Download Avances en el desarrollo de bebidas de frutas tropicales

Avances en el desarrollo de bebidas de frutas tropicales
con inclusión de probióticos: in vitro
Advances in the development of tropical fruit drinks with inclusion of probiotics: in vitro
Camila Bernal C.1, Consuelo Díaz-Moreno1, Pamela Camacho B.1, Miguel Paramo J.1 y Carolina Gutiérrez C.1
RESUMEN
ABSTRACT
Los probióticos son alimentos funcionales, una nueva tendencia es la inclusión de estos microorganismos en productos
derivados de las frutas. Se evaluaron cultivos probióticos de
tipo comercial (Lactobacillus casei, Lactobacillus rhamnosus,
Lactobacillus plantarum) en ensayos de viabilidad in vitro, los
cuales incluyeron: determinación del crecimiento en un rango
de pH (3,0; 3,5; 4,0 y 4,5), inoculación en medios de cultivo
sintéticos de cuatro frutas: mora (Rubus glaucus Benth.), mango
(Mangifera indica), papaya (Carica papaya) y fresa (Fragaria
x ananassa L.) y elaboración de una curva de crecimiento en
néctar de mango. En la curva de crecimiento de néctar de mango se presentaron valores de crecimiento de hasta 8 unidades
logarítmicas en un tiempo de 72 h de incubación, para L. casei
y L. plantarum, y para L. rhamnosus en un tiempo de 50 horas
de incubación.
Probiotics are functional foods; a new trend is the inclusion of
these microorganisms in products derived from fruit. Commercial probiotic cultures (Lactobacillus casei, Lactobacillus
rhamnosus and Lactobacillus plantarum) were evaluated in
vitro viability assays, which included: determination of growth
in a range of pH (3.0, 3.5, 4.0 and 4.5), inoculation in synthetic
culture media of four fruits: blackberry (Rubus glaucus Benth.),
mango (Mangifera indica), papaya (Carica papaya) and strawberry (Fragaria x ananassa L.) and development of a growth
curve in nectar of mango. In the growth curve of mango nectar,
growth values o​​ f up to eight log units were presented at the time
of 72 hours of incubation for L. casei and for L. plantarum and
L. rhamnosus in a time of 50 hours of incubation.
Palabras clave: bacterias ácido lácticas (BAL), viabilidad, pH,
néctar de frutas.
Key words: lactic acid bacteria (BAL), viability, pH, fruit nectar.
Introducción
El mercado de alimentos funcionales está dominado por
los productos dirigidos a la salud gastrointestinal, en
particular los probióticos, definidos por la Organización
Mundial de la Salud (OMS) como microorganismos vivos
que confieren un beneficio a la salud del huésped cuando
se los administra en cantidades adecuadas (Organización
Mundial de la Salud, 2011). Las bacterias ácido lácticas,
entre las que se incluye las especies de Lactobacillus, son
el grupo más ampliamente utilizado en la industria alimentaria para la fermentación de materias primas, ya que
mejoran las características nutricionales, tecnológicas y
sensoriales de los alimentos (Mosso et al., 2016) Varios
estudios han encontrado que algunas cepas probióticas
tienen la competencia necesaria para crecer en las matrices
de origen vegetal (Shori, 2016). Los probióticos comercialmente exitosos como L. rhamnosus GG, L. casei DN-114
001 y B. lactis Bb-12, que son comúnmente utilizados en
los productos lácteos fermentados han demostrado concentración final de 108 UFC/mL en zumos de naranja y piña,
por un periodo de almacenamiento de 12 semanas a 4°C
(Sheehan et al., 2007).
Materiales y métodos
Cepas bacterianas probióticas
Se utilizaron las siguientes bacterias ácido lácticas (BAL), las
cuales son cepas comerciales probióticas: L. casei (SACCO,
Lyofast BGP 93), L. rhamnosus (SACCO, Lyofast LR B), L.
plantarum (DANISCO, HOLDBACK YM-XPK LYO).
