'Bacillus' probióticos : respostas ao processamento de alimentos, funcionalidade 'in vitro' e 'in vivo', modulação da microbiota intestinal e impactos à saúde

Orientadores: Anderson de Souza Sant'Ana, Pablo Christiano Lollo Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Micro-organismos dos gêneros Lactobacillus e Bifidobacterium são os mais utilizados como culturas probióticas em alimentos. No entanto, algumas cepas de bactérias formadoras de esporos, tais como Bacillus coagulans, Bacillus subtilis, Bacillus polyfermenticus e Bacillus pumilus têm sido recentemente caracterizadas como probióticas. A principal vantagem das cepas probióticas de Bacillus frente à Lactobacillus e Bifidobacterium, reside no fato de sobreviverem melhor às condições gástricas e intestinais adversas em animais em virtude da formação de esporos. Apesar disto, o estudo da aplicação dos micro-organismos probióticos esporulados, Bacillus, em alimentos são incipientes e também faltam informações sobre o comportamento destes micro-organismos durante o processamento/estocagem de diferentes alimentos, impacto sobre a microbiota intestinal e, benefícios à saúde influenciados por diferentes matrizes. Desta forma, o presente estudo objetivou caracterizar a resistência de diversas cepas de Bacillus probióticos frente à diferentes processos/condições de produção de alimentos e elucidar o impacto de diferentes matrizes alimentares (lácteas e vegetais) na sobrevivência/funcionalidade de cepas probióticas de Bacillus no trato gastrointestinal, na modulação da microbiota intestinal e benefícios à saúde em ratos machos da linhagem Wistar. Em nosso estudo, Bacillus mostrou sobrevivência/resistência a todos os processos tecnológicos. Entretanto, o comportamento/resistência das cepas de Bacillus variou de processo para processo. Além disso, a sobrevivência e a especificidade do Bacillus no processo tecnológico e no alimento, respectivamente, variaram de cepa para cepa, assim a resposta pode ser considerada como cepa-dependente. Estudos complementares devem ser feitos para entender o mecanismo de ação e as diferenças protéicas envolvidas na resistência e especificidade da cepa ao processo e alimento em particular, respectivamente. Portanto, nosso estudo está trazendo grandes contribuições para a diversificação no mercado de alimentos probióticos. Ainda, no geral, Bacillus coagulans GBI-30, 6086 apresentou elevada resistência ao processo de forneamento e também durante o armazenamento. Portanto, ambos os pães de forma tradicionais e integrais são matrizes alimentares promissoras como transportadoras de probióticos. No entanto, o pão de forma integral mostrou maior capacidade para proteger a cepa probiótica, possivelmente pela presença de fibras na sua composição. Adicionalmente, percebeu-se que é evidente a necessidade de testes in vitro que precedem experiências in vivo. De acordo com a elevada sobrevivência de B. coagulans GBI-30, 6086 observadas em duas matrizes alimentares, tanto o suco como o iogurte provaram, possivelmente, ser excelentes matrizes alimentares para funcionarem como transportadores probióticos durante a passagem através do trato gastrointestinal (in vitro). O desenvolvimento de produtos alimentares contendo B. coagulans GBI-30, 6086 é muito promissor para o crescimento da área de alimentos funcionais. O estudo in vivo mostrou que o iogurte apresenta vantagens frente ao suco. Uma vez que o consumo diário de iogurte contendo o probiótico B. coagulans GBI-30, 6086 durante 21 dias foi capaz de diminuir significativamente os níveis de glicose e triglicerídeos e modular a microbiota intestinal. Assim, o iogurte pode ser uma matriz alimentar mais eficiente para o fornecimento de probióticos Abstract: Microorganisms of the genus Lactobacillus and Bifidobacterium are the most used as probiotic cultures in foods. However, some strains of spore-forming bacteria, such as Bacillus coagulans, Bacillus subtilis, Bacillus polyfermenticus and Bacillus pumilus have recently been characterized as probiotic. The main advantage of Bacillus probiotic strains over Lactobacillus and Bifidobacterium lies in the fact that they better survive adverse gastric and intestinal conditions in animals due to the formation of spores. Despite this, the study of the application of sporulated probiotic microorganisms, Bacillus, in foods are incipient and also lack information on the behavior of these microorganisms during the processing/storage of different foods, impact on intestinal microbiota and health benefits influenced by different matrix. Thus, the present study aimed to characterize the resistance of several strains of Bacillus probiotics to different food production processes/conditions and elucidate the impact of different food matrix (dairy and vegetables) on the survival/functionality of Bacillus probiotic strains in the gastrointestinal tract, intestinal microbiota modulation and health benefits in male Wistar rats. In our study, Bacillus showed survival/resistance to all technological processes. However, the behavior/resistance of Bacillus strains varied from process to process. In addition, the survival and specificity of Bacillus in the technological process and in the food, respectively, varied from strain to strain, so the response could be considered as strain-dependent. Complementary studies should be done to understand the mechanism of action and the protein differences involved in the resistance and specificity of the strain to the particular process and food, respectively. Therefore, our study is bringing great contributions to the diversification in the probiotic food market. Furthermore, in general, Bacillus coagulans GBI-30, 6086 showed high resistance to the delivery process and also during storage. In addition, both wheat and whole wheat pan breads are promising food matrix as probiotic carriers. However, whole wheat pan bread showed greater capacity to protect the probiotic strain, possibly due to the presence of fibers in its composition. Additionally, it has noticed that the need for in vitro tests preceding in vivo experiments is evident. According to the high survival of B. coagulans GBI-30, 6086 observed in two food matrix, both juice and yogurt proved to be excellent food matrices to function as probiotic transporters during passage through the gastrointestinal tract (in vitro). The development of food products containing B. coagulans GBI-30, 6086 is very promising for the growth of functional food area. The in vivo study showed that yogurt has advantages over juice. Thus, yogurt may be a more efficient food matrix for the delivery of probiotics. Since the daily consumption of yogurt containing the probiotic B. coagulans GBI-30, 6086 for 21 days was able to significantly decrease glucose and triglyceride levels and to modulate the intestinal microbiota Doutorado Ciência de Alimentos Doutora em Ciência de Alimentos CNPQ 148353/2013-4