Unidad III

ArticuloPresenta:

Josu Lucas Merino

Catedrtico:

Dra. Cecilia Eugenia Martnez Snchez

Materia:

Taller de redaccin

Carrera:

Ingeniera Bioqumica

Semestre:

6

DESARROLLO DE UNA BEBIDA A PARTIR DE SUERO FERMENTADO CON1Lactobacillus acidophilus INMOVILIZADO EN TROZOS DE ZAPOTE MAMEY2

(Pouteria sapota)3

4

RESUMEN5

6

El zapote mamey (Pouteria sapota), es una planta de la familia de las sapotceas originaria7de Mxico y del norte de sur Amrica. Es un recurso fitogentico y como tal es necesario8conocerlo, dado que presenta gran potencial econmico en muchas regiones, como9alternativa para la diversificacin de la agricultura y desarrollo agroindustrial con alto valor10comercial; tambin representa potencial para la exportacin. El objetivo del presente11proyecto fue elaborar una bebida a partir de suero fermentado con L. acidophilus en trozos12de zapote mamey. Se inmovilizaron 5 g de clulas de L. acidophilus en 250 g de zapote13mamey en trozos con dimensin de 1 cm3, para fermentar 1000 mL de suero pasteurizado y14suplementado, a un tiempo de 6 a 8 h incubando a 37 C, realizando cada 2 h el monitoreo15del crecimiento por recuento en placas, % de cido lctico y pH. Los biocatalizadores16obtenidos fueron reutilizados durante los das 0, 15 y 30 obtenindose 3 lotes (1, 2 y 317respectivamente) de suero fermentado. De las bebidas obtenidas se procedi a realizar 418tratamientos con 2 tipos de edulcorantes, a dos concentraciones diferentes para cada uno,19estos fueron almacenados para monitorear cada 15 das UFC/mL, % de cido lctico y pH20durante un periodo de 30 das, determinndose las siguientes pruebas: Qumica proximal,21Microbiolgicas y Evaluacin sensorial. Una vez terminado el periodo de almacenamiento,22se evaluaron los resultados obtenidos y se tomaron los dos mejores tratamientos; el23tratamiento 2 y el tratamiento 3, alcanzndose una cuenta viable entre 107 y 108 UFC/mL,24% de cido lctico aceptable de 2.61, pH de 4.3 a una temperatura de 4 C de25almacenamiento. Los resultados de este proyecto pueden servir de alternativa de utilizacin26de suero y zapote mamey para los productores del Municipio de Jacatepec.27

Palabras clave: suero fermentado, edulcorantes, cido lctico, suplementado, Pouteria28sapota.29

3ABSTRACT30

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The mamey sapote (Pouteria sapota), is a plant of the family of Sapotaceae native of32Mexico and northern South America. It is a plant genetic resource and as such it is33necessary to know, as has great economic potential in many regions, as an alternative to the34diversification of agriculture and agribusiness development with high commercial value;35also represents export potential. The aim of this project was to develop a drink from36fermented with L. acidophilus mamey sapote pieces serum. Were immobilized 5 g of L.37acidophilus cells on 250 g of mamey into pieces with dimensions of 1 cm3 for fermenting38pasteurized and 1000 mL of serum supplemented at a time of 6 to 8 h incubation at 37 C,39performing each 2 h growth monitoring by plate count, % lactic acid and pH. Biocatalysts40obtained were reused on days 0, 15 and 30 give 3 batches (1, 2 and 3 respectively) of41fermented whey. Drinks obtained proceeded to make 4 treatments with 2 types of42sweeteners, at two different concentrations for each, these were stored for monitoring every4315 days UFC / mL, % lactic acid and pH for a period of 30 days, determined the following44tests: proximal, microbiological and sensory evaluation chemistry. Once the storage period45has been completed, the results are evaluated and the best two treatments were taken; and46Treatment 2 Treatment 3 reaching a viable count between 107 and 108 CFU / mL,47acceptable lactic acid% 2.61, pH 4.3 at 4 C storage. The results of this project can serve48as an alternative to use of serum and mamey sapote for producers Jacatepec Township.49