Evaluación de crecimiento de las cepas
en diferentes rangos de pH
En tubos de 5 mL con caldo MRS se ajustó el pH, acidificando el medio de cultivo con ácido cítrico de grado alimentario a diferentes valores de pH (3,0; 3,5; 4,0 y 4,5), el
control positivo fue el medio de cultivo sin ajustar (pH 6,2).
ISSN: 0120-9965 Fecha de recepción: 15-06-2016 Aceptado para publicación: 21-09-2016
Doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1supl.58552
1
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos (ICTA), Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Colombia. Bogotá (Colombia).
[email protected]
Agronomía Colombiana 34(1Supl.), S903-S905, 2016
Diseño e inoculación del medio de
cultivo sintético de fruta
Se elaboró un medio de cultivo sintético que simulara la
formulación de un néctar, la composición del medio se
diseñó bajo los parámetros establecidos por la normativas
colombianas (Ministerio de Salud y Protección Social de
Colombia, 2013).
Curva de crecimiento de las cepas en néctar de mango
Previamente se realizó una curva de calibración de las
tres cepas para establecer la cinética de crecimiento de
estos microrganismos. Se diseñó una fase de adaptación
para cada cepa (L. casei, L. rhamnosus y L. plantarum)
desde la obtención de biomasa en fase exponencial hasta
la inoculación en el néctar de mango. Los néctares inoculados con las bacterias se incubaron en Erlenmeyer de 250
mL a 37°C en un baño serológico a agitación constante
por un período de tres días; para verificar la viabilidad
se realizaron recuentos en agar MRS.
Resultados y discusión
Al evaluar las BAL se estableció el rango de pH óptimo
para el crecimiento de estas bacterias; los resultados
evidenciaron diferencias significativas con un nivel de
confianza del 95% (Manova, Software Stagraphics), para
el crecimiento de todas las cepas evaluadas en los rangos
de pH de 4,0 (P=0,0061) y ph 4,5 (P=0,0061). Posteriormente, se realizó un medio de cultivo sintético de frutas
que permitió simular la formulación de un néctar en
condiciones estándar de producción, para determinar
una aproximación de la viabilidad de las bacterias en
estos sustratos; se observa que la viabilidad de las cepas
está relacionada con el tipo de matriz vegetal. El análisis
estadístico de los datos mostro diferencias significativas
con un nivel de confianza del 95% para las variables de
viabilidad en unidades logarítmicas del medio sintético
mango y el pH, como también entre el crecimiento en
fresa y de papaya.
Finalmente, se decidió realizar una curva de crecimiento
de las cepas en un néctar de mango, ya que las condiciones
pueden ser óptimas para los microorganismos (pH aproximado a 4). En las siguientes gráficas se encuentran las
curvas de crecimiento de las BAL y las mediciones de pH,
inoculadas en el néctar de mango.
El éxito en el crecimiento de las cepas probióticas en el
mango, con valores promedio de crecimiento de 8 unidades logarítmicas en un tiempo de 72 h de incubación,
S904
para L. casei y L. plantarum y de 50 h de incubación para
L. rhamnosus en agitación constante (Fig. 1 y 2), se debe
al proceso de acondicionamiento de los microorganismos
a la matriz vegetal como lo sugirió la metodología de
(Perricone et al. 2014) , la cual permitió la adaptación de
las cepas por medio de pases continuos para obtención
de biomasa(fase exponencial determinada en la curva
de calibración) en medios de cultivo suplementados con
un porcentaje de la bebida de (10%) hasta escalar a un
100% de néctar de fruta. Se concluye que factores como el
acondicionamiento de las cepas, el pH y el tipo de matriz
vegetal son fundamentales para la viabilidad y estabilidad
de los cultivos en bebidas.
