INTRODUCCIÓN

La pandemia del COVID-19 dejó una lección importante, ser más responsables en los alimentos que consumimos. Debido a esto, los alimentos funcionales han ganado mayor interés porque se espera lograr mejor calidad de vida y el deseo de las personas por prolongar su esperanza de vida. De acuerdo con Granato et al. (2020) los alimentos funcionales se describen como naturales o procesados, que pueden promover efectos beneficiosos más allá de la nutrición básica en salud, lo que ayuda a reducir el riesgo de enfermedades no transmisibles (dislipidemia, cáncer, diabetes tipo 2, accidente cerebrovascular, enfermedades cerebrales y cardiovasculares).

El interés por consumir leche de cabra y sus derivados es parte de la tendencia reciente en los países desarrollados, pues se ha reconocido que la leche de cabra es más saludable que la de vaca (McGhee, Jones, & Park, 2015), con un contenido total de caseína más bajo que la leche bovina y con poco o nulo contenido de caseína αs1 péptido, molécula considerada un precursor de alergias (Hodgkinson, Wallace, Boggs, Broadhurst, & Prosser, 2018). Además, la leche de cabra se considera un excelente sustrato para cultivos probióticos (Mituniewicz-Malek, Zielinska, & Ziarno, 2019), que pueden producir de acuerdo a lo reportado por Liu et al. (2024) varios compuestos de sabor agradable (ácido valérico, ácido nonanoico, ácido 2-etilhexanoico, ácido octanoico, ácido hexanoico y ácido decanoico) durante la fermentación (Balthazar et al., 2018).

Los probióticos representan de 60 a 70% de los alimentos funcionales (Tripathi & Giri, 2014). Han sido estudiados por sus efectos positivos a la salud funcional, específicamente se reconoce su importancia por el potencial efecto antiinflamatorio (Kumar et al., 2023). Un alimento para ser considerado como probiótico debe contener una concentración de bacterias acidolácticas (BAL) mayor a 106 UFC ml^-1 o g^-1 de producto alimentario portador en el momento del consumo para mantener los efectos terapéuticos en humanos (Ranadheera, Vidanarachchi, Silva Rocha, Cruz, & Ajlouni, 2017). Las BAL más comunes encontradas en alimentos probióticos son del género Lactobacillus y Bifidobacterium; ambas cepas reconocidas como seguras por la FDA; lo que indica que no hay riesgos para la salud del huésped por su consumo (Gallego & Salminen, 2016).

Las bacterias del género Lactobacillus producen específicamente proteínas extracelulares, exopolisacáridos, bacteriocinas y ácidos lipoteicoicos que influyen en la salud y fisiología del huésped mediante la interacción con las células epiteliales, lo que mejora el sistema inmunitario del huésped (Arasu, Al-Dhabi, Ilavenil, Choi, & Srigopalram, 2016). El 90% de los alimentos comercializados como probióticos contienen leche de vaca como base en su formulación; pocos productos utilizan frutas, vegetales y carnes como medio portador de cepas probióticas. Algunos estudios reportados se han enfocado en evaluar la viabilidad de cepas probióticas en jugos con base en frutas y verduras, los cuales han sido muy bien aceptados por consumidores conscientes de su salud (Panghal et al., 2018).

La hipótesis que se plantea es que un alimento fermentado con leche de cabra y mezclado con otros alimentos con propiedades funcionales mejora la aportación nutritiva y contribuye a atender la demanda creciente de alimentos saludables; por lo que el objetivo de la presente investigación fue diseñar y evaluar fermento de leche de cabra con diferentes cultivos de bacterias acidolácticas utilizando arándano, zanahoria y carne de pollo como matrices alimentarias mejoradoras de características nutricionales.

MATERIALES Y MÉTODOS

La leche de cabra utilizada fue obtenida de un rebaño de raza Alpina ubicado en San Antonio Atotonilco, Ixtacuixtla, Tlaxcala, México. Los arándanos, zanahoria y carne de pollo se adquirieron en un mercado local. Los cultivos lácticos de bacterias acidolácticas (BAL) utilizados como iniciadores de la fermentación fueron LA3 de Clerici-Sacco®, compuesta por Lactobacillus acidophilus; es gram positivo microaerófilo, homofermentativa y que produce ácido láctico a partir de la fermentación de carbohidratos; BGP93 de Clerici-Sacco®, compuesta por Lactobacillus casei; es gram positivo microaerófilo, heterofermentativo facultativo y produce ácido L-láctico a partir de la fermentación de glucosa; BLC01 de Clerici-Sacco®, compuesta por Bifidobacterium animalis sp. Lactis; es gram positivo, anaeróbico estricto, heterofermentativo y produce ácido láctico y ácido acético a partir de la fermentación de carbohidratos; también se usó ABY-10 de Chr. Hansen®; compuesta por una mezcla de Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium, Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus y Streptococcus thermophilus.

