 % v/v of MRS, and in those conditions the BS presents similar functional groups according to FTIR analysis. Therefore, it was achieved the selection of a LAB able to produce a BS with promising functional properties, which can be produced even using an alternative culture medium.
Fil: Lara, Virginia Melany. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.
Materia
BACTERIAS ACIDO-LACTICAS
BIOSURFACTANTES
PROPIEDADES TENSIOACTIVAS
ADITIVOS
EMULSIONES
LACTIC ACID BACTERIA
BIOSURFACTANTS
SURFACTANT PROPERTIES
ADDITIVES
EMULSIONS
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar
Repositorio
Biblioteca Digital (UBA-FCEN)
Institución
Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
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Se evaluó la actividad emulgente, antimicrobiana y antiadhesiva de los compuestos y la capacidad de producción por parte de las BAL. En base a los resultados obtenidos se seleccionó a Lactiplantibacillus plantarum Tw226 como la bacteria que presentó además de buenas propiedades funcionales, un mayor rendimiento en la producción del BS. Se realizó un análisis completo del genoma de la cepa productora y se la caracterizó como segura para usos biotecnológicos. En una segunda etapa, se determinaron las condiciones óptimas de producción del BS, se analizó su composición química, propiedades físicas y su actividad emulgente. Se pudo comprobar que el compuesto correspondía a un glicolipopeptido, capaz de disminuir la tensión superficial hasta 46,4 mN/m, con una concentración micelar crítica de 0,11 g/L, soluble y estable en su actividad superficial en el rango de pH entre 5,00 y 7,00. El BS permitió estabilizar emulsiones con 0,15 % m/m de goma xántica a pH 6,00, aun en formulaciones que contenían NaCl o glucosa. También, permitió estabilizar emulsione de aceite esencial de corteza de canela con una concentración de 5000 ppm, durante al menos nueve semanas. Las emulsiones de aceites esenciales presentaron actividad antioxidante y actividad antimicrobiana frente a Listeria innocua y Zygosaccharomyces bailii. En una tercera etapa, se estudió la producción del BS utilizando como medio de cultivo alternativo jugo de yacón en combinación con distintas proporciones de caldo MRS. Se encontró que el sistema que generó un rendimiento de BS comparable con el obtenido con caldo MRS, fue el formulado con 75 % v/v de jugo de yacón y 25 % v/v de caldo MRS, presentando, el BS, similares grupos funcionales según un análisis FTIR. El trabajo realizado permitió seleccionar una BAL capaz de producir un BS con propiedades funcionales prometedoras el cual fue capaz de producirse en un medio con menor costo.The objective of this thesis was the isolation and identification of lactic acid bacteria (LAB) able to produce biosurfactants (BS), the characterization of those with better activity and the evaluation of a possible use as food additives for the formulation of foods. In a first stage, from Patagonian food products, nine LAB able to produce cell bound BS were isolated and identified. Based on their surfactant properties, four strains were selected. Their emulgent, antimicrobial and antiadhesive activity were evaluated, and the capacity of the selected LAB to produce the BS. Based on results obtained, a Lactiplantibacillus plantarum Tw226 was selected since this bacterium exhibited good functional properties and the highest production yield. A complete genomic analysis of the producer strain was performed, and it was characterized as safe for biotechnological uses. In a second stage, the optimal conditions for the BS production, its chemical composition, physical and emulsifying properties were evaluated. It was verified that the compound was a glycolipopeptide able to reduce the surface tension until 46.4 mN/m, with a critical micelle concentration of 0.11 g/L, soluble and stable in its surfactant activity at pH conditions between 5.00 and 7.00. The BS was useful to stabilize emulsions with 0.15 % of xanthan gum at pH 6.00, even in formulations with NaCl and glucose. The BS was also capable of stabilize emulsions with cinnamon bark essential oil in a concentration of 5000 ppm, for at least nine weeks. The emulsions of cinnamon bark essential oil shown antioxidant activity and antimicrobial activity against Listeria innocua and Zygosaccharomyces bailii. In a third stage, it was studied the production of the BS using as an alternative culture media yacon juice based in combination with different proportion of MRS broth. It was found that the formulation that generated a BS production near to the one produced using MRS, contained 75 % v/v of yacon juice and 25 % v/v of MRS, and in those conditions the BS presents similar functional groups according to FTIR analysis. Therefore, it was achieved the selection of a LAB able to produce a BS with promising functional properties, which can be produced even using an alternative culture medium.Fil: Lara, Virginia Melany. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.Universidad de Buenos Aires. 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The objective of this thesis was the isolation and identification of lactic acid bacteria (LAB) able to produce biosurfactants (BS), the characterization of those with better activity and the evaluation of a possible use as food additives for the formulation of foods. In a first stage, from Patagonian food products, nine LAB able to produce cell bound BS were isolated and identified. Based on their surfactant properties, four strains were selected. Their emulgent, antimicrobial and antiadhesive activity were evaluated, and the capacity of the selected LAB to produce the BS. Based on results obtained, a Lactiplantibacillus plantarum Tw226 was selected since this bacterium exhibited good functional properties and the highest production yield. A complete genomic analysis of the producer strain was performed, and it was characterized as safe for biotechnological uses. In a second stage, the optimal conditions for the BS production, its chemical composition, physical and emulsifying properties were evaluated. It was verified that the compound was a glycolipopeptide able to reduce the surface tension until 46.4 mN/m, with a critical micelle concentration of 0.11 g/L, soluble and stable in its surfactant activity at pH conditions between 5.00 and 7.00. The BS was useful to stabilize emulsions with 0.15 % of xanthan gum at pH 6.00, even in formulations with NaCl and glucose. The BS was also capable of stabilize emulsions with cinnamon bark essential oil in a concentration of 5000 ppm, for at least nine weeks. The emulsions of cinnamon bark essential oil shown antioxidant activity and antimicrobial activity against Listeria innocua and Zygosaccharomyces bailii. In a third stage, it was studied the production of the BS using as an alternative culture media yacon juice based in combination with different proportion of MRS broth. It was found that the formulation that generated a BS production near to the one produced using MRS, contained 75 % v/v of yacon juice and 25 % v/v of MRS, and in those conditions the BS presents similar functional groups according to FTIR analysis. Therefore, it was achieved the selection of a LAB able to produce a BS with promising functional properties, which can be produced even using an alternative culture medium.
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