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INTRODUCCIN52

53

Muchas investigaciones en diferentes pases y desde el siglo pasado han venido54estudiando la posibilidad de utilizar el suero de queseras para la alimentacin humana55(Gmez Crdenas et al, 1987).56

57

4El suero contiene una gran cantidad de protenas, lactosa, minerales y vitaminas58originales de la leche. Estas protenas son responsables de las propiedades nutricionales y59funcionales (Mulvihill et al, 1987).60

61En la actualidad, el consumo de bebidas lcteas a partir de suero, est muy difundida por62

su valor nutritivo y menor costo. Industrialmente el suero sirve como ingrediente en la63elaboracin del kfir, kourniss y bebidas lcteas con frutas. Otra lnea de produccin64creciente son las bebidas lcteas fermentadas con bacterias o mezcla de esta con levaduras,65las cuales generalmente se mezclan con jugos, hortalizas u otros saborizantes (Cndor et al,662000).67

68El consumo de productos lcteos fermentados y su efecto sobre la salud es popular desde69hace cientos de aos, sin embargo, solo recientemente se ha aceptado cientficamente el70papel de probitico de los cultivos lcticos en la mejora de la salud y bienestar del71consumidor (Salminen, von Wright y Ouwenhand, 2014).72

73La fermentacin tambin puede incrementar la calidad nutrimental del alimento74

aumentando su digestibilidad o generando componentes funcionales como vitaminas y/o75antioxidantes (Caplice y Fitzgerald, 1999).76

77Dado que la flora intestinal humana juega un papel muy importante en la salud del husped78y las enfermedades del hombre, los alimentos probiticos han adquirido importancia debido79a que se les atribuye beneficios a la salud, eficiencia contra rotavirus y contra diarreas80asociadas a antivirus (Morelli, 2014).81

82Los probiticos se utilizan para mejorar la salud intestinal y para estimular el sistema83inmunolgico; la mayora de estos microorganismos son utilizados por la industria84alimentaria para la elaboracin de productos fermentados (Vitela, R.T. 1999).85

86Para lograr beneficios a la salud, las bacterias probiticas deben ser viables y estar87

disponibles en una alta concentracin, por lo general, 106 UFC ml-1 en el producto para88

5compensar la posible reduccin en el nmero de los organismos probiticos durante el paso89a travs del estmago y el intestino, obteniendo efectos teraputicos deseables (Shah,902001).91

92Las frutas y jugos de frutas has sido ampliamente utilizadas como aditivos mezclados93

durante la produccin de una variedad de alimentos especialmente en bebidas y productos94lcteos en la produccin sobre la base de suero de leche (Kourkuotas et al, 2006).95

96En la actualidad, el consumo de bebidas fermentadas con bacterias probiticas a partir97

de suero de quesera se ha incrementado en nuestro pas, debido al gran aporte nutricional98que proporciona al sistema digestivo y en la prevencin de una amplia gama de99enfermedades.100

101El suero, que por mucho tiempo era el producto de desecho en la elaboracin de quesos102

es base fundamental del proceso para la produccin de cido lctico por medio de bacterias103cido lcticas como lo es el L. acidophilus.104Con esta investigacin se busc obtener la informacin necesaria para que sea utilizada en105la produccin de una bebida fermentada con cepas inmovilizadas de L. acidophilus en106trozos de zapote mamey (Pouteria sapota), por tal motivo cabe mencionar que la107inmovilizacin aporta ciertas ventajas, como lo es el reducir costos y el tiempo de108procesos, este soporte biocatalizador es reutilizado al terminar el ciclo de fermentacin, por109lo que al inmovilizar la cepa del L. acidophilus y aplicarla para fermentar el suero con110caractersticas probiticas, se espera que este producto sea una alternativa de inters para111los productores de queso y del zapote mamey.112

113Estudios anteriores demostraron lo siguiente:114

115Young et al, 1978, evaluaron tres marcas comerciales de L. acidophilus se evalu116

peridicamente aspectos microbiolgicos, qumicos y cambios de sabor durante 23-24 das117de almacenamiento a 42 C. Encontraron que la concentracin de clulas del L.118acidophilus congeladas se podran almacenar hasta por 6 meses con buena viabilidad, y119

