A conscientização dos consumidores sobre os parâmetros de segurança alimentar, criou uma demanda para o uso de conservantes biológicos, como as bacteriocinas, que oferecem uma solução viável para a conservação natural de alimentos.

As bacteriocinas são peptídeos antimicrobianos sintetizados nos ribossomos e produzidos por espécies bacterianas que possuem atividade antagônica à cepa produtora. São produzidos por várias bactérias gram-positivas, gram-negativas e por bactérias do ácido láctico, tendo grande potencial para serem utilizados nas indústrias de alimentos por serem geralmente reconhecidos como seguros (GRAS) e por inibirem uma grande variedade de patógenos transmitidos pelos alimentos.

Nos alimentos, as bacteriocinas podem ser encontradas naturalmente como produtos da microbiota normal ou podem ser introduzidas, através de culturas starter, definidas como preparações que contêm microorganismos vivos ou em estado latente que se desenvolvem pela fermentação de um determinado substrato presente no meio. Geralmente, a adição desses microorganismos tem como propósito alterar de forma benéfica as propriedades dos alimentos, objetivando melhorar a segurança do produto através do controle de patógenos pela competição entre eles; estender o shelf life do produto pela inibição de microorganismos deteriorantes; diversificar o produto, modificando a matéria-prima, a fim de se obter novas propriedades sensoriais; e promover benefícios à saúde através de efeitos positivos na microbiota intestinal.

As culturas starter devem ser selecionadas de acordo com as características específicas da formulação do produto e a tecnologia de fermentação, a fim de se obter um número limitado de linhagens que sejam competitivas o bastante para dominar o processo. A combinação apropriada de microorganismos é de fundamental importância para se obter produtos com a qualidade esperada. Além disso, a adequação da cultura starter deve ser questionada antes da produção, uma vez que um determinado tipo de cultura pode não ser recomendado para todos os tipos de produtos. Para a seleção, as espécies de microorganismos usados como culturas starter devem ser geralmente considerados como seguros (GRAS), de acordo com a legislação de cada país, pois são considerados aditivos alimentares. As culturas não devem ser patogênicas, tóxicas, nem alergênicas; devem possuir fenótipo e genótipo estáveis; devem ser competitivas em condições típicas do processo, ou seja, tolerância ao sal, nitrito, baixo pH e atividade de água e temperatura de processo; devem fornecer alguns benefícios tecnológicos, como por exemplo, na acidificação, preservação, formação de flavor e garantia da qualidade; e ser identificáveis por métodos específicos.

Atualmente, as culturas starter são geralmente comercializadas compostas por mais de um tipo de microorganismo, visando somar suas ações para se obter o efeito desejado no produto final, sendo utilizadas em escala industrial. Os microorganismos utilizados são, normalmente, divididos em dois grupos: bactérias lácticas, responsáveis pelo processo de acidificação via glicólise; e os microorganismos que desenvolvem o aroma, o flavor e a cor, frequentemente capazes de reduzir nitrato a nitrito. Sua utilização não envolve apenas a questão de higiene, mas visa também assegurar uma proteólise e uma lipólise mais intensa e um perfil mais complexo de componentes voláteis.

As características da matéria-prima e dos demais ingredientes que compõe a formulação do produto e, inclusive, fatores ambientais, podem afetar a estabilidade da cultura selecionada. Assim, para se obter um desempenho ideal da cultura starter selecionada, é necessário entender o produto como um todo e as propriedades requeridas para propiciar um adequado desenvolvimento desses microorganismos.

Atualmente, a aplicação de culturas starter na fermentação de embutidos cárneos é utilizada em escala industrial. Além de assegurar a qualidade microbiológica do produto pela produção de bacteriocinas e pela redução do pH, devido a formação do ácido láctico, esta aplicação também assegura uma proteólise e uma lipólise mais intensa, além de um perfil mais complexo de compostos voláteis.