Preparación de formulaciones

Las matrices alimentarias (arándano, zanahoria y carne de pollo) se sometieron a cocimiento (80 ^oC durante 15 min) y posteriormente fueron hechas puré en licuadora (Osterizer®). Los cultivos lácticos liofilizados fueron activados en leche de cabra hasta obtener un fermento con pH 4.1±0.2, el fermento obtenido fue utilizado para las mezclas requeridas y diseñar las formulaciones en proporción 50:50 (% v/v) (matriz alimentaria/fermento con BAL). En total, doce formulaciones (tabla 1) fueron evaluadas como resultado de la combinación de tres matrices alimentarias (arándano, zanahoria y carne de pollo) en cuatro cultivos lácticos de BAL comerciales. Todas las formulaciones fueron conservadas en refrigeración a 4 ^oC hasta que fueron utilizadas para su análisis.

Evaluación microbiológica

Cada formulación fue sometida a evaluación microbiológica en tres medios de cultivo: Medio Agar MRS (Condalab®, Madrid, España) incubada a 37 ^oC, 72 h; Agar M-17 (Sigma-Aldrich®, St. Louis, MO, USA) incubada a 37 ^oC, 48 h; y Agar BSM (Sigma-Aldrich®, St. Louis, MO, USA) incubada a 37 ^oC, 24-48 h. La preparación del medio de cultivo se realizó como lo indica el proveedor. La evaluación microbiológica se realizó con siembra directa en caja Petri con dilución hasta 10^-7 UFC ml^-1 por triplicado. La siembra en placa fue realizada en dos momentos, a los 7 y 30 días posterior al envasado. La cantidad de UFC ml^-1 fue determinada para cada formulación.

Evaluación fisicoquímica de formulaciones

La medición de pH en cada muestra se realizó directamente con electrodo (potenciómetro HANNA modelo pH 211). Los sólidos solubles totales fueron determinados como grados Brix (°Bx) con refractómetro (Atago, modelo PAL-1, 0-53%, Japón). El contenido de fenoles totales en cada formulación se determinó mediante el método espectrofotométrico de Folin-Ciocalteu (F-C) (García Martínez, Fernández Segovia, & Fuentes López, 2015); que consiste en agregar 0.5 g de muestra o estándar de ácido gálico a un matraz Erlenmeyer de 10 ml que contenía 2 ml de agua destilada y 2.5 ml de F-C. Después de 3 min se añadieron 2.5 ml de una solución acuosa de carbonato de sodio a 20%. La reacción se mantuvo por una hora en la oscuridad a temperatura ambiente. Se midió la absorbancia a 765 nm frente a una muestra en blanco que no contiene ácido gálico ni muestra, únicamente los demás reactivos (espectrofotómetro Vela Quin UV-Vis modelo 5600BV, México). La curva de calibración se realizó para las concentraciones de estándares de ácido gálico (0, 10, 20, 30 y 40 y 50 mg ml^-1), la cual se obtuvo por regresión lineal; el contenido fenólico total se expresó como concentración equivalente de ácido gálico (mg ml^-1).

Análisis estadístico de datos

Los datos obtenidos de UFC ml^-1 y de las variables fisicoquímicas (pH, ^oBx y fenoles totales) fueron sometidos a un análisis de varianza bajo un modelo simple aleatorio. Se utilizó el procedimiento Modelos Lineales Generalizados (MLG) y la prueba de rango estudentizado de Tukey (α= 0.05) utilizando software estadístico SAS ver. 9.1 de SAS Institute Inc. Cary, NC, US

RESULTADOS

El color que adopta la formulación asociada a las aportaciones de cada matriz alimentaria se observa en la figura 1. Resalta el color morado por la pulpa de arándano, el color naranja de la zanahoria y el blanco de la carne de pollo. Como se esperaba obtener el producto, todas las formulaciones presentaron consistencia de puré.