6posteriormente podra ser aadido a la leche fresca para usos teraputicos. El nivel de120inoculacin en suero dulce de L. acidophilus fue 2-4 millones de organismos/mL, ya que121las temperaturas de refrigeracin impiden el crecimiento de L. acidophilus y la produccin122de cido, las cepas de L. acidophilus, fueron viables durante varias semanas.123

124El suero contiene una proporcin baja de protenas, pero estas poseen una calidad nutritiva125superior a la de las casenas que conforman el queso (Badui, 1999).126

127Londoo et al, (2005). Desarrollaron y evaluaron una bebida fermentada a partir de suero128haciendo uso de la bacteria L. casei.129

130Kourkoutas et al, (2005). Inmovilizaron clulas de L. casei en trozos de frutas, los131biocatalizadores fueron utilizados para la produccin de cido lctico en fermentaciones132por lotes utilizando suero.133

134Yez Villar, (2008). Desarrollo la inmovilizacin de L. acidophilus en trozos de frutas135(manzana y zapote mamey) para la fermentacin del suero de quesera.136

137El objetivo de este presente estudio es el obtener una bebida utilizando suero de quesera138fermentado con clulas inmovilizadas de L. acidophilus en trozos de zapote mamey y139evaluar sus propiedades fisicoqumicas, microbiolgicas y sensoriales. As como140determinar la viabilidad de la bebida durante los diferentes das de almacenamiento.141

142143

MATERIALES Y MTODOS144145

Microorganismo. La cepa utilizada fue el Lactobacillus acidophillus LA14 de la casa146comercial DSM. Los microorganismos fueron activados en caldo MRS (Man Rogosa y147Sharpe). Previo a cada experimento, se realizaron 3 subcultivos del probitico en caldo148MRS (1 mL de cultivo stock en 9 mL de caldo MRS con tiempos de incubacin de 12, 10 y1498 h en jarras de anaerobiosis a 37 C) y fue confirmada morfolgicamente por observacin150

7al microscopio. Para fines experimentales se utilizaron concentraciones de clulas (1, 5 y15110 gL-1).152

153Suero de quesera. Se utiliz suero fresco obtenido de la elaboracin de queso panela,154

se suplement con 2% de dextrosa y 1% de extracto de levadura (Hernndez, 2002), el155suero fue pasterizado a 70 C durante 15 minutos y estandarizado a un pH 6.0.156

157Fruta. Se utilizaron trozos de zapote mamey (Pouteria sapota) con dimensin de 1 cmel158

cual seencontraba con un grado de madurez comercial.159160

Temperatura de fermentacin. Para las pruebas experimentales la temperatura usada fue161de 37C.162

163Almacenamiento. Los biocatalizadores obtenidos fueron almacenados a 4 C evitando164

el contacto con la luz, durante un periodo de 90 das, reutilizndose en los das 0, 15, 30, 60165y 90.166

167Pruebas fisicoqumicas. Se realizaron pruebas para determinar la acidez titulable168

(mtodo 16.276, AOAC, 1990); el pH fue medido usando un potencimetro previamente169calibrado con buffer 4.170

171Cuantificacin selectiva de Lactobacillus acidophilus. Para la cuantificacin se realizaron172diluciones seriadas con muestras de 1 mL del suero fermentado 9 mL de peptona de casena173pH 7.0. Posteriormente las placas fueron inoculadas con alcuotas diluidas de 1 mL y174plaqueadas con aproximadamente 10 mL de medio MRS-Modificado. Las placas fueron175invertidas e incubadas en un ambiente anaerbico a 37 C por 48 h.176Los anlisis fisicoqumicos se realizaron durante la fermentacin del suero de quesera con177los biocatalizadores inmovilizados, durante un periodo de 0, 15, 30, 60 y 90 das de178almacenamiento.179

