Conservación y actividad probiótica de biomasa cultivada en sustratos naturales

Transcripción

1 Conservación y actividad probiótica de biomasa cultivada en sustratos naturales Resumen M. en C. Román Jiménez Vera M. en C. Nicolás González Cortés M. A. E. S. Arturo Magaña Contreras Est. IA. Cristina Leonor Chab García Est. IA. Zabdy Kristel Zetina Moreno Entre las limitantes para la producción de biomasa probiótica se encuentra la calidad del sustrato y la conservación de las cepas. El método de conservación debe permitir mantener las características del microorganismo por las cuales fue seleccionado. En este trabajo se evaluó la refrigeración y congelación para la conservación bacteriana, así como la actividad probiótica de las cepas cultivadas en cuatro sustratos naturales. Se utilizaron cultivos de Lactobacillus casei Shirota (LcS) y Lactobacillus Jonhsonii (La1) en jugo de caña de azúcar, jugo de naranja, agua de coco y suero de queso. Se evaluó la concentración bacteriana en congelación y refrigeración durante 45 días. Se evaluó la actividad antagonista del sobrenadante y la biomasa probiótica en cepas de Escherichia coli, Staphylococcus aureus y Salmonella spp. La refrigeración (7ºC) fue el mejor método de conservación y La1 la cepa con mayor resistencia. Los probióticos cultivados en jugo de naranja, suero de queso y jugo de caña de azúcar mantuvieron su actividad en la inhibición de E. coli. Las cepas de LcS cultivada en jugo de naranja y suero de queso mantuvieron su perfil de inhibición bacteriana. Estos resultados presentan una alternativa para la producción y conservación de cepas probióticas cultivadas en sustratos naturales. Introducción Las bacterias lácticas son un grupo de microorganismos ampliamente utilizados como probióticos. Los probióticos tienen que ser microorganismos que además de cumplir con los requisitos funcionales deben ser capaces de soportar las condiciones de la producción industrial y mantener gran parte de su viabilidad durante el almacenamiento, en muchas ocasiones en refrigeración o congelación. De no ser así, de nada servirá que un alimento contenga microorganismos promotores de la salud del consumidor ya que no podrá ejercer sus efectos beneficiosos por estar lesionados o muertos. La elección del método de conservación utilizado debe permitir mantener las características del microorganismo por las cuales fue seleccionado. Semana de Divulgación y Video Científico

2 Entre las limitantes para la producción de biomasa probiótica se encuentra el tipo de sustrato para su cultivo y la conservación de las cepas. En la industria alimentaria los cultivos microbianos se guardan en pequeñas cantidades conocidas como cultivos de reserva. Cuando se reactivan para su utilización industrial, se tienen que utilizar sistemas de siembra a gran escala, con el objetivo de obtener el volumen necesario para inocular los medios en los fermentadores de producción. Un cultivo de aplicación industrial tiene que reunir unas determinadas características, como por ejemplo, contener el máximo número de células viables, estar libre de contaminantes y ser activo en las condiciones de procesamiento. Por esta razón el mantenimiento de cultivos es importante. La selección del método tiene que basarse en la naturaleza del cultivo y en las ventajas e inconvenientes del método escogido. Si el microorganismo aún no se conoce del todo es aconsejable utilizar varios métodos de conservación y medios de cultivo. Entre las técnicas empleadas para la conservación de cepas bacterianas se encuentra la liofilización, congelación y refrigeración, sin embargo, el uso de liofilizadores resulta de alto costo y su manejo requiere de personal especializado, por lo que se buscan alternativas que puedan resultar sencillas y de fácil aplicación, ya que la finalidad es obtener una técnica que permita la conservación de cepas probióticas en pequeñas empresas. Objetivos y Metas Objetivo. Evaluar la refrigeración y congelación como alternativa para la conservación de probióticos, así como la actividad probiótica de cepas cultivadas en cuatro sustratos agroindustriales. Meta. Obtener un método de conservación y un sustrato agroindustrial como medios de cultivo, óptimos para conservar la actividad antagónica de dos cepas probióticas. Materiales y métodos Se utilizaron cultivos de Lactobacillus casei Shirota y Lactobacillus Jonhsonii inoculadas en jugo de caña de azúcar (Saccharum officinarum), jugo de naranja dulce (Citrus sinensis), agua de coco y suero de queso. El cultivo se realizó en frascos de fermentación de 250 ml. Se incubó a Semana de Divulgación y Video Científico

