PROBIOTICAS

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Introducción almacenamiento del producto y que semantengan todas sus propiedades bené-ficas esenciales después del consumo ydurante el almacenamiento del producto.Inclusive, los probióticos no deben tenerefectos adversos en el sabor o aromadel producto y no deberán aumentar laacidez durante el almacenamiento delproducto. Finalmente, los métodos paraidentificar las cepas de los probióticosdeben de estar disponibles. Para apro-vechar completamente las propiedadesfuncionales de las bacterias probióticas,los procesos utilizados para fabricar pro-ductos lácteos se deben modificar paracumplir con los requerimientos de losprobióticos. Cuando esto no sea posible,se deben probar otras cepas o, en casoextremo, se deberán desarrollan nuevosproductos. En esta parte se mencionanciertas variables necesarias a considerarpara la aplicación de probióticos en pro-ductos lácteos.

Como todos los productos lácteosfermentados que contienen bacteriasvivas, los productos probióticos se debenrefrigerar durante el almacenamiento. Esto es necesario para garantizar altosíndices de supervivencia de los organis-mos probióticos y para asegurar la es-

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Bacterias Probióticas enAlimentos Fermentados.Características de los Productosy Microorganismos Iniciadores

Cuando los probióticos se añaden a los alimentosfermentados, se deben considerar varios factoresque pueden influir en la capacidad de los probió-ticos para sobrevivir en el producto y volverseactivos cuando entran al tracto gastrointestinaldel consumidor.

n este artículo, se trata lainfluencia de la tecnología deproducción de alimentos sobre

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Knut J Heller*

*From the Institute of Microbiology, Federal DairyResearch Center, Kiel, Germany. Presented at thesymposium Probiotics and Prebiotics, held in Kiel,Germany, June 11–12, 1998.

las propiedades funcionales de los pro-bióticos: primero, las posibles interaccio-nes entre microorganismos probióticos ylos compuestos de alimentos, y segundo,el efecto del producto y de las caracter-ísticas de producción en las propiedadesfuncionales de los probióticos. El usodel término probiótico es únicamenteconceptual y no se relaciona con losbeneficios saludables comprobados.

Interacciones entre Probióticos y Compuestos de Alimentos Fermentados

Además de sus propiedades salu-dables, los probióticos deben cumplirvarios requerimientos básicos para eldesarrollo de productos probióticoscomerciales. Los requisitos más impor-tantes son que las bacterias probióticassobrevivan en el producto en la can-tidad suficiente, que se garantice suestabilidad física y genética durante el

tabilidad del producto. Además, debidoa que se sabe que el tracto intestinal esuna ambiente natural para las bacteriasprobióticas, se deben considerar el con-tenido de oxígeno, la oxidorreducción yla actividad acuosa del medio.

Los microorganismos activos interac-túan intensamente con su medio ambi-ente intercambiando componentes conel medio por productos metabólicos. Deesta manera, la composición química delproducto lácteo es muy importante paralas actividades metabólicas de los micro-organismos. Las variables esencialesson el tipo y cantidad de carbohidratosdisponibles, el grado de hidrólisis de lasproteínas de la leche (las cuales determi-nan la disponibilidad de los aminoácidosesenciales), y la composición y grado dehidrólisis de los lípidos de la leche (loscuales determinan la disponibilidad deácidos grasos de cadena corta en par-ticular). Por otro lado, las propiedadesproteolíticas y lipolíticas de los probióti-cos pueden ser importantes para unadegradación posterior de las proteínas ylípidos. Estas dos propiedades podríantener efectos considerables en el gustoy sabor de los productos lácteos.

Un aspecto importante en la produc-

Panorama

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ción de productos lácteos fermentados es la interacción entre los probióticosy los microorganismos iniciadores. Aunque se sabe poco sobre esta inter-acción, se han establecido bien ambosefectos sinérgicos y antagónicos entreorganismos iniciadores diferentes. Porejemplo, el cultivo clásico de yogurt secaracteriza por una protosimbiosis entreStreptococcus thermophilus y Lactobacil-lus delbrueckii subsp. bulgaricus. Estesinergismo, visto como una acidificaciónacelerada y eficiente de la leche y lamultiplicación de los cultivos se basa enuna alimentación-cruzada entre ambosmicroorganismos, lo cual no es unapropiedad de estas dos especies pero síde cepas específicas de estas especies.

