Inativação microbiana e avaliação nutricional de fórmula láctea infantil e leite humano tratado via aquecimento ôhmico

Abstract

A pasteurização é um reconhecido processo térmico, capaz de garantir a qualidade e segurança microbiológica dos alimentos. No entanto, pode resultar em perdas nutricionais, principalmente a degradação de compostos termossensíveis. O aquecimento ôhmico (OH) foi classificado como uma alternativa potencial à pasteurização, já que pode reduzir contagens microbianas em alimentos, minimizando as alterações nutricionais e organolépticas. Um dos objetivos do presente trabalho foi analisar os efeitos térmicos e não-térmicos da tecnologia OH através de um estudo de cinética de inativação microbiana de Staphylococcus aureus e Escherichia coli em fórmula láctea infantil. A fórmula láctea infantil foi contaminada artificialmente com aproximadamente 108 UFC/ml de S. aureus ou 108 UFC/ml de E. coli. O tratamento térmico foi realizado em diferentes temperaturas (57,5, 60, 65 e 62,5 °C), utilizando o OH e o aquecimento convencional (CV). A cinética de inativação foi avaliada através de um modelo matemático desenvolvido por Geeraerd et al. (2000), o qual permitiu a definição da tolerância térmica de S. aureus e E. coli através dos valores Kmax e D. A comparação dos tratamentos de OH e CV demonstrou que foram observadas diferenças significativas (p < 0,05) para os valores D e Kmax na inativação de S. aureus em todas as temperaturas avaliadas. Ainda, foi observada uma maior eficiência do OH em relação ao tratamento CV, quando comparados os valores de D e Kmax. Esses resultados indicam que, além dos efeitos térmicos, efeitos não-térmicos contribuíram para a inativação microbiana. Em relação à E. coli, foi encontrada diferença significativa nos valores de D e Kmax apenas para a temperatura de 57,5 °C – sendo o aquecimento OH o tratamento mais eficaz, com menor valor D. Em temperaturas superiores, não foi possível observar os efeitos não-térmicos, provavelmente porque os efeitos térmicos foram muito pronunciados, impedindo a mensuração dos efeitos da eletricidade. Além disso, o menor valor D obtido, para ambas as espécies bacterianas, foi na temperatura de 65° C no tratamento por OH, demonstrando inativações bacterianas mais rápidas, o que sugere menores perdas nutricionais e mudanças organolépticas. Dessa forma, o tratamento com OH a 65° C foi identificado como a melhor condição para a pasteurização da fórmula láctea. A segunda etapa desse trabalho teve como objetivo analisar os efeitos dos tratamentos OH e CV na estabilidade da vitamina C, lipídeos totais e proteínas totais em fórmula láctea infantil, quando submetida a diferentes temperaturas (57,5, 60, 62,5 e 65 °C). Foram conduzidos ensaios cinéticos para a avaliação da estabilidade da vitamina C. Os resultados indicaram mecanismos semelhantes de degradação da vitamina C em fórmulas submetidas a ambos os tratamentos (p > 0,05). O teor de proteínas e lipídeos não foram afetados após os tratamentos por OH e CV, em todas as temperaturas avaliadas. Os resultados indicam que os efeitos não-térmicos do OH não afetam a estabilidade de vitamina C, proteínas e lipídeos. Com isso, na última etapa desse trabalho, foram conduzidos estudos com leite humano para avaliar os resultados obtidos com a fórmula láctea. Os resultados obtidos nesse terceiro estudo confirmaram os resultados microbiológicos obtidos com a fórmula láctea. Com relação à parte nutricional, o teor de vitamina C não foi afetado. Contudo, uma maior degradação de proteínas foi observada no leite humano, possivelmente pelo fato deste conter diversas proteínas bioativas termossensíveis, que não estão presentes na fórmula láctea. Em vista disso, pode-se concluir que a pasteurização por OH é efetiva na inativação microbiológica. Devido aos efeitos elétricos, uma maior taxa de inativação é alcançada, diminuindo o tempo de processamento. Com isso, tem-se uma maior preservação dos compostos nutricionais presente no alimento. Esses efeitos não-térmicos não afetam a degradação de compostos nutricionais, sendo estes degradados basicamente pelos efeitos térmicos associados com a aplicação de calor.

Pasteurization is a well-recognized thermal process that guarantees quality and microbiological safety of food. However, it can result in nutritional losses, mainly degradation of thermosensitive compounds. The ohmic heating (OH) was classified as a potential alternative to pasteurization, since it can reduce microbial counts in foods, minimizing nutritional and organoleptic changes. Therefore, one of the objectives of this work was to evaluate the thermal and non-thermal effects associated with the passage of electricity on microbial inactivation kinetics of Staphylococcus aureus and Escherichia coli in infant formula. The infant formula was artificially contaminated with approximately 108 CFU / ml of S. aureus or E. coli. The heat treatment was performed at different temperatures (57.5, 60, 65 and 62.5 °C) using OH and conventional technology (CV), both applied with the same temperature profile. The inactivation kinetics were evaluated using a mathematical model developed by Geeraerd et al. (2000). This model allowed the definition of the thermal tolerance of S. aureus and E. coli through Kmax and D values. For S. aureus, significant differences (p < 0.05) were observed between D and Kmax values of the OH and CV treatment at all temperatures evaluated. These results indicated that in addition to thermal effects, non-thermal effects contributed to microbial inactivation. Regarding E. coli, a significant difference was found between D values only at 57.5 °C. OH heating showed to be the most efficient treatment, with a lower D values. At higher temperatures, it was not possible to observe the non-thermal effects, probably because the thermal effects were very pronounced and superior, preventing the measurement of the effects of electricity. In addition, the lowest D value obtained for both bacterial strains was at 65 °C, indicating that at this temperature the inactivation will be faster, which, in turn, results in lower nutritional losses and organoleptic changes. Thus, the use of ohmic heating technology at 65 °C was pointed out as the best option for human milk pasteurization. The second step of this work was to evaluate the effects of OH and CV treatment on the stability of vitamin C, lipids and total proteins in infant formula when submitted to different temperatures (57.5, 60, 62.5 and 65 °C). Kinetic assays were conducted with similar temperature profiles for both heating treatments. The results indicated similar mechanisms of vitamin C degradation in both treatments (p > 0.05). Protein and lipid contents were not affected after OH and CV treatments at all temperatures evaluated. These results suggest that the non-thermal effects did not influence the stability of the nutritional compounds. Thus, in the last stage of this work, studies with human milk were conducted to evaluate the results obtained with the milk formula. The results obtained in this third study confirmed the microbiological results obtained with the milk formula. Regarding the nutritional part, vitamin C content was not affected. However, greater degradation of proteins has been observed in human milk, possibly because it contains several bioactive proteins that are thermosensitive, which are not present in the infant formula. Overall, it is possible to conclude that OH pasteurization is effective for microbiological inactivation. Due to electrical effects, a higher inactivation rate is achieved, reducing time of exposure to heat. This non-thermal effects did not influence nutritional compounds degradation, which are mainly degraded by thermal effects associated with application of heat.