Crecimiento de biomasa probiótica en sustratos naturales

Transcripción

1 Crecimiento de biomasa probiótica en sustratos naturales 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 Resumen Los probióticos son usados en una gran variedad de productos, su efecto benéfico en salud humana y animal, así como en la inocuidad alimentaria está confirmado. Hay una gran variedad de sustratos agroindustriales no diversificados, con usos muy tradicionales. En este trabajo se evaluó el crecimiento de Lactobacillus casei Shirota (LcS) y Lactobacillus jonhsonii (La1) en jugo de caña de azúcar, agua de coco, jugo de naranja, suero de queso. Se incubaron a 37 C durante 24 h, sin agitación. Las bacterias probióticas se aislaron de productos lácteos fermentados comerciales: Yakult y Chamyto. La concentración microbiana se cuantificó en agar MRS a 37 C durante 48 h en anaerobiosis. Los sustratos donde hubo mayor crecimiento de ambos probióticos fueron suero de queso y jugo de naranja. La mayor concentración (Log 9.39 UFC/mL) se obtuvo con La1 en jugo de naranja a las seis horas de cultivo. La producción de biomasa a partir de sustratos naturales es una alternativa para el aprovechamiento de recursos naturales, ya que se contribuye a la diversificación y se proporciona valor agregado a los recursos agroindustriales de la región. Introducción Los probióticos son usados en una gran variedad de productos, incluyendo farmacéuticos, alimentos para humanos y animales, así también como promotores de la salud y la inocuidad alimentaria. Aunque el empleo de los probióticos es muy diverso, solamente existen medios comerciales de cultivo orientados a su aislamiento e identificación, como MRS, Rogosa y LAMVAB para lactobacilos; así como NPNL, Berens y MW para bifidobacterias. Son escasos los estudios sobre el aprovechamiento de fuentes naturales para la obtención de biomasa bacteriana. Las fuentes naturales sólo han sido aprovechadas en la formulación de medios para el aislamiento de hongos; Urcia & Guevara (2002) reportaron el uso de medios naturales como Semana de Divulgación y Video Científico

2 plátano, avena, leche y jugo V8 para el crecimiento e identificación de hongos de interés médico y evaluaron el uso de diferentes variedades de papa en el cultivo de Trichophyton rubrum. Barrera et al (2002) emplearon tomate en la formulación del medio para el aislamiento de Helminthosporiun solani. Por otra parte, hay fuentes naturales como la caña de azúcar, que tradicionalmente se ha empleado para la extracción de sacarosa. Esta fuente es abundante y disponible en la región, representando un sustrato de fácil obtención y a bajo costo en la producción de biomasa probiótica. El jugo de caña de azúcar contiene sacarosa que puede ser una buena fuente de carbono para el crecimiento de bacterias probióticas. De igual manera, el jugo de naranja es otro sustrato que hasta ahora, se ha comercializado congelado, principalmente. También hay fuentes naturales como el suero de queso y el agua de coco, que constituyen desechos contaminantes de la elaboración de quesos y la extracción de aceite. Estas fuentes son abundantes y disponibles en la región, lo que proporciona un sustrato de fácil obtención y a bajo costo en la producción de biomasa probiótica; además, su uso daría valor agregado a los desechos y se contribuiría a disminuir la contaminación provocada por el suero de queso y el agua de coco. Objetivos y Metas Objetivo. Evaluar el crecimiento de bacterias probióticas en sustratos agroindustriales en cultivo sumergido por lote. Metas. Obtener biomasa probiótica empleando sustratos agroindustriales como medios de cultivo en sistema por lote. Materiales y métodos Se utilizó jugo de caña de azúcar obtenido por molienda en trapiche, jugo de naranja dulce, agua de coco y suero de queso fresco. Todos los sustratos se mantuvieron en refrigeración hasta el momento de ser utilizado. Las cepas probióticas se obtuvieron de productos comerciales: Lactobacillus casei Shirota (Yakult ) y Lactobacillus jonhsonii (Chamyto ). Se aislaron utilizando agar MRS incubado a 37 C durante 48 h en bolsa anaerobia (Rosenblatt & Stewart, 1975). Para su propagación se utilizó caldo MRS incubado a 37 C durante 24 h. El Semana de Divulgación y Video Científico