180181

8DESARROLLO182183184

La cepa se propago en un cultivo stock y posteriormente en 3 subcultivos de 12, 10, 8 h185en caldo MRS. Se prepar el medio stock al 9% de leche svelty libre de grasa, luego se186procedi a inocular con 2 asadas del liofilizado incubndose por 5 h a 37 C. Concluido el187tiempo de incubacin se tom 1 mL del cultivo stock inoculndose en 9 mL de caldo MRS,188se dej en la estufa por un tiempo de 12 h a la misma temperatura, posteriormente se189realizaron dos subcultivos de 10 y 8 h de incubacin a igual temperatura utilizando el190procedimiento anterior. Una vez obtenido el ultimo subcultivo se tom 1 mL y se verti en191100 mL de caldo MRS dejndose incubar a 37 C/7 h. Se centrifugo el caldo a 3000 rpm/15192min para obtener clulas sedimentadas (pellets). Los pellets fueron lavados con una193solucin de peptona de casena con un pH 7.194

195El propsito de propagar la bacteria fue con la finalidad de encontrar el mayor nmero196

de clulas activas en su fase de crecimiento, eso quiere decir en fase log, pero tambin197iniciar con un inoculo de 106.198

199Inmovilizacin del Lactobacillus acidophilus LA14200

201Para inmovilizar se utiliz el procedimiento de Yez Villar (2008) y que estipula lo202

siguiente: se cortaron piezas de zapote mamey (250 g con 1 cm3 de grosor) y se agregaron a2031000 mL de suero pasteurizado (conteniendo 5 g de pellets) y se dej incubar 12 h a 37 C204sin agitacin. Cuando la fermentacin fue completada el lquido se decant y el soporte205biocatalizador se lav 2 veces con 250 mL de suero pasteurizado.206

207Evaluacin de la viabilidad de L. acidophilus por cuenta de UFC/mL. Para la208

cuantificacin de Lactobacillus acidophilus fueron hechas disoluciones seriadas con209muestras de 1 mL de la bebida probitica en 9 mL de medio de dilucin estril (1% de210peptona y 0.5% de NaCl, pH 7). Posteriormente las placas se inocularon con alcuotas211

9diluidas de 0.1 mL y plaqueadas con aproximadamente 10 mL de medio MRS-modificado.212Las placas fueron invertidas e incubadas en un ambiente anaerbico a 37 C por 72 h.213

214Con la finalidad de determinar las caractersticas individuales de crecimiento y215

desarrollo de la cepa en el suero de quesera utilizado para dicha bebida, se desarrollaron216cinticas evaluando los siguientes parmetros acidez (% de cido lctico), pH y cuenta217viable.218

219220

RESULTADOS Y DISCUSIN221222223

En la figura 1 se representa el comportamiento de crecimiento logartmico del L.224acidophilus durante el periodo de fermentacin del suero en los diferentes das de225reutilizacin del biocatalizador, as como tambin el comportamiento de clulas libres.226

227

228Figura 1. Cintica de crecimiento de L. acidophilus LA-14 durante la reutilizacin de los229biocatalizadores en los diferentes das de almacenamiento (d0, d15, d30) para la obtencin230del suero fermentado.231

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Como se observa en la figura 1, para el d0 de almacenamiento y primera reutilizacin de233los biocatalizadores, el crecimiento exponencial se presenta a partir de las 4 h y hasta las 8234h de fermentacin, en este periodo se observ la mayor cantidad de clulas activas, debido235a que el L. acidophilus en las primeras 4 h de fermentacin alcanzo un periodo de236adaptacin al medio. Para el d15 de almacenamiento y segunda reutilizacin de los237biocatalizadores, la mayor cantidad de clulas activas se present despus de 2 h de238adaptacin al medio y se prolong hasta las 8 horas de fermentacin, obteniendo una cuenta239viable de L. acidophilus entre los rangos de 106 a 108 UFC/mL. En el d30 de240almacenamiento y tercera reutilizacin de biocatalizadores, la fase de adaptacin al medio241se present durante las 4 primeras horas de fermentacin y a partir de este punto de242fermentacin inicio la fase exponencial, que se dio entre los rangos 106 a 107 UFC/mL; el243L. acidophilus presento una mayor cantidad de clulas activas entre las 4 y 6 h de244fermentacin.245

246Al reutilizar los biocatalizadores y principalmente en el da 15 de almacenamiento la247

cintica de fermentacin obtenida en medio MRS presento un incremento de dos ciclos248logartmicos, en relacin al tiempo inicial; lo que indico que a este tiempo almacenamiento249se logr asegurar la viabilidad de L. acidophilus en el suero fermentado, alcanzando250cuentas de 107 UFC/mL.251

