Os humanos fermentam alimentos e bebidas – desde kimchi e iogurte até cerveja e kombuchá – há mais de 13.000 anos.



A fermentação – um processo natural que utiliza microrganismos para criar álcoois e ácidos a partir de hidratos de carbono – pode preservar os alimentos para que durem mais tempo e pode melhorar a qualidade dos alimentos, transformando alguns componentes em formas mais facilmente digeríveis.

Alguns alimentos fermentados que contêm microrganismos vivos são chamados de probióticos, que podem aumentar a vida útil dos alimentos e proporcionar uma série de benefícios adicionais, como promover um microbioma intestinal saudável e reduzir os níveis de colesterol.

Somos químicos e nossa equipe queria descobrir uma maneira de entender quais probióticos são mais ativos no corpo. Assim, desenvolvemos um sensor de papelão que poderia monitorar a atividade metabólica dos probióticos.

Benefícios probióticos para a saúde

Como são geralmente considerados seguros, os probióticos são também um dos suplementos dietéticos mais populares no mercado atual, representando mais de 50 mil milhões de dólares por ano.

Lactobacillus, Bifidobacterium e Saccharomyces são os probióticos mais comuns. Por exemplo, os fabricantes de alimentos utilizam culturas iniciais de Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus thermophilus para coagular o leite e fazer iogurte.

Estudos recentes também descobriram que os probióticos podem prevenir o desenvolvimento de bactérias nocivas no corpo, diminuir os níveis de colesterol, reduzir a obstipação, controlar a pressão arterial, aumentar a produção de vitaminas, melhorar a absorção de cálcio e estimular o sistema imunitário.

No entanto, os probióticos só podem proporcionar efeitos à saúde quando os microrganismos estão vivos, o que significa que estão metabolicamente ativos e interagindo com o corpo do hospedeiro. Portanto, o tipo de probiótico, sua formulação e como é processado tornam-se extremamente importantes.

Analisando probióticos

Os probióticos crescem de células individuais em colônias. Os cientistas de alimentos podem estudar os probióticos contando o número de células viáveis ​​– também chamadas de unidades formadoras de colônias – nos alimentos para descobrir quanto elas podem crescer e quão ativas serão. Eles também podem estudar como os probióticos respondem ao suco gástrico produzido em laboratório para simular como os probióticos agem no intestino. O suco gástrico é o fluido secretado no estômago durante a digestão.

No entanto, a maioria destes testes são lentos e envolvem instrumentos caros e pessoal qualificado. É aí que entram os nossos sensores de papelão.

Nossa equipe de pesquisa colaborou com equipes de pesquisa do Brasil para desenvolver um sensor simples que pode medir a atividade metabólica de alimentos probióticos.

Construímos os sensores usando papelão padrão e um processo chamado gravação a laser. Usamos um laser para converter uma pequena quantidade de papelão em carbono, tornando-o eletricamente condutivo. Também utilizamos nanopartículas de ouro, que melhoram ainda mais a resposta do sensor ao diminuir a resistividade do material.

Reduzir a resistividade do material é importante porque o sensor detecta a atividade metabólica das bactérias por meio de um tipo de reação química chamada reação redox. Ele pode detectar a oxidação de uma molécula produzida por um dos probióticos.

Descobertas do sensor

Antes do teste, a equipe primeiro calibrou o sensor usando como modelo um popular iogurte probiótico amplamente disponível nas lojas dos EUA. Para cada teste, precisávamos apenas incubar 100 microlitros de amostra – cerca de 1/50 de uma colher de chá – por 10 minutos em temperatura ambiente.

Depois de calibrados os sensores, testamos o quão metabolicamente ativos eram os microrganismos presentes na amostra. Testamos cerveja e iogurte e descobrimos que os sensores poderiam determinar a atividade metabólica com mais precisão do que outros testes que os cientistas costumam usar.

Descobrimos também que as bactérias presentes na cerveja que testamos, uma IPA não filtrada, tinham mais atividade metabólica do que os iogurtes, que eram marcas populares Siggi's, Yakult e Activia.

Mas, antes de ir até a cervejaria local, é importante observar que o sensor mede apenas a atividade metabólica total dos microrganismos presentes na amostra. Ele não detecta nada sobre o tipo de atividade ou possíveis efeitos à saúde.

Embora vários grupos tenham relatado os potenciais benefícios da cerveja para a saúde, nem todas as cervejas proporcionam esses benefícios. E tenha em mente que meio litro de IPA contém bactérias benéficas, mas também um teor alcoólico típico entre 6% e 8% e 180-200 calorias.

Muitos pesquisadores realizaram estudos neste campo usando alimentos probióticos mais tradicionais que contêm muitos dos microrganismos do intestino. Mesmo nestes casos, descobriram que a capacidade dos probióticos para corrigir problemas de saúde específicos é provavelmente limitada.

Além disso, considerando a forma como os suplementos contendo probióticos são regulamentados, é difícil dizer se os produtos realmente contêm o tipo e a quantidade de bactérias viáveis ​​anunciadas no rótulo.

Considerando tudo isso, o sensor proposto visa fornecer uma maneira simples, portátil e de baixo custo de detectar a atividade de bactérias vivas. Esses sensores poderão um dia ajudar em áreas como a saúde.

Fornecido por The Conversation

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.