3 cultivo se realizó en frascos de fermentación de 250 ml. Se incubó a 37 C, sin agitación, para evitar la aireación, debido a que son microorganismos microaerofílicos. La respuesta a evaluar fue la concentración bacteriana (UFC/mL). El crecimiento bacteriano se cuantificó por el método de cultivo en superficie modificado (Corona & Jiménez, 2004) utilizando agar MRS incubado a 37 C durante 48 h en anaerobiosis. Resultados La Figura 1 muestra el crecimiento de Lactobacillus casei Shirota en sustratos naturales. El suero de queso obtuvo la mayor concentración durante las 24 h de cultivo, seguido del jugo de naranja. Probablemente, este crecimiento pudo estar asociado a la concentración de proteínas presentes en el suero, ya que tanto el jugo de caña, como el jugo de naranja y el agua de coco, contienen concentraciones muy bajas de proteínas. Lo anterior sugiere evaluar la adición de fuentes proteicas para mejorar el crecimiento bacteriano. 10 Concentración (Log UFC/mL) Tiempo (h) Agua de Coco Jugo de Caña Jugo de Naranja Suero de Queso Figura 1. Crecimiento de Lactobacillus casei Shirota en sustratos naturales. Semana de Divulgación y Video Científico

4 La Figura 2 muestra el crecimiento de Lactobacillus jonhsonii. La mayor concentración se presentó en jugo de naranja, seguido por suero de queso. En agua de coco, el mayor crecimiento se presentó a las tres horas, sin embargo a partir de este tiempo, la concentración disminuyó hasta ser el sustrato con menor crecimiento de probiótico. 10 Concentración (Log UFC/mL) Tiempo (h) Agua de Coco Jugo de Caña Jugo de Naranja Suero de Queso Figura 2. Crecimiento de Lactobacillus jonhsonii en sustratos agroindustriales. Discusión Los microorganismos heterótrofos utilizan como fuente de carbono muchas moléculas orgánicas diferentes; sin embargo, la glucosa es una de las fuentes comúnmente utilizadas (Ingraham & Ingraham, 1998). La gráfica de crecimiento de LcS muestra un rápido aprovechamiento de la sacarosa presentes en la caña, para finalmente, agotarse el sustrato y disminuir el crecimiento. Esto demuestra que, además de la glucosa, las bacterias lácticas pueden utilizar otros carbohidratos como fuente de carbono, en este caso, la sacarosa del jugo de caña. Semana de Divulgación y Video Científico

5 Aunque se obtuvo buen crecimiento de ambos probióticos en suero de queso y jugo de naranja, los valores obtenidos se encuentran por debajo de los valores obtenidos con un medio de cultivo comercial, como MRS, lo que sugiere la adición de alguna fuente proteica para mejorar el crecimiento de este tipo de microorganismos con exigencia de nutrientes especiales para su cultivo. La mayor concentración de probiótico se obtuvo a las seis h de cultivo, lo que demuestra que los tiempos de recuperación de biomasa probiótica son cortos y su cultivo puede resultar ventajoso ya que al disminuir el tiempo de incubación se reducen costos de funcionamiento del fermentador. El jugo de naranja y suero de queso constituyes sustratos adecuados para el crecimiento de biomasa probiótica. En jugo de caña y agua de coco se sugiere la evaluación de sustancias que complementen el metabolismo de lactobacilos para mejorar su crecimiento. Estos resultados contribuirán a diversificar el uso de sustratos naturales como sustrato para la producción de biomasa a bajo costo. Conclusiones La obtención de biomasa probiótica es posible utilizando sustratos agroindustriales. Los sustratos con mayor potencial para la producción de biomasa fueron el suero de queso y el jugo de naranja. El menor tiempo de incubación en el cual se obtuvo la mayor concentración de probióticos fue de seis horas. La producción de biomasa diversificará el uso de recursos agrícolas. Referencias Barrera S, Salas C y Ciampi L (2002) Aislamiento y esporulación de Helminthosporiun solani DUR & MONT. En XII Congreso Nacional de Fitopatología. Puerto Varas X Región. Chile. p 34. Corona A. & 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 Semana de Divulgación y Video Científico

6 Ingraham & Ingraham, Introducción a la Microbiología. Ed. Reverté. Zaragoza, España. Vol. 1 y 2. p 210. Rosenblatt J & Stewards P (1975) Anaerobic bag culture method. Journal of Clinical Microbiology. 1(6):527:530. Urcia F y Guevara M (2002) Eficacia de medios de cultivo con infusiones de variedades de papa en la identificación del Trichophyton rubrum. Rev Peru Med Exp Salud Pública. 19 (4): Semana de Divulgación y Video Científico