Por otro lado, el antagonismo sebasa comúnmente en la producción desustancias que inhiben o interactúan máso menos, especialmente con otros mi-croorganismos iniciadores relacionadosy hasta con bacterias no relacionadas. Es importante señalar que el antago-nismo es causado por bacteriocinas,las cuales son péptidos o proteínas quetienen propiedades antibióticas. Lacapacidad de producir bacteriocinasfrecuente-mente se percibe como unapropiedad deseable de los probióticos;sin embargo, el antagonismo de cultivosiniciadores y viceversa podría ser unfactor limitante para la combinación de

El estado fisiológico de los probióticosañadidos puede ser de mucha importan-cia. Este estado depende en gran partedel tiempo de recolección del cultivo (yasea durante la fase logarítmica, durantela fase estacionaria o de crecimiento), enlas condiciones que producen la transicióna la fase estacionaria, en el tratamientode los probióticos durante o despuésde su recolección y finalmente, de lacomposición del medio de cultivo de losprobióticos en relación a la composicióndel alimento al que se va a añadir. Sepueden tomar en cuenta algunas ideas demanejo de probióticos de la experiencia delos productores de cultivos iniciadores co-merciales. Cuando las bacterias probióticasparticipan activamente en la fermentación,se deben tomar muy en cuenta los aspec-tos de la composición del alimento y de lasinteracciones con la matriz del alimento ylos microorganismos iniciadores. Debidoa que el antagonismo entre probióticos ycultivos iniciadores producirá un retraso enel crecimiento o la inhibición total de uno delos componentes bacteriales, estos casosson relativamente fáciles de identificar. Una variable importante a este respecto esla producción de ácido láctico y la reducciónconcomitante del pH durante la ferment-ación, que producen una inhibición de losorganismos probióticos.

El estado fisiológico de los probióticoses de especial importancia cuando se

Tabla 1. Organismos iniciadores para productos lácteos.Temperatura de Crecimiento Fermentación de Ácido Láctico

Especies1 Mínimo Óptimo Máximo Homofermentativos Heterofermentativos Ácido Láctico pH Final

organismos iniciadores y probióticos. Sehan descrito más actividades antagónicasproducidas por bacterias ácido lácticas ylas sustancias involucradas son peróxidode hidrógeno, ácido benzoico (producidopor la pequeña parte del componente dela leche; ácido hipúrico) aminas bióge-nas (formadas por la decarboxilación deaminoácido) y ácido láctico. Una visióngeneral del uso de bacterias iniciadorasen las fermentaciones lácteas y algunasde sus propiedades fisiológicas impor-tantes se muestran en la Tabla 1.

La intensidad de las interaccionesentre los probióticos con la matriz delalimento y los microorganismos iniciad-ores dependen en gran parte de en quémomento se añadieron los probióticosal producto, por ejemplo, si estuvieronpresentes durante la fermentación o seañadieron después. En el último caso,las interacciones podrían ser mínimasdebido a que la adición pudo ocurrir in-mediatamente antes o hasta después delenfriamiento a menos de 8°C y la activi-dad metabólica de los cultivos iniciadoresy probióticos se reduce drásticamente aestas temperaturas. Sin embargo, du-rante un almacenamiento largo, puedenapreciarse efectos en el rendimiento aúncon poca interacción. También, se debeevitar una interrupción de la cadena defrío para mantener las interacciones almínimo.


considera cómo se finaliza la ferment-ación. Varias investigaciones muestranque las bacterias de la fase logarítmicason más susceptibles al estrés ambientalque las bacterias de la fase estacionaria. Experimentos con microorganismosiniciadores mostraron que los factoresambientales señalan a las bacterias latransición de la fase logarítmica a lafase estacionaria pueden tener un efectoconsiderable en los índices de super-vivencia durante la fase estacionaria. De esta manera, una signo de privación,provocado por disminución de fuentesde carbono, aparentemente es muchomás favorable para sobrevivir que un pHbajo en presencia de suficientes fuentesde carbono. Sin embargo, las inves-tigaciones en la regulación de bacteriasacidolácticas en la fase estacionaria esuna nueva disciplina. Ciertamente, senecesita mucho más investigación paraexplotar las posibilidades de mejorarlos índices de supervivencia no sólo debacterias probióticas sino también debacterias iniciadoras tradicionales.

Figura 1. Proceso de manufactura de leche acidófila de leche dulce y fermentada.

Dulce Leche Acidófila Fermentada

Tratamiento Término Intensivo de Leche

(2 x 90°C por 20 min, o 1 x 140°C por 2 s)

Enfriamiento a 37°C

Inoculación con 5%

Cultivo Lactobacillus acidophilus

Enfriamiento 5°C Enfriamiento 5°C

Adición de 1x1010 Lactobacillus acidophilus

cells/ml.

