Saccharomyces cerevisiae como matriz estrutural e agente interfacial em filmes e resvestimentos biodegradáveis emulsificados ativos

Investigou-se o potencial da biomassa de Saccharomyces cerevisiae como matriz formadora de filme e partícula anfifílica para o desenvolvimento de filmes e revestimentos ativos sustentáveis, visando sua aplicação na conservação de pães. A pesquisa foi estruturada em duas etapas principais. Inicialmente, avaliou-se o efeito de um pré-tratamento hidrotérmico em autoclave sob diferentes valores de pH (4, 7 e 10) na produção de filmes via casting contínuo. Os resultados demonstraram que o tratamento neutro (pH 7). apresentou maior resistência à tração e maior conteúdo de matéria insolúvel, o que indica a formação de uma rede polimérica coesa e resistente à desintegração aquosa. Na segunda etapa, incorporou-se óleo essencial de alho (OEA) por meio de uma emulsão do tipo Pickering, utilizando as próprias células da levedura como agente estabilizante. A levedura foi capaz de estabilizar a emulsão. A presença das células íntegras aumentou a hidrofobicidade superficial dos filmes, enquanto a emulsão reduziu significativamente a permeabilidade ao vapor de água. O filme ativo demonstrou barreira à radiação ultravioleta e atividade antimicrobiana frente a Staphylococcus aureus e Salmonella sp., efeito mantido mesmo após 30 dias da produção do filme. Por fim, as dispersões filmogênicas foram aplicadas como revestimentos em pães tipo bisnaguinha, objetivando a substituição de conservantes químicos. O revestimento ativo (com OEA) inibiu o crescimento fúngico visível por 16 dias, superando significativamente o controle (6 dias). Adicionalmente, o revestimento contendo apenas a matriz de levedura destacou-se no retardo do envelhecimento físico (staling), preservando a maciez instrumental por 15 dias de armazenamento e obtendo aceitação sensorial equivalente à do produto sem revestimento. Contudo, a incorporação da OEA impactou negativamente a intenção de compra devido ao aroma e sabor residuais. Conclui-se que a biomassa de S. cerevisiae pode atuar como fonte de biopolímeros na produção de filmes e revestimentos e estabilizar emulsões, consistindo em uma tecnologia viável, de baixo custo e escalonável para estender a vida útil de produtos panificados.

Resumo (inglês)

The potential of Saccharomyces cerevisiae biomass as a film-forming matrix and amphiphilic particle for the development of sustainable active films and coatings was investigated, aiming at its application in bread preservation. The research was structured into two main stages. Initially, the effect of a hydrothermal pre-treatment in an autoclave under different pH values (4, 7, and 10) on the production of films via continuous casting was evaluated. The results demonstrated that the neutral treatment (pH 7) exhibited higher tensile strength and a higher content of insoluble matter, which indicates the formation of a cohesive polymeric network resistant to aqueous disintegration. In the second stage, garlic essential oil (GEO) was incorporated through a Pickering-type emulsion, using the yeast cells themselves as the stabilizing agent. The yeast was capable of stabilizing the emulsion. The presence of intact cells increased the surface hydrophobicity of the films, while the emulsion significantly reduced water vapor permeability. The active film demonstrated a barrier to ultraviolet radiation and antimicrobial activity against Staphylococcus aureus and Salmonella sp., an effect maintained even 30 days after film production. Finally, the filmogenic dispersions were applied as coatings on bisnaguinha-type bread, aiming to replace chemical preservatives. The active coating (with GEO) inhibited visible fungal growth for 16 days, significantly outperforming the control (6 days). Additionally, the coating containing only the yeast matrix stood out in delaying staling, preserving instrumental softness for 15 days of storage and obtaining sensory acceptance equivalent to that of the uncoated product. However, the incorporation of GEO negatively impacted purchase intention due to its residual aroma and flavor. It is concluded that S. cerevisiae biomass can act as a source of biopolymers in the production of films and coatings and stabilize emulsions, consisting of a viable, low-cost, and scalable technology to extend the shelf life of bakery products.

Palavras-chave

Saccharomyces cerevisiae Biomassa Emulsão pickering Óleo essencial de alho Embalagem ativa Biomass Pickering emulsion Garlic essential oil Active packaging

Idioma

Português

Citação

MEDEIROS, Jackson Andson de. Saccharomyces cerevisiae como matriz estrutural e agente interfacial em filmes e revestimentos biodegradáveis emulsificados ativos. 2026. 91 p. Tese (Doutorado em Alimentos, Nutrição e Engenharia de Alimentos) - Programa Interunidades (Faculdade de Ciências Farmacêuticas e Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas), Universidade Estadual Paulista (UNESP), Araraquara, 2026.

URI

https://hdl.handle.net/11449/323531

Financiadores

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Coleções

São José do Rio Preto - IBILCE - Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas

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Medeiros, Jackson Andson de

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Azeredo, Henriette Monteiro Cordeiro de

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Sivieri, Katia

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Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Com o crescimento no consumo alimentos probióticos, existe uma necessidade no desenvolvimento de produtos alimentícios não lácteos, tendo em vista que a maioria dos produtos existentes no mercado são de derivados do leite. Entre esses produtos, podem-se incluir filmes comestíveis a serem incorporados como parte dos alimentos. Os filmes são geralmente formulados a partir de polissacarídeos, que têm baixa barreira a vapor de água; para melhorar essa barreira, pode-se adicionar uma fase lipídica (na forma de emulsão). Objetivo: produzir filmes probióticos comestíveis à base de alginato, com barreira melhorada a vapor de água. Métodos: Foi produzida uma emulsão Pickering de óleo de palma estabilizada por nanocristais de celulose bacteriana (NCCB), para tentar melhorar a barreira dos filmes ao vapor de água. A bactéria probiótica escolhida foi Bacillus coagulans, pela sua estabilidade a condições adversas (graças à capacidade de formação de esporos). Cinco filmes foram produzidos: (1) alginato (Alg), ou controle; (2) alginato com probiótico (AlgProb); (3) alginato com emulsão Pickering (Alg-Oil); (4) alginato com NCCB (AlgNCCB); (5) alginato com probiótico e emulsão Pickering (Alg-Oil-Prob). Os filmes foram avaliados em termos de propriedades físicas, estruturais e de viabilidade da cepa probiótica (ao processamento, armazenamento e passagem simuladada in vitro pelo trato gastrointestinal). Resultados e conclusões: Foi possível produzir filmes de alginato contendo a emulsão de Pickering e/ou os probióticos. No entanto, a presença da emulsão não melhorou as propriedades de barreira dos filmes e reduziu sua resistência. Por outro lado, a adição concomitante da emulsão e do microrganismo melhorou a elongação do filme. A incorporação do probiótico não interferiu na permeabilidade ao vapor de água, porém aumentou a hidrofobicidade da superfície e o módulo elástico. Os filmes de alginato mantiveram a viabilidade do probiótico em armazenamento por 138 dias e foram capazes de entregar os probióticos no intestino delgado.