3 37 C, sin agitación, para evitar la aireación, debido a que son microorganismos microaerofílicos. Las cepas probióticas fueron mantenidas en congelación (-10ºC) y refrigeración (7ºC) durante un periodo de 45 días. Se cuantificó la concentración bacteriana cada 15 días utilizando cultivo tradicional en agar MRS. La concentración bacteriana se cuantificó empleando el método propuesto por Corona & Jiménez (2004) en anaerobiosis (Rosenblatt & Stewart, 1975). La concentración microbiana se expresó como el logaritmo de las unidades formadoras de colonia por ml (Log UFC/mL). Para evaluar la actividad de los probióticos se emplearon cepas de Escherichia coli, Staphylococcus aureus y Salmonella spp. aisladas de carne molida de res. Se utilizaron discos de papel filtro No. 1, de 5.00 mm de diámetro impregnados con el sobrenadante y la biomasa centrifugada. Se colocaron sobre cultivos de las bacterias a evaluar, se incubaron a 37 C durante 24 h. Se evaluó la presencia o ausencia de inhibición del crecimiento de bacterias patógenas. Resultados La concentración de LcS y La1 en la primera semana en congelación disminuyó hasta valores no detectables, lo que indica que ninguno de los sustratos naturales actuó como crioprotector durante la congelación de las cepas probióticas. En refrigeración, la cepa de mayor resistencia fue La1, en todos los sustratos donde fue cultivado. Los cuadros 1 y 2 muestran la inhibición del crecimiento de bacterias patógenas por el sobrenadante y la biomasa de probióticos cultivados en sustratos naturales. Ninguno de los probióticos presentó actividad inhibitoria en el crecimiento de Salmonella spp. En Escherichia coli, sólo el sobrenadante de la cepa de LcS perdió la actividad probiótica. Las cepas de LcS y La1 cultivadas en jugo de caña de azúcar no presentaron actividad inhibitoria en Staphylococcus aureus, mientras que con los otros sustratos, sólo en el sobrenadante no hubo actividad probiótica. La1 no presentó inhibición sobre S. aureus en la cepa cultivada en jugo de naranja. Semana de Divulgación y Video Científico

4 Cuadro 1. Inhibición del crecimiento de bacterias patógenas por el sobrenadante y la biomasa de Lactobacillus casei Shirota cultivado en sustratos agroindustriales. Sustratos E. coli Salmonella spp. S. aureus Agua de coco Sobrenadante No No Si Jugo de caña Jugo de naranja Sobrenadante Si No Si Suero de queso Sobrenadante Si No Si Cuadro 2. Inhibición del crecimiento de bacterias patógenas por el sobrenadante y la biomasa de Lactobacillus jonhsonii cultivado en sustratos agroindustriales. Sustratos E. coli Salmonella spp. S. aureus Agua de coco Jugo de caña Jugo de naranja Suero de queso Discusión La refrigeración y congelación se ha aplicación a la conservación de alimentos debido a su efecto en disminuir el crecimiento de microorganismos. La congelación se puede emplear como método de conservación de cultivos bacterianos, principalmente microorganismos empleados en fermentación. La mayor tasa de destrucción bacteriana se observa inmediatamente tras la congelación, después se reduce notablemente y llega a estabilizarse durante largos periodos de tiempo. Por eso, aunque el número de supervivientes disminuya, la congelación es un método Semana de Divulgación y Video Científico

5 efectivo para mantener la viabilidad de las bacterias. En este trabajo, la cepa con mayor resistencia a la congelación fue La1. Se ha reportado que el uso de crioprotectores mejora la viabilidad de las bacterias mantenidas en congelación Entre los principales crioprotectores se encuentra el glicerol, la clara de huevo y la leche. En los cultivos evaluados, no se obtuvo efecto crioprotector de los sustratos naturales. En comparación con la refrigeración, este método resulta menos letal para la conservación bacteriana, sin embargo, no es un método recomendado para largo tiempo de almacenamiento. Las propiedades funcionales de los probióticos se ven afectadas por el medio en donde fueron cultivadas. En este trabajo, el jugo de naranja y el suero de queso resultaron sustratos que contribuyen a conservar las propiedades funcionales de los probióticos, principalmente de Lactobacillus casei Shirota. Conclusiones El empleo de fuentes naturales como el jugo de naranja y el suero de queso para el crecimiento de biomasa probiótica permite mantener las propiedades funcionales de las cepas cultivadas. La refrigeración permitió mantener viable el mayor número de bacterias probióticas durante 45 días de estudio, por lo que se considera una técnica fácil y sencilla para ser aplicada a mediana escala. Referencias Corona A y Jiménez R (2004) Comparación de dos métodos de siembra para el recuento de microorganismos en muestras con alta concentración microbiana. Revista de la Facultad de Ingeniería Química. (40):3-7 Rosenblatt J y Stewards P (1975) Anaerobic bag culture method. Journal of Clinical Microbiology. 1(6):527:530. Tamime A, Marshall-Valerie M y Robinson R (1995) Microbiological and technological aspects of milks fermented by bifidobacteria. J. Dairy Res. 62: Semana de Divulgación y Video Científico