Envasado Envasado

Almacenamiento a 5°C Almacenamiento a 5°C

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Producción y características de algunos productos lácteos fer-mentados en relación con el uso de probióticos

La base para la producción de produc-tos lácteos es la leche, la cual tiene una

0.6% de minerales. El pH de la leche estágeneralmente entre 6.5 y 6.7. La fracción

de caseína y 20% de proteínas de suero. Por tanto, la materia seca no grasa de laleche está entre 8.5% y 9%.

La leche acidófila dulce y la lechedulce AB son productos lácteos probióti-cos basados en leche sin fermentar. Ambas se producen añadiento concentra-dos probióticos a leche con tratamientotérmico intenso. El tratamiento térmicoes necesario para alcanzar la suficienteestabilidad microbiológica durante elalmacenamiento del producto final. L. acidophilus y L. acidophilus másbifidobacterias se añadieron a la leche

termofílico de S. thermophilus y especiesde Lactobacillus, generalmente L. acidphi-lus. Debido a la naturaleza termofílica delcultivo iniciador, la fermentación general-mente se lleva a cabo entre los 40 y 45°C. El tiempo necesario para la fermentaciónpuede ser tan corto como 2.5h para elcultivo iniciador del yogurt clásico; estafermentación rápida es principalmente elresultado de la protosimbiosis. Debido ala rápida acidificación y el corto tiemponecesario, el tratamiento térmico no serequiere cuando se utiliza el cultivo ini-ciador para yogurt clásico.

Por otro lado, el yogurt suave requiere

porque el uso de L. acidophilus como elcomponente Lactobacillus del cultivo ini-ciador. En cualquier caso, se necesita unpH<4.8 para garantizar la formación de ungel estable de la proteína coagulada de laleche. Esto es especialmente importantepara el yogurt natural. Como resultadodel método utilizado para fabricarlos, losyogurts batidos y bebibles son adecuadospara que se les agreguen probióticosposteriormente a la fermentación. Losprobióticos se pueden añadir fácilmentedurante el batido del producto antesdel llenado de los contenedores finales(Figura 2). Para el yogurt natural, lasbacterias probióticas deben estar pre-sentes durante la fermentación porque lafermentación se lleva a cabo en los con-tenedores finales y un batido posteriordestruiría la textura del producto.

Para la fabricación del yogurt suave,se puede utilizar el probiótico lactobacillicomo cultivo iniciador porque cumplencon los requerimientos legales. Sinembargo, dicha elaboración es un com-promiso entre la expresión total de losbeneficios potenciales en la salud delas cepas de probióticos y la tecnologíaapropiada para la cepa. Las cepas deprobióticos no solo deben cumplir conel criterio de supervivencia sino tambiéncon el criterio de fermentación y teneruna interacción armoniosa con la cepade S. thermophilus del cultivo iniciador

Figura 2. Proceso de fabricación para diferentes tipos de yogurts.

Yogurt

Ajuste de Sólidos No Grasos

11-12% sólidos no grasos 13-14% de sólidos no grasos 15-18% de sólidos no grasos

Yogurt bebible Yogurt Batido Yogurt natural

Pasteurización Pasteurización

Adición de cultivos iniciadores (Streptococcus thermophilus y Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)

Adición de sabor

Componentes, fruta, etc

Incubación a 40-45°C por 2 a 6h Relleno de Envases

Batido

Incubación a 40-45°C por 2.5 a 6h

Enfriado a 4 – 8°C Enfriado a 4 – 8°C

Adición de componentes de sabor, futa, etc.

Batido

Llenado de Envases

Almacenamiento Almacenamiento

acidófila dulce y a la leche dulce AB, res-pectivamente. Por otro lado, se produjola leche acidófila (fermentada) por fer-mentación con L. acidophilus. Se realizónuevamente el tratamiento térmico antesde la fermentación; es necesario producirleche casi estéril para una fermentaciónexitosa debido a que el L. acidophilusacidifica lentamente y las bacterias con-taminantes pueden competir fácilmente. Se presenta en la Figura 1 un esquemade la producción de leche acidófila. Losproductos estilo yogurt se fabrican condiferentes texturas. El yogurt reposadonatural, yogurt batido, y yogurt bebiblese diferencian en su contenido de sólidosno grasos: 16-18%, 13-14% y 11-12%,respectivamente.