252Haciendo un anlisis comparativo de la actividad de los biocatalizadores en sus 3253

tiempos de reutilizacin con la viabilidad presentada por clulas libres en suero254suplementado se concluye que la viabilidad del suero fermentado con biocatalizadores es255ms aceptable que la presentada en el suero fermentado por clulas libres.256

257La reduccin de en los niveles de pH depende de la bacteria utilizada. Para estudiar la258viabilidad del L. acidophilus fermentando el suero de quesera. La figura 2 muestra el259comportamiento de pH que presento la cepa LA-14 inmovilizada en los trozos de zapote260mamey, durante la fermentacin, en un periodo de 8 horas. Los biocatalizadores se261almacenaron 30 dias, fueron reutilizados para fermentar suero en d0, d15 y d15; por cada262fermentacin se obtuvo un lote A, B y C respectivamente.263

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264

265Figura 2.cintica del comportamiento de pH de Lactobacillus acidophilus LA-14 durante la266fermentacin del suero en los diferentes das de almacenamiento (d0, d15, d30) de los267biocatalizadores.268

269Al inicio de la fermentacin en el d0 el L. acidophilus registro un pH de 6.46 y270

descendi hasta 5.23, al terminar la fermentacin. Para el d15, al inicio se obtuvo un pH de2716.02; despus de 8 h de fermentacin descendi a 4.54. Ya para el d30 el pH inicial fue de2725.85; finalizando en 4.77 a las 6 horas. Esto se debi a que entre ms se utilicen los273biocatalizadores, el L. acidophilus se adapt ms rpidamente al medio; llegando en menor274tiempo al pH establecido para este tipo de bacterias.275

276La figura 3 muestra las cinticas de produccin de cido lctico que la cepa de L.277

acidophilus LA-14 presento, en los diferentes das de reutilizacin de los biocatalizadores278(d0, d15 y d30), en un periodo de 8 horas de fermentacin.279

280281282

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284Figura 3. Cintica de produccin de cido lctico del Lactobacillus acidophilus LA-14285durante la fermentacin del suero en los diferentes das (d0, d15 y d30) de almacenamiento286de los biocatalizadores.287

288289

Para el d0 la produccin de cido lctico al inicio de la fermentacin fue de 1.11%290incrementndose linealmente a partir de las 2 horas hasta 1.25% y finalizando a las 8 horas291de fermentacin con 2.07% de cido lctico. Para la fermentacin del d15 el L. acidophilus292presento al inicio, una produccin de cido lctico de 1.19% siendo esta concentracin293mayor a la del d0; en transcurso de 2 horas se increment hasta 1.38% y al termino de las 8294horas alcanz una produccin de 2.56% de cido lctico. De la misma manera el % de295cido lctico inicial para la fermentacin del d30, fue de 1.23%, llegando hasta 2.32% de296cido lctico con un periodo de 6 horas de fermentacin; en este da se alcanz la297concentracin de cido lctico en un periodo ms corto. Esto se debi, a que entre ms se298reutilizaron los biocatalizadores en la fermentacin de suero de queso, para el L.299acidophilus inmovilizado era ms rpido el periodo de adaptacin al medio; a diferencia del300d0 y el d15 que tuvieron 8 horas de fermentacin.301

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CONCLUSIN302303304

Las bebidas obtenidas en los diferentes das de almacenamiento de los biocatalizadores305presentaron una mejor viabilidad que la obtenida en las bebidas fermentadas por clulas306libres.307

Los sueros fermentados con los biocatalizadores presentaron un comportamiento de308acidez ms bajo y estables que con las clulas libre.309

Los sueros fermentados con biocatalizadores alcanzaron valores de pH ms altos y310estables en relacin a los obtenidos por las clulas libres.311

Los resultados de UFC/mL presentados en los 4 tratamientos se encontraron dentro de312los parmetros establecidos para ser una bebida probitica.313

El pH y acidez de los 4 tratamientos se encontraron dentro de los parmetros314establecidos para ser una bebida probitica.315

316317318319320321322323324325326327328329330331332

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