Na fermentação de produtos cárneos, por exemplo, as bactérias lácticas geralmente melhoram a segurança e a estabilidade e desenvolvem as propriedades sensoriais características de cada produto, enquanto outros microorganismos, como os cocos catalase positiva (Staphylococcus e Micrococcus), as leveduras (Debaryomyces) e os bolores (Penicillium), normalmente estabilizam essas propriedades sensoriais desejáveis. Em qualquer tipo de embutido cárneo fermentado ocorre uma interação física, química e bioquímica muito complexa entre as frações de proteína, gordura e carboidratos, sejam provenientes da própria carne ou da atividade microbiana, o que determina a qualidade microbiológica e sensorial desse tipo de produto. De acordo com as características que se deseja obter, os microorganismos podem ser incorporados separadamente ou em conjunto no embutido, sendo que esta última forma de uso pode auxiliar na obtenção de produtos com características mais estáveis e de qualidade superior.

As bactérias lácticas usadas em produtos cárneos são introduzidas para assegurar a acidificação, com consequente redução do pH, e evitar a contaminação por patógenos e outros microorganismos indesejáveis que podem proliferar na ausência de competidores. Seu papel principal está relacionado com o metabolismo do carboidrato, que resulta na acidificação da massa cárnea, com formação de ácidos orgânicos e consequente redução do pH, assegurando a estabilidade higiênica do produto; a transmissão de características ácidas ao sabor; a coagulação das proteínas da carne, reduzindo a capacidade de retenção de água, fato que, consequentemente, facilita a secagem e aumenta a consistência do produto, e contribui para o desenvolvimento da cor vermelha desejável e característica em produtos curados, pelo favorecimento da reação do óxido nítrico com a mioglobina, formando o composto nitroso mioglobina.

Geralmente nos produtos cárneos são utilizadas como culturas starter as bactérias lácticas pertencentes aos gêneros Lactobacillus e Pediococcus.

As bactérias do ácido láctico também são comumente usadas como culturas starter na indústria de laticínios, sendo a nisina e a pediocina as bacteriocinas disponíveis comercialmente para essa finalidade.

Uma das aplicações propostas para as bacteriocinas na indústria de laticínios é evitar a ocorrência de sopro tardio em queijos, defeito que é uma das principais causas de deterioração dos queijos amadurecidos, resultando no aparecimento de defeitos de textura e sabor, devido à presença onipresente de esporos de Clostridium.

As bacteriocinas também podem melhorar a maturação e o sabor do queijo, induzindo a lise controlada de starter ou não starter de bactérias do ácido láctico e subsequente liberação intracelular de proteinases e peptidases, resultando no rápido início da proteólise e no amadurecimento do queijo.

Várias cepas produtoras de bacteriocina possuem efeito lítico em culturas starters. Um exemplo, é o uso de Lc lactis ssp. Cremoris, uma starter auxiliar na fabricação de queijo Cheddar, que aumenta a taxa de lise inicial. Os queijos fabricados com o adjuvante bacteriocinogênico exibem aumento da lise celular e maiores concentrações de aminoácidos livres, com maiores pontuações de avaliação sensorial associadas. Outro exemplo de aplicação, são os queijos fabricados com cultura starter de lacticina 3147, que exibem níveis significativamente mais baixos de NSLAB (bactérias de auxílio na maturação dos queijos), permanecendo constantes ao longo de seis meses de maturação.

A produção in situ de bacteriocinas adicionando culturas protetoras durante a fabricação e o armazenamento de laticínios ainda é tema de pesquisas, assim como muitos estudos também se concentraram na seleção e desenvolvimento de culturas bacteriocinogênicas como agentes indutores de lise celular para melhorar a maturação e o sabor do queijo.

As culturas starter vêm sendo desenvolvidas a fim de reduzir o tempo de fermentação, garantindo um baixo teor residual de nitritos no produto final. Tais culturas, também buscam padronizar as características sensoriais, uma vez que cada cultura apresenta um comportamento diferente nos processos de fermentação, proteólise e lipólise, bem como aumentar a qualidade dos produtos através da utilização de culturas produtoras de bacteriocinas e com propriedades probióticas.

As bacteriocinas possuem propriedades que as tornam aplicáveis na conservação de alimentos, como seu status GRAS; inativação por proteases digestivas; não toxicidade para células eucarióticas; e ativação em uma ampla faixa de pH e temperatura.

O potencial de aplicação de uma determinada bacteriocina pode ser predito por suas propriedades. Características como estabilidade à temperatura, pH e espectro de ação estão entre as mais importantes.