Desenvolvimento de lipossomas contendo peptídeos antimicrobianos para o controle de Listeria monocytogenes em produtos lácteos

Abstract

Lipossomas são estruturas auto-organizadas adequadas para encapsular e proteger substâncias antimicrobianas de interações com componentes dos alimentos. O presente estudo teve por objetivo desenvolver lipossomas contendo nisina e bacteriocina produzida por Bacillus sp. P34 (BLS P34) para o controle de Listeria monocytogenes em produtos lácteos. Os lipossomas desenvolvidos nesse trabalho foram preparados utilizando fosfatidilcolina de soja parcialmente purificada. Inicialmente, a encapsulação de nisina foi avaliada através de duas metodologias: fase reversa e hidratação do filme. Com isso, observou-se que a metodologia de hidratação do filme foi a mais adequada para a continuação dos estudos devido à manutenção integral da atividade antimicrobiana da bacteriocina após a encapsulação. BLS P34 foi encapsulada nas mesmas condições. Os lipossomas contendo nisina ou BLS P34 foram estáveis por 24 dias, apresentando as seguintes características: tamanho entre 130 e 160 nm e polidisperdidade entre 0,22 e 0,35, determinados por espalhamento de luz; morfologia esférica, determinada por microscopia eletrônica; eficiência de encapsulação de 94,12% para a nisina e 100% para a BLS P34, determinados por ultra-filtração; potencial zeta de -55 mV para a nisina e -24 mV para a BLS P34. A nisina livre manteve 100% de sua atividade antimicrobiana inicial após 24 dias, enquanto que a nisina encapsulada apresentou 25% de atividade antimicrobiana residual. Não houve diferença na atividade antimicrobiana de BLS P34 livre e encapsulada durante o armazenamento. O modo de ação de BLS P34 encapsulada contra Listeria monocytogenes demonstrou que não ocorre fusão entre o lipossoma e a bactéria, sendo necessária a liberação do peptídeo para a ação antimicrobiana. A ação antimicrobiana das bacteriocinas livres e encapsuladas sobre leite e queijo Minas frescal contaminados artificialmente com L. monocytogenes foi investigada. A nisina livre foi mais eficiente na inibição do patógeno em leite desnatado armazenado a 30ºC. Entretanto, em temperatura de refrigeração, nisina livre e encapsulada exerceram efeito bactericida. BLS P34 livre e encapsulada mantiveram as contagens de células viáveis de L. monocytogenes sempre abaixo do controle em leite desnatado e integral armazenados a 30ºC e 7ºC. Em queijo Minas frescal, todos os tratamentos reduziram a população do patógeno em comparação ao controle, por 21 dias. Porém, a encapsulação de nisina e BLS P34 promoveram melhor efeito inibitório do que as bacteriocinas livres após 10 dias de armazenamento do queijo. A partir desses resultados evidencia-se o potencial da tecnologia de encapsulação de peptídeos antimicrobianos no controle de L. monocytogenes em produtos lácteos.

Liposomes are promising self-organized structures able to encapsulate and protect antimicrobial substances of the interactions with food components. This study aimed to develop liposomes containing nisin and the bacteriocin produced by Bacillus sp. P34 (BLS P34) for control of Listeria monocytogenes in dairy products. The liposomes developed in this work were prepared using partially purified soybean phosphatidylcholine. Initially, the encapsulation of nisin was evaluated by two methods: reverse phase and film hydration. It was observed that the film hydration method was the most suitable for further studies due to the overall maintenance of the antimicrobial activity after encapsulation. BLS P34 was encapsulated in the same conditions. The liposomes containing nisin or BLS P34 were stable for 24 days, showing the following characteristics: size between 130 and 160 nm and polydispersity between 0.22 and 0.35 determined by light scattering; spherical morphology, determined by electron microscopy; encapsulation efficiency of 94.12% for nisin and 100% for BLS P34, as determined by ultra filtration; zeta potential of -55 mV for nisin and -24 mV for BLS P34. Free nisin retained 100% of its original antimicrobial activity after 24 days, while the encapsulated nisin showed 25% residual antimicrobial activity. There was no difference in antimicrobial activity of free and encapsulated BLS P34 during storage. The mode of action of encapsulated BLS P34 against Listeria monocytogenes showed that no fusion occurs between liposomes and bacteria, being necessary to release the peptide for antimicrobial activity. The antimicrobial action of free and encapsulated bacteriocins on milk and Minas cheese artificially contaminated with L. monocytogenes was investigated. Free nisin was more effective in inhibiting of the pathogen in skim milk stored at 30°C. However, under refrigeration, free and encapsulated nisin exerted bactericidal effect. Viable cell counts of L. monocytogenes were always below the control in whole and skimmed milk stored at 30 and 7°C in presence of free and encapsulated BLS P34. In Minas cheese, all treatments reduced the pathogen population in comparison to control, for 21 days. However, the encapsulation of nisin and BLS P34 promoted better inhibitory effect than the free bacteriocins after 10 days storage of cheese. These results show the potential of liposomes containing nisin or BLS P34 on the control of L. monocytogenes in dairy products.