Potencial biotecnológico de bactérias ácido-láticas para a degradação do composto mutagênico 2-metil-1,4-dinitro-pirrol em produto cárneo

Abstract

Em 2018, as carnes processadas foram classificadas pela Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer como categoria 1, devido à relação direta entre o consumo e o aumento da incidência de câncer colorretal e estomacal. Os nitritos e sorbatos são conservantes comumente utilizados em carnes processadas, porem a legislação brasileira não permite o uso concomitante desses agentes preservantes. A interação entre esses conservantes pode formar o 2-metil-1,4-dinitro-pirrol (DNMP), apontado como um composto mutagênico. Em 2018, testes detectaram a presença desse composto em carnes processadas. Este estudo teve como objetivo avaliar a capacidade de diferentes cepas de bactérias ácido-láticas (BAL), isoladas de matrizes alimentares, em biodegradar o DNMP em reações in vitro e em um modelo de matriz de carne processada. Além disso, também foi avaliado um possível mecanismo de biodegradação e a citotoxicidade do composto. O DNMP apresentou elevada citotoxicidade com IC 50 24h = 0,487 µM e IC 50 48h = 0,595 µM para fibroblastos de McCoy B. Treze cepas diferentes de BAL foram usadas na triagem e nove cepas reduziram mais de 98% da concentração inicial de DNMP. Depois, foi desenvolvido um fator empírico para avaliar a capacidade das cepas bacterianas em converter o DNMP a 2-metil-4-amino-1-nitro-pirrol (um composto não mutagênico). Na matriz cárnea, três linhagens bacterianas (Staphylococcus xylosus, Lactobacillus fermentum e Lactobacillus casei) degradaram completamente o DNMP; além disso, o S. xylosus LYOCARNI RM-33 degradou o DNMP em tempo inferior a 30 minutos. Utilizando o extrato intracelular de S. xylosus, um possível mecanismo reacional foi testado para presença de nitrorredutases e o tipo de reação foi avaliado pelo consumo dos cofatores NADH e NADPH. Com isso, foi possível inferir que o extrato intracelular bacteriano demonstrou potencial para a presença de uma nitrorredutase insensível ao oxigênio tipo I classe B. Portanto, por meio desse trabalho, foi proposto um método para garantir a segurança de alimentos.

Abstract: In 2018, processed meats were classified by the International Agency for Research on Cancer as category 1, due to the direct relationship between consumption and the increased incidence of colorectal and stomach cancer. Nitrites and sorbates are preservatives commonly used in processed meats, but Brazilian legislation does not allow the concomitant use of these preserving agents. The interaction between these preservatives can form 2-methyl-1,4-dinitro-pyrrole (DNMP), identified as a mutagenic compound. In 2018, tests detected the presence of this compound in processed meats. This study aimed to evaluate the ability of different strains of lactic acid bacteria (LAB), isolated from food matrices, to biodegrade DNMP in in vitro reactions and in a model of processed meat matrix. Also, a possible biodegradation mechanism and the cytotoxicity of the compound were evaluated. DNMP showed high cytotoxicity with IC 50 24h = 0.477 µM and IC 50 48h = 0.595 µM against McCoy B fibroblasts. Thirteen different BAL strains were used for screening and nine strains reduced more than 98% of the initial DNMP concentration. Then, an empirical factor was developed to assess the ability of bacterial strains to convert DNMP to 2-methyl-4-amino-1-nitro-pyrrole (a non-mutagenic compound). In the meat matrix, three bacterial strains (Staphylococcus xylosus, Lactobacillus fermentum, and Lactobacillus casei) completely degraded the DNMP; also, S. xylosus LYOCARNI RM-33 degraded DNMP in less than 30 minutes. Using the intracellular extract of S. xylosus, a possible reaction mechanism was tested for the presence of nitroreductases and the type of reaction was evaluated by the consumption of the NADH and NADPH cofactors. With this, it was possible to infer that the bacterial intracellular extract showed potential for the presence of type I, oxygen insensitive nitroreductase, class B. Therefore, through this work, a method was proposed to guarantee food safety.