Conclusiones
El proceso de acondicionamiento de las cepas a la matriz
vegetal mediante pases continuos y escalados fue una
estrategia exitosa en el crecimiento de las bacterias en el
néctar de mango. Factores como el pH y el tipo de matriz
son claves en la viabilidad de los probióticos.
Agradecimientos
Los autores expresan su agradecimiento al Jardín Botánico
de Bogotá por su apoyo en la convocatoria permanente
para asignar estímulos a la investigación “Thomas Van Der
Hammen” y al Proyecto “Uso de bacterias acido lácticas
para biopreservación y generación de nuevos productos
con características probióticas” financiado por la Dirección de Investigación, Universidad Nacional de Colombia,
sede Bogotá; al personal de Laboratorio de Biotecnología
y Análisis microbiológico y a la Planta de Investigación en
Procesos Vegetales del Instituto de Ciencia y Tecnología
en Alimentos (ICTA).
Literatura citada
Organización Mundial de la Salud. 2011. Guía práctica de la organización mundial de gastroenterología: Probióticos y prebióticos. Guías Mundiales de La WGO Probióticos y Prebióticos.
Organizacion Mundial de la Salud, Ginebra.
Ministerio de Salud y Protección Social de Colombia. 2013. Resolución
3929 de 2013. Reglamento técnico sobre los requisitos sanitarios
que deben cumplir las frutas y las bebidas con adición de jugo
(zumo) o pulpa de fruta o concentrados de fruta, clarificados o
no, o la mezcla de estos que se procesen, empaquen, transporten,
importen y comercialicen en el territorio nacional. Colombia.
Mosso, A.L., M. . Lobo y N. . Sammán. 2016. Development of a potentially probiotic food through fermentation of Andean tubers. LWT
- Food Sci. Technol. 71, 184-189. Doi: 10.1016/j.lwt.2016.03.008
Agron. Colomb. 34(1Supl.), 2016
9,3
8,8
Log (UFC/mL)
8,3
7,8
7,3
6,8
6,3
5,8
5,3
0
10
20
30
40
50
60
70
5060
70
60
Tiempo (h)
L. plantarum
L. rhamnosus
L. casei
FIGURA 1. Curva de crecimiento de las BAL en el néctar de mango.
Log (UFC/mL)
pH
9,3
4,6
8,8
4,4
8,3
4,2
7,8
7,3
4,0
6,8
3,8
6,3
3,6
5,8
5,3
3,4
00
1010
20 20
30
30
40
40 50
Tiempo(h)
(h)
Tiempo
L. plantarum
L.
L. rhamnosus
rhamnosus
L. casei
FIGURA 2. Variaciones de pH en el crecimiento de las BAL en el néctar de mango.
Perricone, M., M. R. Corbo, M.4,6
Sinigaglia, B. Speranza y A. Bevilacqua. 2014. Viability of Lactobacillus
reuteri in fruit juices.
4,4
J. Funct. Foods 10, 421-426. 10.1016/j.jff.2014.07.020
4,2
pH
Sheehan, V.M., P. Ross y G.F. Fitzgerald. 2007. Assessing the acid tol4,0 robustness of probiotic cultures
erance and the technological
for fortification in fruit juices. Innov. Food Sci. Emerg. Technol. 8(2), 279-284. Doi: 10.1016/j.ifset.2007.01.007
Shori, A.B. 2016. Influence of food matrix on the viability of probiotic
bacteria: A review based on dairy and non-dairy beverages.
Food Biosci. 13, 1-8. Doi: 10.1016/j.fbio.2015.11.001
3,8
3,6
3,4
0
10
20
30
40
50
60
Tiempo (h)
L. plantarum
L. rhamnosus
L. casei
Bernal C., Díaz-Moreno, Camacho B., Paramo J. y Gutiérrez C.: Avances en el desarrollo de bebidas de frutas tropicales con inclusión de probióticos: in vitro
S905