Processo Symbios Processo Symbios “ “ The Knowledge of nature The Knowledge of nature ” ” Conceição Oliveira, IST, 22 Março de 2006 Conceição Oliveira, IST, 22 Março de 2006
Processo SymbiosProcesso Symbios
““The Knowledge of natureThe Knowledge of nature””
Conceição Oliveira, IST, 22 Março de 2006Conceição Oliveira, IST, 22 Março de 2006
Objectivo
Prevenir a formação de TCA em cortiça
Abordagem Científica
Problema: Formação de 2,4,6-tricloroanisole na cortiça
Compilação e análise crítica do conhecimento científico e empírico reportado ao problema;
Enquadrar o problema no domínio dos processos biológicos da natureza.
Direccionar o foco de atenção, não para o composto em si, mas para os mecanismos que conduzem à sua formação na matriz cortiça;
Perspectivando uma solução de cariz preventivo
Abordagem Científica
De um modo abrangente,
A acção dos microorganismos é um facto incontornável no mundo que nos rodeia;
A sua acção revela-se não só necessária como essencial ao equilíbrio e manutenção dos ecossistemas;
Sendo uma organização biológica, os microrganismos necessitam de determinados nutrientes por forma a obter a energia necessário ao seu metabolismo celular;
Abordagem Científica
Especificamente na matriz cortiça,
A estabilização pós-cozedura é etapa de maior actividade microbiológica na matriz cortiça;
Os mecanismos, as espécies e as condições potenciadoras da formação de cloroanisóis na cortiça, encontram-se suficientemente estudadas;
Durante a estabilização pós-cozedura, a combinação de diversos factores potenciam a formação de cloroanisóis como produtos intermediários de reacções biológicas;
Abordagem Científica
Como inibir a formação de cloroanisóis em cortiça ?
Hipótese 1: Esterilização completa da cortiça, asseptização das instalações fabris e manuseamento da cortiça em condições de assepsia.
ou
Hipótese 2: Alteração das características do meio, possibilitando o desenvolvimento dos microorganismos “ benéficos” em condições controladas
Abordagem Metodológica
Hipótese 2: Alteração das características do meio-cortiça.
Como? Actuar directamente na etapa de cozedura da cortiça.
Enriquecimento da água com determinados aditivos, os quais, por difusão em meio aquoso fervente, irão fixar-se nas estruturas ricas em compostos lenhino-polissacáridos, nomeadamente paredes interiores dos canais lenticulares e raspa (ou costa) da cortiça.
Abordagem MetodológicaPlaneou-se experiencias a nível laboratorial, na fase decozedura:
Combinação de aditivos
Cozimento aditivado
Estabilização “forçada”
Análise de cloroanisóis
Aditivação eficaz?
sim
não
Escalonamento industrial
Resultados preliminares
Após várias combinações de aditivos… formulação X
Determinação de 2,4,6-TCA em cortiça
Obs: n.d. - não detectado; L.D.: 0,7 ng/l
Fracção Inferior Superior
Mato n.d. 2,6 ng/l
Cozedura normal e após ; estabilização “forçada”
31,0 ng/l 118,2 ng/l
Cozedura com aditivos X; estabilização “forçada”
n.d. 3,4 ng/l
Superior
Inferior
Costa
Barriga
Resultados preliminares
... (!?) ...repetição…
Determinação de 2,4,6-TCA em cortiça
Obs: n.d. - não detectado; L.D.: 0,7 ng/l
Fracção Inferior Superior
Mato n.d. 2,6 ng/l
Cozedura normal; estabilização “forçada”
12,2 ng/l 66,8 ng/l
Cozedura com aditivos X; estabilização “forçada”
n.d. n.d.
Superior
Inferior
Costa
Barriga
Resultados preliminares
Observação visual: Todos os provetes “aditivados” evidenciavam um acentuado desenvolvimento microbiano;
Forma de fixação, desenvolvimento e esporulação das espécies?
• Preparação de meios de cultura microbiológica (WLN) com e sem aditivos X;• Inoculação com espécies microbiológicas características da cortiça (espalhamento de solução de extracção de pedaços de cortiça);• Incubação durante 5 dias a 27ºC;• Seccionamento tangencial do meio de cultura; obtenção de perfis para análise de microscopia óptica.
Ilustração do corte:
Resultados preliminares
Perfis tangenciais dos meios de cultura sem aditivação: Observação por microscopia óptica
Resultados preliminares
Perfis tangenciais dos meios de cultura sem aditivação: Observação por microscopia óptica
Resultados preliminares
Perfis tangenciais dos meios de cultura com aditivação: Observação por microscopia óptica
Resultados preliminares
Perfis tangenciais dos meios de cultura com aditivação: Observação por microscopia óptica
Resultados preliminares
Com a adição da formulação X…
A actividade das espécies microbiológicas é marcadamente reduzida na matriz de suporte;
Manutenção das características cromáticas e morfológicas do meio de cultura, indiciando que o efeito degradativo da acção enzimática foi francamente reduzido;
Ausência de formas esporuladas no interior do meio de cultura.
