Probiotic characterization of lactic acid bacteria from artisanal goat cheese for functional dairy product development

Abstract

The increasing interest in functional foods has encouraged the search for new lactic acid bacteria (LAB) with singular characteristics, including technological and probiotic properties, present in natural sources. The present research aimed to isolate and in vitro characterize the probiotic potential of LAB isolated from artisanal goat cheese. In addition, the acidifying and proteolytic capacity of the strains were evaluated in order to develop a functional dairy product. Fifty strains, presumptively identified as LAB, were isolated from artisanal goat cheese. From them, seventeen strains were selected for identification through Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF) Mass Spectrometry (MS) and 16S gene sequence. None of the tested strains showed hemolytic ability, while all strains showed at least 76% of survival to low pH and conjugated bile salts. Hydrophobicity and autoaggregation values varied among LAB with ranges between 15.5 ± 1.8 to 84.7 ± 3.2, and 4.72% to 59.2%, respectively. Selected LAB were capable of adhering to intestinal mucus in a range of 5.08 to 6.90 Log CFU/mL. Remarkably, eight strains showed high bile salt hydrolase activity. Autochthons strains were able to grow and acidify milk after 24 h. Besides, proteolytic activity showed a range between 10 and 151 mmol/L amino acids. PCA analysis and technological properties allow us to propose Lactiplantibacillus plantarum CB5, CB8 and Lentilactobacillus parabuchneri CB12 strains as potential probiotic starter cultures. The isolation of new LAB strains with demonstrated functional properties is of interest to academic institutions and the food industry as it allows the design of indigenous dairy cultures with added probiotic and technological properties.

O crescente interesse por alimentos funcionais tem incentivado a busca por novas bactérias láticas com características singulares, incluindo propriedades tecnológicas e probióticas, presentes em fontes naturais. A presente pesquisa teve como objetivo isolar in vitro e caracterizar o potencial probiótico de BAL isoladas de queijo artesanal de leite de cabra. Além disso, as capacidades acidificante e proteolítica das cepas foram avaliadas a fim de desenvolver um produto lácteo funcional. Cinquenta cepas, presumivelmente identificadas como BAL, foram isoladas de queijo de leite de cabra artesanal. Destas, 17 linhagens foram selecionadas para identificação por Espectrometria de Massa MALDI-TOF e sequência do gene 16S. Nenhuma das cepas testadas apresentou capacidade hemolítica, enquanto todas as cepas apresentaram pelo menos 76% de sobrevivência a pH baixo e sais biliares conjugados. Os valores de hidrofobicidade e autoagregação variaram entre LAB com faixas de 15,5 ± 1,8 a 84,7 ± 3,2, e 4,72% a 59,2%, respectivamente. Todas as bactérias láticas selecionadas foram capazes de aderir ao muco intestinal na faixa de 5,08 a 6,90 Log UFC/mL. Notavelmente, oito cepas mostraram alta atividade de hidrolase de sais biliares. Cepas autóctones foram capazes de crescer e acidificar o leite após 24 h. Além disso, verificou-se atividade proteolítica mostrando uma faixa entre 10 e 151 mmol/L de aminoácidos. A análise de PCA e as propriedades tecnológicas permitem propor cepas de Lactiplantibacillus plantarum CB5 e CB8, e Lentilactobacillus parabuchneri CB12 como culturas iniciais probióticas. O isolamento de novas cepas de bactérias láticas com propriedades funcionais demonstradas é de interesse para instituições acadêmicas e para a indústria alimentícia, pois permite o desenho de culturas lácteas nativas com potenciais propriedades probióticas e tecnológicas agregadas.