En algunos países son legales varia-ciones considerables con respecto alcultivo iniciador utilizado, incluyendo aAlemania. A pesar de que el yogurt clásicose produce con un cultivo protosimbióticotermofílico de S. thermophilus y L. del-brueckii subsp. bulgaricus, el llamadoyogurt suave se produce con el cultivo

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utilizado. Esto podría significar quela cepa con la mejor combinación depropiedades funcionales y tecnológicases el que se debe usar, no la cepa conlas mejores propiedades para la salud.Un producto lácteo probiótico ideal po-dría ser el kefir porque las cepas de pro-bióticos se aislaron de varios miembrosde una flora típica ( ej. L. acidophilus,L. casei, and L. reuteri). Sin embargo,el mercado potencial para este productoes limitado por la forma abombada quetoman los envases (como resultado dela producción de dióxido de carbonodespués de la fermentación) lo cual esun signo aparente de descomposiciónpara la mayoría de los consumidores. Se presenta una visión general de lafabricación de kefir en la Figura 3.

Mientras que la coagulación de lasproteínas de la leche es una consecuenciade la producción de ácido en el yogurt, lacoagulación en el queso se logra por me-dio de la acción proteolítica del cuajo. Seañade menos cuajo para el queso fresco(quesos que no se sometan a madura-ción) que para el queso madurado. Comoun ejemplo, la producción del queso cot-tage se describirá en la Figura 4.

Generalmente, la leche se inoculacon un cultivo iniciador mesofílico y seincuba entre 20 y 30°C por un periodorelativamente corto antes de añadir elcuajo. Se incuba hasta que se formela cuajada. La cuajada se corta parapermitir que salga el suero de la caseínacuagulada. La expulsión del cuajo se

Figura 3. Proceso de elaboración de kefir. CFU, unidad formadora de colonias.

Kefir

Manufactura Comentarios

Leche Pasteurizada

Inoculación con granos de Kefir Granos de Kefir: simbióticos, cultivos

multicepas que consisten en:

Levaduras (1x107-108 CFU/g)

Candida Kefir, Saccharomyces cerevisiae,

Kluyveromyces, etc.

Lactococci (1x107-108 CFU/g)

Lactococcus lactis, Leuconostoc lactis,

Leuconostoc mesenteroides

Lactobacilli (1x108-109 CFU/g)

Lb. Kefir, Lb. Fermentum, Lb. Reuteri1,

Lb. Acidophilus1, Lb. Casei1, Lb. Brevis,

Lb. Buchneri

Bacterias acido acéticas (1x107-108CFU/g)

Acetobacter pasteurianus 1 Cepas probióticos se aislaron de estas especies

Fermentación a 18-28°C

Durante 10-20h, pH final 4.4-4.5

Separación de granos de Kefir

Incubación posterior opcional (Para producción posterior de

a 4-7<°C por 24-48h dióxido de carbono y etanol)

Embotellado

Almacenamiento a 5°C

refuerza aumentando la temperatura dela mezcla suero-mezcla de coágulos a50-55°C por 1-2h. Durante este tiempolas partículas del cuajo se contraen (porla pérdida adicional de suero) y se hacenmás firmes. Después de que se drena elsuero, el cuajo se lava con agua limpia

eliminar la lactosa residual.

Finalmente, se añaden crema y sal(y especias en algunos productos) a lasconcentraciones deseadas y se mezclanpara posteriormente envasar para suventa. Existen dos opciones para añadirprobióticos al queso cottage: ya seacon un cultivo iniciador o con crema ysal. La adición de un cultivo iniciador esproblemática por dos razones. Primero,se pierden un número considerable decélulas bacterianas de la cuajada duranteel drenado del suero. Por esto, es difícilde controlar exactamente el número debacterias probióticas en el producto final. Segundo, las temperaturas de escaldadode <=55°C pueden afectar negativa-mente la supervivencia de las bacteriasprobióticas en el producto. Para el quesocottage, entonces, aparentemente esmejor añadir probióticos con la crema.

Actualmente se conocen muchasvariaciones de quesos madurados, perotodos sus diferentes métodos de elabo-ración no se discutirán en el presenteartículo, especialmente porque el quesomadurado tiene poca importancia comotransportador de bacterias probióticas.Por esto, sólo se presentaran algunosaspectos generales y críticos sobre lasupervivencia de probióticos se presen-tan en la Tabla 2. La leche pasteurizaday precalentada se inocula con un cultivoiniciador mesofílico o termofílico y se

Cuando el pH de la leche baja hasta un

continúa incubando hasta que se forma lacuajada. La cuajada se corta en pedazoscon tamaños que difieren de acuerdo alproducto final (pequeñas piezas comogranos de trigo para quesos extra duros

