Como obter produtos microbianos com alta viabilidade e estabilidade

Os microrganismos em indústrias como a alimentar, cosmética ou agricultura têm sido utilizados há vários anos em diferentes aplicações, como iniciadores para a fermentação, suplementos nutricionais, probióticos ou agentes de biocontrolo. Estas aplicações requerem que os microrganismos estejam estabilizados para que se mantenham viáveis, minimizando a sua evolução ou degradação. Contamos-vos os aspetos mais importantes a ter em conta.

Estabilização de microrganismos: liofilização vs secagem por atomização

A estabilização de microrganismos pode ser realizada através de diferentes tecnologias, como a liofilização e a secagem por atomização:

• Liofilização: tradicionalmente, esta tecnologia tem sido utilizada para estabilizar culturas microbianas, uma vez que é um processo que não requer temperaturas elevadas e a viabilidade final do produto é elevada.
• Secagem por atomização: A secagem por atomização, como já mencionámos noutras ocasiões, apresenta-se como uma alternativa à liofilização, pois permite estabilizar as culturas microbianas, obtendo um produto seco em pó. Além disso, a secagem por atomização permite a sua combinação com um processo de microencapsulação, favorecendo a viabilidade final do microrganismo, bem como a sua funcionalidade.

 

Aspetos chave para obter produtos microbianos com alta viabilidade e estabilidades

• Materiais de encapsulamento adequados: cada uma das tecnologias de microencapsulação está associada ao uso de determinados materiais de encapsulamento, sendo a sua escolha um aspeto chave para obter produtos microbianos com alta viabilidade e estabilidade final. Além disso, a seleção dos materiais de encapsulamento adequados tem uma grande influência no caso de se projetarem sistemas de libertação controlada ou direcionada dos microrganismos.
• Estudo individualizado dos processos de geração e estabilização de cada microrganismo: a tecnologia de secagem por atomização é complexa de aplicar a culturas microbianas, uma vez que não é um processo cujos parâmetros estejam estandardizados e possam ser aplicados a todos os microrganismos de igual forma. Os microrganismos são sistemas biológicos com individualidade, por isso os processos de geração e estabilização precisam ser estudados de forma específica para cada tipo de microrganismo, ou seja, género, espécie e, em alguns casos, até cepa específica. Assim, as condições do processo de secagem por atomização, os materiais de encapsulamento mais adequados e as proporções entre a cultura e os materiais precisam ser estabelecidos de forma específica para cada caso de estudo.

• A compatibilidade entre os materiais de encapsulamento e o microrganismo a estabilizar ou encapsular: Além disso, é necessário ter em conta a compatibilidade entre os materiais de encapsulamento selecionados e o microrganismo a estabilizar ou encapsular. Existem materiais de encapsulamento que, para serem utilizados, requerem que o pH da solução seja ácido, como o quitosano, ou básico, e por vezes este pH pode causar a desativação do microrganismo. Por isso, é necessário realizar vários processos de encapsulamento com diferentes materiais para obter duplos encapsulamentos e, assim, alcançar uma elevada viabilidade do produto final.

Cosméticos probióticos

Um exemplo de microrganismo microencapsulado viável e estável com uma dupla encapsulação é o que desenvolvemos na AINIA, combinando a nossa experiência em biotecnologia e tecnologias de microencapsulação. Obtivemos um produto cosmético probiótico à base de Lactobacillus com uma viabilidade de 3×10^8 ufc/g, com uma dupla encapsulação. A primeira camada é formada por materiais de encapsulamento que conferem estabilidade e viabilidade ao probiótico, enquanto a segunda camada é obtida com materiais lipídicos que permitem manter o microrganismo isolado do meio, sendo libertado em contacto com a pele através da fricção e fusão pelo efeito da temperatura.

Tempo de processo, fator a ter em conta no escalonamento industrial

• uma para o ar de atomização
• outra para a solução do núcleo (que passa pelo interior do bico)
• a última para a solução dos materiais de encapsulamento.

Desta forma, é possível alimentar separadamente a cultura microbiana e os materiais de encapsulamento, permitindo melhorar a eficácia dos processos de microencapsulação. Na AINIA, contamos com experiência e equipamento para o desenvolvimento destes processos de estabilização de microrganismos através da secagem por atomização, desde a escala laboratorial até à escala piloto e de produção. Além do próprio desenvolvimento do processo, oferecemos um serviço de produção de lotes sob registo sanitário de produto intermédio.