Avaliação da produção de grãos de kefir em sistemas batelada e contínuo : aspectos tecnológicos e caracterização da biomassa microbiana

Abstract

Resumo: O kefir é um consórcio simbiótico de bactérias ácido-lácticas, bactérias acéticas, leveduras e bolores, mantidos em uma matriz de exopolissacarídeo denominada kefirano. Este estudo teve como objetivo avaliar o desempenho fermentativo e o potencial biotecnológico dos grãos de kefir cultivados em soro de leite, comparando dois sistemas de operação dos biorreatores: batelada e contínuo (contínuo-intermitente). O soro de leite utilizado apresentou composição típica de soro doce, com pH de 6,21 ± 0,38, acidez titulável de 0,087 ± 0,058% e teor proteico de 1,33 ± 0,016%, demonstrando qualidade adequada para uso como substrato fermentativo. Os grãos de kefir apresentaram 4,81 ± 0,43% de proteínas, 89,85 ± 0,44% de umidade e 0,89 ± 0,056% de cinzas, valores compatíveis com os descritos na literatura para kefir de origem láctea. A análise espectrométrica identificou aminoácidos essenciais (valina, leucina, isoleucina, treonina, metionina e fenilalanina) e não essenciais (alanina, serina, prolina, tirosina e ácido glutâmico), evidenciando o potencial nutricional dos grãos. As análises microbiológicas revelaram predominância de bactérias ácido-lácticas (106–108 UFC/g) sobre bolores e leveduras (104–106 UFC/g), na cultura simbiótica fermentativa dos grãos de kefir frescos. O sistema batelada apresentou redução progressiva do pH (6,5–2,7) e aumento da acidez, alcançando 0,6 g/100 mL após 24 h, enquanto o sistema contínuo manteve o pH mais próximo da estabilidade (~6,0) e acidez controlada (0,1–0,2 g/100 mL), demonstrando maior equilíbrio metabólico. A recirculação do soro no sistema contínuo favoreceu o crescimento progressivo da biomassa, com aumento de até 97,5% em relação à massa inicial. Apesar da baixa expressão de propriedades funcionais, como ausência de formação de emulsão e espuma, e gelificação com 0,20 g/mL, a biomassa apresentou elevado teor proteico e potencial biotecnológico. Os resultados indicam que o cultivo de kefir em soro de leite é uma estratégia sustentável para o aproveitamento de subprodutos da indústria láctea, com potencial para aplicações em processos fermentativos e produção de proteína microbiana

Abstract: Kefir is a symbiotic consortium of lactic acid bacteria, acetic acid bacteria, yeasts, and molds, held in an exopolysaccharide matrix called kefiran. This study aimed to evaluate the fermentative performance and biotechnological potential of kefir grains cultivated in whey, comparing two bioreactor operating systems: batch and mixed (continuous-intermittent). The whey used presented a typical composition of sweet whey, with a pH of 6.21 ± 0.38, titratable acidity of 0.087 ± 0.058%, and protein content of 1.33 ± 0.016%, demonstrating adequate quality for use as a fermentation substrate. The kefir grains showed 4.81 ± 0.43% protein, 89.85 ± 0.44% moisture, and 0.89 ± 0.056% ash, values compatible with those described in the literature for dairy-derived kefir. Spectrometric analysis identified essential (valine, leucine, isoleucine, threonine, methionine, and phenylalanine) and non-essential (alanine, serine, proline, tyrosine, and glutamic acid) amino acids, highlighting the nutritional potential of the grains. Microbiological analyses revealed a predominance of lactic acid bacteria (106–108 CFU/g) over molds and yeasts (104–106 CFU/g), in the symbiotic fermentative culture of fresh kefir grains. The batch system showed a progressive reduction in pH (6.5–2.7) and an increase in acidity, reaching 0.6 g/100 mL after 24 h, whereas the mixed system maintained a more stable pH (~6.0) and controlled acidity (0.1–0.2 g/100 mL), demonstrating greater metabolic balance. The whey recirculation in the continuous system favored progressive biomass growth, with an increase of up to 97.5% compared to the initial mass. Despite the low expression of functional properties, such as the absence of emulsion and foaming formation, and gelation at 0.20 g/mL, the biomass showed high protein content and biotechnological potential. The results indicate that cultivating kefir in whey is a sustainable strategy for the valorization of dairy industry by-products, with potential for applications in fermentative processes and microbial protein production