Resultados preliminares
Com a adição da formulação X…
Efeito barreira: Inexistência de hifas em profusão no interior do meio de cultura, indiciando que os microorganismos (bolores) se deparam com um meio interno “pouco atractivo”.
Efeito simbiótico: Com a disponibilidade de nutrientes à superfície, os microorganismos tendem a fixar-se na interface, exibindo de forma “exuberante” a sua parte aérea visível (micélio exterior). Deste modo, a interface faculta um “terreno favorável” à disseminação dos microorganismos por dispersão superficial das suas formas esporuladas.
Acção imediata
Escalonamento industrial (scale-up) - Avaliar a eficácia da formulação X em condições reais de utilização
Processo Symbios
Scale-up industrial
Duas empresas rolheiras com processo industrial verticalizado:
Sercor – Sociedade Exportadora de Rolhas e Cortiça, S.A.
Norcor – Indústria de Cortiça, S.A.
Início da experiência: Agosto de 2004;
Lotes de cortiça de mato em processamento: campanha de 2003;
Experiências realizadas numa base comparativa, i.e.: processo Symbios vs processo Tradicional.
Scale-up industrial
Caracterização cortiça mato
Experiências unidade piloto - aferição da concentração de aditivos Symbios
Cozedura Tradicional (PT):Água limpa, fervura 1 ½ hora
2 cozeduras consecutivas1500 kg de cortiça /cozedura 12 000 litros de água
Cozedura Symbios (PS):Água limpa, fervura 1 ½ hora
4 cozeduras consecutivas1500 kg de cortiça/cozedura 12 000 litros de água
+ aditivos Symbios
Estabilização 2 a 4 semanasAvaliação
qualitativa
CTCOR
Fabricação
Acabamentos
Avaliação qualitativ
a
Empresas
Unidade piloto - ResultadosCozedura Symbios: Aumento notável da capacidade extractiva do meio de cozedura
0
10
20
30
40
50
60
70
SS
T (
mg
/L)
Ref. Conc 1 Conc 2 Conc 3 Conc 4
Concentração Symbios
Cozedura tradicional;água limpa
Cozedura Symbios;água limpa
Unidade piloto - ResultadosCozedura Symbios: Aumento de eficácia na extracção de compostos polifenólicos
0
50
100
150
200
250
Polife
nóis
(m
g/L)
Ref . Conc 1 Conc 2 Conc 3 Conc 4
Concentração Symbios
Cozedura tradicional;água limpa
Cozedura Symbios;água limpa
Unidade piloto - ResultadosCozedura Symbios: Aumento de eficácia na extracção de compostos polifenólicos
Cozedura tradicional;água limpa
Cozedura Symbios;água limpa
Cozedura Symbios;cozeduras consecutivas
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Polife
nóis
(m
g/L)
Concentração Symbios
Experiência industrial - ResultadosEstabilização pós cozedura: Tal como expectável, registou-se um elevado desenvolvimento micológico nas pranchas submetidas ao processo Symbios. Clara dominância de espécies dos géneros Monilia s.p. e Mucor s.p.
Experiência industrial - Resultados
Desenvolvimento microbiológico durante a estabilização pós cozedura:
Processo Tradicional vs Processo Symbios
Processo Tradicional
Processo Symbios
Experiência industrial - Resultados
Desenvolvimento microbiológico durante a estabilização pós cozedura:
Processo Tradicional vs Processo Symbios
Processo Tradicional
Experiência industrial - Resultados
Desenvolvimento microbiológico durante a estabilização pós cozedura:
Processo Tradicional vs Processo Symbios
Processo Symbios
Experiência industrial - ResultadosDesenvolvimento micológico durante a estabilização pós cozedura:Processo Tradicional (PT) vs Processo Symbios (PS)
Actividade de fungos filamentosos
Potencial de síntese da micotoxina OTA?
Determinação da Ocratoxina A (OTA) nas pranchas de cortiça pós-estabilização(Ensaios realizados pelo Centro de Engenharia Biológica da Universidade do Minho)
Restrições
regulamentares
Amostra OTA (gOTA/kg cortiça)
PT 0,376
PS 0,294
Experiência industrial - ResultadosDeterminação da Ocratoxina A (OTA) nas pranchas de cortiça pós-
estabilização(Ensaios realizados pelo Centro de Engenharia Biológica da Universidade do Minho)
Avaliação dos resultados:
Resultados idênticos entre as amostras PT e PS
Com base no limite proposto para o vinho de 2g/L (…) (…) assumindo que cada rolha pesa cerca de 3,5 g (…) (…) assumindo que toda a OTA de uma rolha passa para o vinho (!!!)