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o quesos duros, piezas de tamaños me-dianos para quesos semiduros y piezasmás grandes (cubos de 2-3 cm) paraquesos suaves). Dependiendo de lavariedad del queso, las temperaturas deescaldado de <=55°C se pueden aplicara la mezcla suero-cuajada. Después deque se drene el suero, las partículas dela cuajada se coloca en moldes en dondese les permite fusionarse, ya sea por elpeso de la cuajada o por la aplicación depresión. El queso se sumerge en un bañode salmuera y se deja durante el periodorequerido –desde algunas horas paraquesos pequeños y suaves hasta un mespara quesos grandes y extraduros. Con

como transportador no se describirá condetalle aquí. Con dichos productos, lasrestricciones tecnológicas se mantienenal mínimo porque la fermentación sedirige hacia un máximo de expresión delas propiedades funcionales (salud) de lascepas probióticas. La única restricción esfabricar un producto que sea aceptadopor el consumidor.

ConclusiónCon el aumento de popularidad de

los productos probióticos, los consumi-dores frecuentemente demandan quelas propiedades saludables de las cepasprobióticas se preserven en los productosvendidos y que haya por lo menos unaoportunidad teórica de que los efectossaludables de las cepas probióticas seanevidentes después del consumo. Paragarantizar esto, se deben considerarimportantes variables por la industria lác-tea. Uno es que los números suficientesde células probióticas sobrevivan durantela vida de anaquel del producto. Otra esque las células probióticas sobrevivan enel tracto intestinal y se establezcan en el final del ileum o en el intestino gruesoen cantidad suficiente para producir susefectos saludables.

Para asegurar esto, los estudiosdeben mostrar que las interacciones ad-versas con matrices de alimentos o conmicroorganismos iniciadores del alimentolácteo los cuales en este caso no jueganun papel importante. La medida esencialdebe ser que los productos anuciadoscomo probióticos, no sólo contengancepas probióticas, sino que se tienen quemostrar los efectos probióticos. Los fa-bricantes de productos probióticos debendejar claro esto a los consumidores.

Fuente del material seleccionado:

Probiotic Bacteria in Fermented Food: Product

Characteristics and Starter Organisms

American Journal of Clinical Nutrition

EUA, 2001.

Traducción: I.A. Violeta Morales V.

Figura 4. Proceso General de queso cottage.

Queso Cottage

Leche descremada pasteurizada

Adición de cultivo iniciador:

Lactococcus lactis subsp. Lactis, Leuconostoc cremoris

Generalmente a 20-30°C

Adición de cuajo (a pH 5.6-5.8)

Corte del cuajo (a pH 4.5-4.7)

Aumento de temperatura a 50-55°C por 2-3h

con Generalme suave

Drenado del suero

Adición de crema, sal, especies, etc.

Llenado de envases

Enfriamiento, almacenaje

Tabla 2. Etapas críticas en el elaboración de quesoEtapa Condiciones

Adición de cultivo iniciador Mesofílico (especies de Lactococcus,

especies de Leuconostoc)

Termofílico (Lactobacillus herveticus,

Streptococcus thermophilus, etc)

Salado Suero o salado seco (cheddar: salado seco de la cuajada

Madurado A 10-15°C, hasta 1 o más (emmental: primero

2 meses a 22-25°C)

frecuencia, los quesos no se sumergenen baños de salmuera pero se salan enseco. Algunos quesos duros, como elcheddar, se salan durante la moliendade la cuajada drenada y se presiona unavez colocada en moldes. La duraciónde la maduración bajo condiciones detemperatura y humedad controladasdependen del tipo de queso y puedevariar de algunos dias (suaves, quesocon superficie madurada) hasta > 2 años(quesos extra-duros).

Respecto al tiempo de adición deprobióticos y el impedimento de super-vivencia por la temperatura de escaldado,aplican las mismas consideraciones parael caso del queso madurado y para elqueso cottage. Para quesos como elcheddar que se salan, es posible añadiruna dosis exacta de probióticos cuandose añade la sal (ej., por aspersión de unasolución muy concentrada de probióticossobre la cuajada durante la molienda). Un problema adicional en queso madu-rado es causado por un periodo largode maduración. No ha quedado claroa qué grado afecta las propiedadesfuncionales. Primero se puede imaginarque la capacidad relativamente alta deamortiguación de la matriz del queso,el alto contenido de grasa y la matrizajustada puede estabilizar las bacteriasprobióticas no solo durante la maduraciónsino también durante el tracto intestinaldespués del consumo.

Productos probióticos especiales quese obtienen por fermentación con unacepa probiótica individual y que no useuno de los productos lácteos estándares

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