Antimicrobial substances produced by Bacillus spp.: innovations for food application

Abstract

One of the main challenges faced in the production of food is microbial contamination and spoilage. Due to the increasing consumer demand for safe foods and with low addition of synthetic preservatives, industry is looking for natural and safe alternatives. In this scenario, antimicrobial peptides stand out. Bacillus spp. are considered excellent producers of antimicrobial substances such as bacteriocins, bacteriocin-like substances (BLIS), and lipopeptides. However, these substances face practical and economic obstacles that make their definitive use in the food industry difficult. The present work aims to develop a systematic literature review focused on antimicrobial substances produced by Bacillus spp., as well as new technologies developed with potential use in the food industry and the difficulties faced in their development and application. The search resulted in 175 papers and these were refined based on the selection criteria, resulting in 28 studies included in this systematic review. Nanotechnology and hurdle technology proved to be potential strategies to promote controlled release of active substances, increase the stability of antimicrobial compounds in contact with food matrices and increase the spectrum of action compared to the antimicrobial used alone. In conclusion, the use of antimicrobial peptides produced by Bacillus spp. as natural food preservatives shows great potential, however, it is necessary to optimize production processes when thinking about scaling up for industrial production.Keywords: bacteriocins, lipopeptides, antimicrobial activity, hurdle technology, nanotechnology.

Um dos principais desafios enfrentados na produção dos alimentos é a contaminação e deterioração microbiana. Com o aumento da demanda por alimentos seguros e com baixa adição de conservantes sintéticos, a indústria busca alternativas naturais e seguras para auxiliar na manutenção da qualidade destes alimentos. Neste cenário destacam-se os peptídeos antimicrobianos. As bactérias do gênero Bacillus spp. são consideradas excelentes produtoras de substâncias antimicrobianas como bacteriocinas, substâncias tipo bacteriocinas (BLIS) e lipopeptídeos. No entanto, estas substâncias enfrentam obstáculos práticos e econômicos que impedem seu emprego definitivo na indústria alimentícia. O presente trabalho visa desenvolver uma revisão sistemática da literatura com foco em substâncias antimicrobianas produzidas por Bacillus spp., bem como abordar novas tecnologias desenvolvidas com potencial de uso na indústria de alimentos e as dificuldades enfrentadas em seu desenvolvimento e aplicações. A busca resultou em 175 artigos e estes foram refinados com base nos critérios de seleção, resultando em 28 estudos incluídos nesta revisão sistemática. Novas tecnologias como a nanotecnologia e o emprego de técnicas integradas no combate a patógenos, apresentam-se como potenciais estratégias para garantir uma liberação controlada das substâncias, estabilidade em contato com as matrizes alimentares, amplo espectro de ação contra patógenos alimentares do que quando usado de forma isolada. Em conclusão, o uso de peptídeos antimicrobianos produzidos por Bacillus spp. como conservantes naturais de alimentos apresenta grande potencial, porém é necessário otimizar os processos produtivos quando se pensa em escalonamento para a produção industrial.