Análisis de varianza del contenido de UFC ml^-1

La tabla 2 muestra el análisis de varianza registrando diferencias significativas (p ≤ 0.05) para fechas de evaluación a 7 y 30 días; se obtuvo en promedio 68 x 10⁷ y 17 x 10⁷ UFC ml^-1, respectivamente. Durante este periodo se logró mantener la calidad probiótica (mínimo requerido de 1 x 10⁶ UFC ml^-1). De la misma forma, se obtuvo diferencia significativa (p ≤ 0.05) para medio de cultivo e interacción matriz alimentaria con medio de cultivo.

Evaluación de formulaciones con fermento de leche de cabra y arándano

Para la formulación de leche de cabra con arándano (Fo1, Fo4, Fo7 y Fo10) la tabla 3 muestra el contenido de BAL cuantificadas con cada uno de los cultivos lácticos y con los diferentes medios de cultivo. Se observa que LA3® presentó mayor crecimiento; por lo que puede tener mejor efecto probiótico; pues se contabilizaron más UFC ml^-1 en las placas Petri con medio M-17 y BSM; mientras que BGP93® observó menos crecimiento; lo que puede representar menor efecto probiótico con respecto a los demás cultivos lácticos evaluados. Todas las evaluaciones realizadas cumplieron con ser consideradas potencialmente probióticas con base en el contenido total de BAL cuantificadas mayores a 1x 10⁶, valor mínimo requerido. Se observó una reducción considerable después de 30 días de elaborada la formulación.

La tabla 4 muestra las características fisicoquímicas registradas con pulpa de arándano y fermento de leche de cabra. Se resalta un alto contenido de fenoles totales que en general las formulaciones mantienen. Entre los dos momentos evaluados, la reducción de pH indica que las BAL se mantienen activas hasta un tiempo en que el medio es antagónico al crecimiento.

Con base en estudios reportados que muestran contenido de BAL por arriba de 10⁶ UFC ml^-1 en el tiempo 0 se decidió no realizar evaluación microbiológica para no desperdiciar reactivo y así contribuir a reducir impacto ambiental negativo.

Evaluación de formulaciones con fermento leche de cabra y puré de zanahoria

La tabla 5 muestra el contenido microbiológico de las formulaciones con leche de cabra y puré de zanahoria (Fo2, Fo5, Fo8 y Fo11). Se observó que el medio BSM resultó más favorable para BGP93, ABY-10 y LA3; mientras que el medio MRS fue menos favorable para esta evaluación, debido a que se registró una reducción importante en el contenido de BAL a los 30 días.

La tabla 6 muestra las características fisicoquímicas registradas con puré de zanahoria y fermento con leche de cabra. Se resalta que se obtuvo un alto contenido de fenoles totales y que en general se mantiene a un mismo nivel en todas las formulaciones.

Evaluación de formulaciones con fermento de leche de cabra y carne de pollo

La tabla 7 muestra el contenido microbiológico de las formulaciones con fermento de leche de cabra y carne de pollo (Fo3, Fo6, Fo9 y Fo12) para cada cepa con los diferentes medios de cultivo. En general, el medio M-17 fue favorable en todas las cepas; mientras que el medio MRS fue favorable únicamente en ABY-10 y LA3. En medio BSM y MRS se obtuvo una reducción importante en el contenido de BAL a los 30 días.

La tabla 8 muestra la caracterización de la matriz alimentaria compuesta por fermento con leche de cabra y carne de pollo. Los valores para cada análisis se mantienen estables en el periodo de análisis. Se registró un contenido menor de fenoles totales en cepa ABY-10. A diferencia de los 7 días, las cepas ABY10 y LA3 se encuentran saturadas.

El mayor contenido de fenoles totales fue registrado para formulaciones con base en fermento de leche de cabra y arándano (46.5 mg ml-1). Esta cuantificación únicamete fue realizada después de 30 días de haber sido elaborado el producto, considerado tiempo promedio para ser consumido desde la fecha de elaboración.

DISCUSIÓN

El desarrollo de bebidas que incluyan fuentes de probióticos y otros ingredientes con características funcionales como compuestos fenólicos, vitaminas y minerales, es de suma importancia. Después de la leche de vaca, la leche de cabra es considerada como segundo principal portador de probióticos. En este tipo de leche se ha demostrado la viabilidad de probióticos debido a sus propiedades adecuadas; como un pH, una buena capacidad de amortiguación y un alto contenido de nutrientes (De Moraes et al., 2017). La leche de cabra ha sido reconocida como un excelente alimento funcional debido a que la pueden consumir personas con problemas de intolerancia a la lactosa. Adicionalmente, frutas, vegetales y carne de pescado han sido propuestos como portadores de bacterias acidolácticas con propiedades probióticas.

