Caracterização de cultivo submerso com Saccharomyces cerevisiae para produção de biomarcadores micotoxicológicos

Abstract

Um dos principais desafios para garantir um alimento saudável é a diminuição do risco de contaminações microbianas, principais causadores de alterações de alimentos e de ocorrência de toxi-infecções alimentares. Dentre estes destacam-se as micotoxinas, metabólitos fúngicos secundários frequentemente detectados em grãos, sendo a cevada um dos mais contaminados pela micotoxina deoxinivalenol (DON), a qual apresenta resistência à degradação, causando danos a saúde e perdas econômicas. O controle fúngico antes e após a colheita nem sempre garante que a matéria-prima esteja totalmente descontaminada, visto que os próprios fungicidas podem representar um estresse ao fungo e estimular a produção de micotoxinas. A detecção de DON em alimentos é complexa e os limites de detecção são altos, o que pode significar risco de contaminação crônica de indivíduos pelo consumo de alimentos contaminados sem que a toxina seja detectada analiticamente. Assim, outros indicativos da presença de DON são muito interessantes para garantir a inocuidade de alimentos. Nesta linha, estão os biomarcadores, que compreendem células, tecidos ou compostos produzidos biologicamente como resposta a presença de um contaminante. Esses biomarcadores podem ser um indicativo da presença de DON durante processamentos alimentícios, principalmente aqueles que envolvam micro-organismo como a espécie Saccharomyces cerevisiae. Este trabalho teve como objetivo avaliar a produção diferenciada de marcadores micotoxicológicos, caracterizados como biomarcadores, sintetizados por Saccharomyces cerevisiae aplicando diferentes condições de cultivo submerso na presença de DON. O estudo foi realizado avaliando a produção de metabolomas por duas cepas diferentes da levedura, uma de alta e outra de baixa fermentação, comparando quanto ao meio de cultivo na presença de 1 µg.mL-1 de DON, o modo de cultivo (aeróbio e anaeróbio) e concentração de inóculo (2; 6,6 e 10%) durante 96 h de fermentação. A presença destes biomarcadores foi realizada pelo acompanhamento da concentração proteica, pH, biomassa (g.L-1), atividade de enzimas (proteases e oxidoredutases), viabilidade celular (células.mL-1), produção de glutationa (GSH), determinação da concentração de açúcares redutores totais e a caracterização do conteúdo protéico intracelular por eletroforese. A comparação entre os dois tipos de cepas de S. cerevisiae quanto a produção de marcadores micotoxicológicos indicou que a levedura de alta fermentação em condições de anaerobiose a 26 ºC durante 96 h teve o perfil alterado na presença de DON, visto que em 72 h de fermentação ocorreu aumento da atividade enzimática da peroxidase (71%) e também da produção de GSH (62%) quando comparadas com o controle. Em relação ao estudo da concentração de inóculo em anaerobio os melhores indicativos de alteração do perfil metabolômico foi com 6,6% de inóculo em 72 h de fermentação na presença da micotoxina. Neste mesmo período, foi possível determinar duas faixas de diferenciação quanto a expressão proteica intracelular, uma na faixa de 47 kDa e outra em 54 kDa, uma vez que apresenta o efeito ocasionado pela presença da micotoxina DON no metabolismo da S. cerevisiae, sendo essas proteínas de grande interesse, pois são representadas como biomarcadores para DON (1 µg.mL-1).

One of the main challenges in ensuring a healthy food is the decreased risk of microbial contamination, causing major changes in food and occurrence of food toxi-infections. Among these there are the mycotoxins, fungal secondary metabolites commonly found in grains, barley is one of the most contaminated by the mycotoxin deoxynivalenol (DON), which is resistant to degradation, causing health damage and economic losses. Fungal control before and after harvest does not always guarantee that the raw material is completely decontaminated, as fungicides themselves may play a fungus and stress to stimulate the production of mycotoxins. The detection of DON in food is complex and the detection limits are high, which may mean risk of chronic infection of individuals infected by consumption of the toxin unless food is detected analytically. Thus, other indications of the presence of DON are very interesting to ensure food safety. In this line are the biomarkers comprising cells, tissues or biological compounds produced in response to the presence of a contaminant. These biomarkers may be indicative of the presence of DON in food processing, especially those involving micro-organism such as Saccharomyces cerevisiae species. This study aimed to evaluate the differentiated production micotoxicológicos markers, characterized as biomarkers, synthesized by Saccharomyces cerevisiae by applying different conditions of submerged cultivation in the presence of DON. The study was conducted to evaluate the production of metabolomas two different strains of yeast, one high and one low fermentation, as compared to the culture medium in the presence of 1 µg.mL-1 of DON, the method of cultivation (aerobic and anaerobic) and concentration of inoculum (2; 6.6 and 10%) at 96 h of fermentation. A presença destes biomarcadores foi realizada pelo acompanhamento da concentração proteica, pH, biomassa (g.L-1), atividade de enzimas (proteases e oxidoredutases), viabilidade celular (células.mL-1), produção de glutationa (GSH), determinação da concentração de açúcares redutores totais e a caracterização do conteúdo protéico intracelular por eletroforese. The comparison between the two types of strains of S. cerevisiae as producing micotoxicológicos markers indicated that yeast-fermented under anaerobic conditions at 26 ° C for 96 h was altered in the presence of DON profile, whereas in 72 h fermentation took place increased enzymatic activity of peroxidase (71%) and also the production of GSH (62%) compared with the control. Regarding the study of inoculum concentration on the top anaerobio indicative of alteration of metabolomic profile was with 6.6% inoculum at 72 h of culture in the presence of the mycotoxin. During this period it was possible to determine two bands differentiation as intracellular protein expression, one in the range of 47 kDa and 54 kDa in once showing the effect due to the presence of mycotoxin DON metabolism in S. cerevisiae, these being proteins of great interest because they are represented as biomarkers for DON (1 µg.mL-1).