(…)
A concentração final no vinho seria de 0,0016 g/l
O que representa 0,08 % (!!!) do limite máximo admissível proposto para o vinho
Experiência industrial - Resultados
Determinação de 2,4,6-TCA (libertável) nas rabanadas de cortiça
Amostras PT (ng/l)
Costa 22,6 56,6 29,7 113,1
Costa
Amostras PS (ng/l)
Costa 2,4 4,8 9,7 5,4
Experiência industrial - Resultados
Determinação de 2,4,6-TCA (libertável) nas rabanadas de cortiça
Sub-costa
LD: 0,7 ng/l; LQ: 1,4 ng/l
Amostras PT (ng/l)
Sub -costa
1,8 4,1 3,1 2,8
Amostras PS (ng/l)
Sub -costa
n.d. n.d. n.q. n.d.
Experiência industrial - Resultados
Análise sensorial de rolhas lavadas:
Nas amostras procedentes de ambas as empresas verificou-se que:
A incidência de “mofo” nas referências PS é vestigiária (menor que 1/1000) e, quando ocorre, dá-se a níveis de intensidade “ligeiro”;
Nas amostras PT registou-se a ocorrência de “mofo” em 1 a 2% das rolhas analisadas, com níveis de intensidade “ligeiro” a “forte”;
“As amostras PS evidenciam um abaixamento notável da linha de base (i.e.: aumento da limpidez sensorial), quando comparadas com as referências PT”:
“As amostras PS evidenciam uma menor variabilidade da linha de base, quando comparadas com as referências PT”.
Experiência industrial - ResultadosAnálise sensorial de rolhas lavadas Simulador de contacto: água destilada/desodorizada(Nota: Amostras PT e PS de uma única empresa)
Amostras PT (ng/l)
Ausência de “mofo”
893
Detecção de “mofo”
12
Total de rolhas 905
Confirmação analítica
Quantificação de cloroanisóis “libertáveis” na rolha individual
29,1 ng /l4,0 ng/l8,9 ng/l 1,5 ng/l
28,4 ng /l 66,4 ng/l 5,0 ng/l 15,0 ng/l21,2 ng/l 9,7 ng /l 75,8 ng/l 6,2 ng/l
Limite de detecção sensorial em vinho: 4 ng/l
Taxa de incidência de “mofo” = 11/905 rolhas = 1,2%
2,4,6-TCA
Admitindo que a rolha cederia todo o TCA libertável (?!)
Experiência industrial - Resultados
Amostras PS (ng/l)
Ausência de “mofo”
1181
Detecção de “mofo”
3
Total de rolhas 1184
Confirmação analítica
Quantificação de cloroanisóis “libertáveis” na rolha individual
1,9 ng /l
1,6 ng/l
6,6 ng/l
Taxa de incidência de “mofo” = 1/1184 rolhas = 0,08% (!!!)
Análise sensorial de rolhas lavadas Simulador de contacto: água destilada/desodorizada(Nota: Amostras PT e PS de uma única empresa)
2,4,6-TCA
Limite de detecção sensorial em vinho: 4 ng/l
Admitindo que a rolha cederia todo o TCA libertável (?!)
Experiência industrial - Resultados
Determinação de 2,4,6-TCA (libertável) em triturados de aparas de broca; Tempo de stockagem das aparas: 2 meses
Amostras PT (ng/l)
83,5 55,8 217,7
Amostras PS (ng/l)
8,8 18,1 2,7
Experiência industrial - Resultados
Comportamento físico-mecânico das rolhas de cortiça: Massa volúmica; Compressão e Relaxação
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Fo
rça
de
re
lax
aç
ão
(d
aN
)
0
20
40
60
80
100
120
Fo
rça
de
co
mp
res
sã
o (
da
N)
PT1 PT2 PS1 PS2
Legenda:
0
50
100
150
200
250
Mas
sa v
olúm
ica
(kg/
m3)
Conclusões
O processo Symbios é um processo biológico, de cariz preventivo, que promove o desenvolvimento de microorganismos “benignos”, em detrimento de espécies com potencial de formação de metabolitos indesejados;
O processo Symbios promove a inibição da biosíntese de cloroanisóis durante a etapa de preparação da cortiça;
A cozedura Symbios assegura uma maior limpeza e extracção de matérias hidrossolúveis da cortiça (ex.: terras, polifenóis, etc.);
Conclusões
Com a obtenção de aparas “mais limpas” (física e organolépticamente), as vantagens do processo Symbios são repercutidas ao longo da cadeia de fabricação de rolhas técnicas;
O processo Symbios é inócuo e respeita as regulamentações comunitárias de materiais destinados a contacto com géneros alimentícios;
O processo Symbios não introduz quaisquer alterações às características físico-mecânicas da cortiça, salvaguardando a funcionalidade do produto - rolha de cortiça.
Condições p/ implementação
Implementação na fase da cozedura
Cumprimento do Código Internacional das práticas rolheiras: separação de calços e manchas amarela
Resultados optimizados com cortiça do mato
Processo SymbiosProcesso Symbios
““The Knowledge of natureThe Knowledge of nature””
Muito Obrigado pela Vossa AtençãoMuito Obrigado pela Vossa Atenção