Optimization of lactic acid production from dairy whey using indigenous lactic acid bacteria

Sempre que o queijo é produzido, uma grande quantidade de líquido é deixada para trás. Para cada quilograma de queijo produzido, aproximadamente dez litros deste subproduto aquoso, conhecido como soro doce, são gerados. Embora pareça água, ele é rico em açúcares, proteínas e vitaminas que o processo de fabricação de queijo não capturou. Em muitos lugares, este líquido rico em nutrientes é tratado como resíduo. Quando despejado em rios ou deixado para apodrecer, consome o oxigênio da água e cria um pesado fardo ambiental. No entanto, este mesmo líquido possui um potencial oculto: os açúcares dentro dele podem ser alimentados para pequenos microrganismos naturais para criar ácido láctico. Esta substância é um bloco de construção versátil usado para fazer de tudo, desde conservantes alimentares e cosméticos até plásticos biodegradáveis. Transformar um produto de resíduo poluente em um material valioso representa uma mudança em direção a uma economia circular, onde nada é desperdiçado e cada saída se torna uma entrada para algo novo.

Nas terras altas do norte de Ruanda, onde a indústria de laticínios cresceu rapidamente, pesquisadores enfrentaram o desafio de gerenciar os grandes volumes de soro produzidos pelos produtores de queijo locais. Uma equipe da INES-Ruhengeri propôs-se a ver se poderiam transformar este resíduo em ácido láctico usando bactérias que já viviam na região. Em vez de importar culturas especializadas do exterior, eles buscaram no iogurte local, um alimento fermentado tradicional, para encontrar os microrganismos adequados. Eles coletaram amostras de soro de três diferentes processadores de queijo e iogurte de um mercado local para iniciar sua busca. O soro que testaram foi confirmado como uma sopa rica de lactose, o açúcar encontrado no leite, juntamente com pequenas quantidades de proteína e minerais, tornando-o uma fonte de alimento ideal para a fermentação.

Os pesquisadores primeiro isolaram várias linhagens de bactérias lácticas do iogurte local. Estas são os mesmos tipos de micróbios amigáveis responsáveis por transformar o leite em iogurte. Após testá-las em soro estéril, selecionaram uma linhagem específica, que nomearam como LAB-4, porque ela provou ser a mais eficiente em converter o açúcar do soro em ácido. Esta linhagem foi capaz de reduzir o pH do soro significativamente dentro de três dias, um sinal de que estava trabalhando vigorosamente. Com esta bactéria nativa em mãos, a equipe passou para a próxima fase: encontrar o ambiente perfeito para ela trabalhar. Eles sabiam que a temperatura, a acidez inicial do líquido e a quantidade de bactérias adicionadas alterariam o resultado, por isso usaram um método sistemático para testar centenas de combinações para encontrar o ponto ideal.

Através deste teste cuidadoso, os cientistas descobriram que as bactérias performavam melhor quando mantidas em uma temperatura morna de 37 graus Celsius, com um pH inicial de 6,0, e quando a mistura continha uma quantidade específica da cultura bacteriana. Sob estas condições otimizadas, o processo foi notavelmente eficaz. Em apenas 48 horas, as bactérias converteram a lactose no soro em ácido láctico, atingindo uma concentração de 43,2 gramas por litro. Este resultado significou que para cada grama de açúcar consumido, as bactérias produziram quase 0,87 gramas de ácido láctico, uma eficiência alta que rivaliza com métodos usando bactérias comerciais importadas. O processo também limpou a água residual; a demanda química de oxigênio, uma medida de quanta poluição havia no líquido, caiu mais de dois terços, provando que a fermentação estava simultaneamente tratando o resíduo e criando um produto.

Uma vez completada a fermentação, a equipe precisou separar o ácido láctico do líquido. Eles utilizaram um método direto envolvendo hidróxido de cálcio para transformar o ácido em um sal sólido, que foi então filtrado e tratado com ácido para liberar o ácido láctico puro. Esta etapa de recuperação foi bem-sucedida, rendendo cerca de 75 por cento do ácido disponível com uma pureza de 82,5 por cento. Embora esta pureza seja inferior ao que máquinas industriais avançadas podem alcançar, é suficiente para muitos usos alimentares e técnicos. Os pesquisadores também analisaram a economia do processo em pequena escala, estimando que produzir um quilograma deste ácido láctico custaria cerca de 2,10 dólares americanos. Este ponto de preço sugere que o método é financeiramente viável para os processadores de laticínios locais, oferecendo uma forma de transformar um passivo ambiental em uma fonte de receita.

O estudo demonstra que soluções locais podem abordar problemas globais. Ao usar bactérias nativas da região e otimizar seu crescimento no resíduo local, os pesquisadores mostraram que os processadores de laticínios de Ruanda poderiam gerenciar seu soro de forma mais sustentável. O trabalho confirma que o soro doce é um substrato adequado para a produção de ácido láctico e que as bactérias indígenas são capazes de realizar o trabalho de forma eficiente sem a necessidade de culturas importadas caras. Embora os experimentos atuais tenham sido conduzidos em frascos e o método de recuperação seja básico, os resultados fornecem uma base sólida para o desenvolvimento futuro. O processo oferece uma rota prática e de baixo custo para a valorização de resíduos que se alinha com os objetivos do país para proteção ambiental e crescimento econômico, transformando um potencial poluente em um recurso valioso.