El arándano es valorado por su alta capacidad antioxidante asociada a las antocianinas presentes como la cianidina y delfinidina; también es una fuente importante de ácido gálico, flavonoides (quercetina y micertina), ácido ascórbico (45 ± 6 mg en 100 g en fruta fresca (FF) y carotenoides como β-caroteno (70 ± 2 μg en 100 g FF) y luteína (866 ± 7 μg en 100 g FF) (Reyes Pillajo et al., 2019). Estos antioxidantes son reconocidos como preventivos de cáncer y diabetes, debido a que retardan la oxidación de los radicales libres en el cuerpo humano, motivo por el cual este fruto ha incrementado su consumo en formas diversas (Tombozara et al., 2020).

La zanahoria desde el punto de vista nutracéutico mejora los aportes nutricionales con sus flavonoides del tipo quercetina con 0.07 mg por 100 g en promedio y carotenoides, fundamentalmente α-caroteno y β-caroteno en cantidades promedio de 10.65 µg y 18.25 µg por 100 g, respectivamente (Zhuo, 2009). La vitamina A es esencial para el correcto funcionamiento de la visión; especialmente la nocturna; pero además tiene mucha importancia en el sistema inmune; mejora la calidad de piel y la protege contra los rayos UV. Ha sido reportado que ayuda a prevenir diferentes tipos de cáncer, enfermedades cardiovasculares y baja el riesgo de accidentes vasculares (Duke, 1997). La carne de pollo es un alimento muy versátil, completo y asequible; rico en proteínas y aminoácidos, vitaminas (B3 y B6) y minerales (fósforo y selenio); más bajo en calorías y colesterol respecto a la carne roja (Hailemariam et al., 2022).

El pH es uno de los factores más importantes que afectan la supervivencia de los probióticos; mientras que las proteínas y la fibra dietética pueden proteger a las células del estrés ácido. Los lactobacilos son generalmente resistentes y sobreviven en jugos con pH entre 3.7 y 4.3; por otro lado, las bifidobacterias son menos tolerantes a los ácidos y un pH de alrededor de 4.6 es perjudicial para su supervivencia (Tripathi & Giri, 2014). Nguyen et al. (2019) investigaron la fermentación del jugo de piña con Lactobacillus y Bifidobacterium; obtuvieron buen crecimiento después de 24 h de fermentación; el recuento de células de lactobacilos superó el nivel de 5 x 10⁹ UFC ml^-1; mientras que el número de células de bifidobacterias alcanzó un nivel de 10⁹ UFC ml^-1. La población microbiana no cambió significativamente durante el primer mes de almacenamiento. Sin embargo, después de 2 meses las bacterias probióticas perdieron viabilidad 0.11 log UFC ml^-1. En un estudio realizado por Silva et al. (2022) se reporta que el uso de bacterias del género Lactobacillus y la adición de harina de subproductos de la uva contribuyeron a mejorar los aspectos nutricionales (presencia de compuestos fenólicos y actividad antioxidante) y sensoriales. Los estudios anteriores confirman que los ingredientes propuestos en este estudio son susceptibles a mejorar estos aspectos nutricionales.

CONCLUSIONES

La contribución del presente estudio busca resaltar los beneficios de emplear la leche de cabra como una alternativa de mayores ventajas nutricionales y que debido a su contenido menor de lactosa es ampliamente recomendada para la población intolerante a este carbohidrato. El fermento de leche de cabra y zanahoria probada con tres cepas (BGP93, ABY10, LA3); así como el fermento de leche de cabra con arándano ensayada con la cepa LA3 fueron los fermentos con mayor número de BAL. Se observó que en todas las formulaciones a los 30 días de haber sido envasadas disminuyen las UFC ml^-1, pero se mantiene la calidad probiótica con un contenido mínimo de 1 x 10⁶ UFC ml^-1, manteniéndose las propiedades fisicoquímicas de pH, °Bx y fenoles totales. Trabajos futuros para mejorar la presente investigación incluirían un estudio de evaluación sensorial que permita conocer la aceptación del producto por parte del consumidor.

Agradecimientos

Esta investigación contó con el apoyo financiero del Tecnológico Nacional de México con clave de proyecto: 10015.21-P.

REFERENCIAS

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