Resumen: El lactosuero (LS) es definido como un líquido translúcido verde obtenido por separación del coágulo de leche en la elaboración de queso. Sus características corresponden a un líquido fluido, de colorverdoso amarillento, turbio, de saborfresco, débilmente dulce, de carácter ácido, con un contenido de nutrientes o extracto seco del 5,5 al 7%. Estadísticas indican que una importante porción de este residuo es desechado como efluente ocasionando un serio problema ambiental debido a que afecta física y químicamente la estructura del suelo. Por tal motivo, el objetivo central de esta investigación fue formular bebidas probióticas utilizando LS como sustrato, con el fin de aprovechar el valor nutritivo del mismo y contribuir a minimizar la contaminación ambiental que es generada cuando este subproducto es desechado a los afluentes. La materia prima empleada fue LS obtenido de la fabricación de queso artesanal mediante acción enzimática de cuajo en leche proveniente del municipio Jesús Enrique Losada del estado Zulia. Se ensayaron cuatro tratamientos, combinando dos tipos de estabilizante y dos tipos de cultivos microbianos, Lactobacilus acidophilus y un cultivo comercial para yogurt. Se determinó el carácter probiótico de las cuatro formulaciones mediante el recuento de microorganismos probióticos en placa. Para la interpretación estadística de los resultados se desarrolló un análisis de varianza de dos factores, el cual arrojó que sólo el tipo de cultivo microbiano afectó significativamente en el recuento final de microorganismos. Las formulaciones ensayadas con el cultivo de L. acidophilus tuvieron un recuento de 107ufc/mL. Las formulaciones ensayadas con cultivo mixto de L. acidophilus más el cultivo comercial para yogurt tuvieron un recuento final de 108 UFC/mL. Las cuatro formulaciones cumplen con lo establecido en los estándares nacionales e internacionales exigidos para alimentos probióticos.
Palabras clave:LactosueroLactosuero, bebida fermentada bebida fermentada, probiótico probiótico.
Abstract: The whey (W) is a translucent green liquid obtained by removing the clot milk in cheese making. Its characteristics correspond to a flowing liquid, yellowish-green color, cloudy, fresh flavor, faintly sweet, acidic, containing nutrients or dry extract from 5.5 to 7%. Statistics indicate that a significant portion of this residue is discarded as effluent causing a serious environmental problem because physically and chemically affects the soil structure. The main objective of this research was to develop probiotic drinks using W as substrate, in order to take advantage of the nutritional value of it and help to minimize environmental pollution that is generated when it is discarded to the tributaries. The raw material used was W obtained from the manufacture of artisan cheese by enzymatic action of rennet milk from Jesus Enrique Losada Municipaly in Zulia State. Four treatments were tested, by combining two types of stabilizer and two types of microbial cultures, Lactobacillus acidphilus and a commercial yoghurt culture. Probiotic character was determined by counting plate probiotic microorganisms. For statistical interpretation of results analysis of variance of two factors was developed, which showed that only the type of microbial culture influences the final count of microorganisms. The formulations made with L. acidophilus culture had a count of 107cfu/mL. The formulations tested with L. acidophilus and a mixed culture of more commercial cultivation for yogurt had an end count of 108 cfu/mL. The four formulations are agreed in national and international standards for probiotic foods.
Keywords: Whey, fermented beverage, probiotics.
FORMULACIÓN DE UNA BEBIDA PROBIÓTICA FERMENTADA A BASE DE LACTOSUERO
Formulation of a Probiotic Fermented Beverage Based on Whey
Universidad del Zulia
Recepción: 22/09/2016
Aprobación: 18/04/2017
Fuente: Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico CONDES
Nº de contrato: Proyecto CC-0640-13
Beneficiario: Mónica Molero-Méndez , Gustavo Castro-Albornoz y Wilfido Briñez-Zambrano
Fuente: Universidad del Zulia
Fuente: laboratorio de Ciencia y Tecnología de la Leche
El lactosuero (LS) es un líquido translúcido verde obtenido por separación del coágulo de leche en la elaboración de queso [7, 8]. Sus características corresponden a un líquido fluido, de color verdoso amarillento, turbio, de sabor fresco, débilmente dulce, de carácter ácido, con un contenido de nutrientes o extracto seco provenientes de la leche, del 5,5 al 7% [14]. Retiene cerca del 55% del total de ingredientes de la leche como la lactosa, proteínas solubles, lípidos y sales minerales [1].
Estadísticas indican que una importante porción de este residuo es desechado como efluente, ocasionando un serio problema ambiental debido a que afecta física y químicamente la estructura del suelo [14]. Lo anterior resulta en una disminución en el rendimiento de cultivos agrícolas y cuando se desecha en el agua, reduce la vida acuática al agotar oxígeno disuelto [1].
Con objeto de disminuir la contaminación ambiental, se han realizado esfuerzos para promover la utilización de este subproducto. Entre los productos de mayor aceptación debido a sus bajos costos de producción, grado de calidad alimenticia y agradable sabor, se encuentran las bebidas refrescantes, bebidas fermentadas y alcohólicas, concentrados de proteínas, entre otros [9].
El objetivo principal consistió en desarrollar bebidas fermentadas a base de LS, inoculadas con bacterias ácido lácticas, que le otorgaran carácter probiótico.
El LS empleado como sustrato para la formulación de la bebida fermentada fue obtenido de la fabricación de queso blanco, mediante acción enzimática del cuajo en leche proveniente de la hacienda Santa María, ubicada en el sector Ambrosio, parroquia José Ramón Yépez del municipio Jesús Enrique Lossada del estado Zulia; en la TABLA I se muestran las características fisicoquímicas del LS empleado [12].
CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DEL LACTOSUERO
El LS obtenido de la fabricación del queso se estandarizó, aumentando el porcentaje de sólidos totales para alcanzar una consistencia similar a la de la leche (aumento de la viscosidad), a través del uso de sacarosa, leche en polvo, Carboximetilcelulosa (CMC) y/o gelatina sin sabor (GSS) dependiendo del tratamiento. Adicionalmente se sometió a un proceso de pasteurización lenta, haciendo uso de un baño María (IKA-Works®, Inc. EUA) a 65oC, controlando la temperatura por 20 minutos. La pasteurización se realizó con el objeto de eliminar la carga microbiana patógena, inactivar las enzimas coagulantes y reducir la concentración de bacterias lácticas presentes, evitando la competencia de éstas con las bacterias inoculadas para la fermentación.
El LS estandarizado y pasteurizado se sometió a una prueba microbiológica, determinando el recuento de aerobios mesófilos (RAM), con el objeto de evaluar la efectividad de la pasteurización. Este se realizó de acuerdo a la metodología indicada en la norma COVENIN 902-87[4] para recuento de colonias de bacterias aerobias en placas de Pietri, donde se determinó la cantidad de unidades formadoras de colonias por mililitro (UFC/mL) presentes en la muestra. Para esto se prepararon diluciones sucesivas con agua peptonada (0,1 % p/v) en proporciones 1:9, sembrándose en agar estándar Plate Count Agar (Merck®) e incubando las placas a 37°C por 48 horas (h)
Se empleó un cultivo liofilizado comercial para yogurt compuesto por los microorganismos probióticos de Streptoccoccus salivarus subsp. thermophilus y Lactobacillus delbruecki subsp. bulgaricus, y un cultivo comercial del microorganismo probiótico Lactobacillus acidophilus.
Se realizaron cuatro combinaciones de tratamientos, ensayando con los dos cultivos y los dos estabilizantes, tal como se muestra en la TABLA II. El diseño corresponde a un arreglo bifactorial 22.
DISEÑO EXPERIMENTAL
Un esquema general de los pasos que se siguieron para la formulación se muestra en la FIG. 1.
FIGURA 1.
ESQUEMA GENERAL DEL PROCESO DE FORMULACIÓN DE LA BEBIDA FERMENTADA
El carácter probiótico se determinó como función del recuento de microorganismos probióticos en placa y la comparación de dicho recuento con lo establecido en la norma Venezolana COVENIN 2393-2001 [5] para yogurt y lo establecido en la Norma Internacional CODEX 243-2003 [2] para leches fermentadas.
Para el recuento en placa se siguió la metodología indicada en la norma COVENIN 902-87 [4] para recuento de colonias de bacterias aerobias en placas de Petri, donde se determina la cantidad de UFC presentes en cada muestra. Para esto se prepararon diluciones sucesivas con agua peptonada (0,1 % p/v) en proporciones 1:9, sembrándose en agar MRS e incubando las placas a 37°C por 48 h.
En cuanto a la evaluación físico-química del LS, se calcularon los valores promedios para las variables determinadas y se realizó un análisis de varianza (ANOVA) para determinar diferencias entre lotes. Las diferencias se consideraron significativas a un valor P<0,05. Para la interpretación estadística de los resultados referentes al carácter probiótico de las bebidas fermentadas, se realizó un análisis de varianza de dos factores (ANOVA) completamente aleatorizado con un nivel de significancia de 5% (α=0,05). El paquete estadístico empleado fue el PASW Statistics 18 [13].
El modelo estadístico es el siguiente:
(Diseño: intersección + cultivo + estabilizante + cultivo* estabilizante)
Үij: Variable respuesta: carácter probiótico.
μ: media general de la variable respuesta.
αi: efectos del factor fila (cultivo microbiano).
βj: efecto del factor columna (estabilizante).
(αβ)ij: Interacción cultivo microbiano-estabilizante.
Ɛij: error experimental.
El recuento de aerobios mesófilos determinado experimentalmente fue en promedio de 36 x 101 UFC/mL el cual es significativamente bajo, y garantizó excelentes condiciones microbiológicas para iniciar la fermentación. De esta forma se aseguró que no habría competencia microbiana durante el proceso de la fermentación
En la TABLA III se presenta el ANOVA de dos factores. De acuerdo a estos resultados, el factor que afecta el recuento de microorganismos probióticos es el tipo de cultivo empleado (P=0,00%); ni el estabilizante (P=38%) ni la interacción cultivo- estabilizante (P= 67%) afectan esta característica (α=5%).
ANOVA DE DOS FACTORES PARA LA DETERMINACIÓN DEL CARÁCTER PROBIÓTICO
a. R cuadrado = ,882 (R cuadrado corregida = ,838)
En la TABLA IV se muestran los resultados promedio del tipo del recuento de microorganismos probióticos para cada uno de los tratamientos. Se observa cómo los tratamientos en los cuales se empleó el cultivo mixto compuesto por L. acidophilus y cultivo comercial para yogurt (tratamientos 2 y 4) obtuvieron un recuento mayor que aquellos en donde se empleó el cultivo de L. acidophilus (tratamientos 1 y 3).
RECUENTO FINAL DE MICROORGANISMOS PROBIÓTICOS POR TRATAMIENTO
resultados promedio del análisis de las muestras por triplicado.
El cultivo mixto compuesto por L. acidophilus y el cultivo comercial para yogurt, afecta positivamente el recuento final de microorganismos en las bebidas fermentadas, siendo una unidad logarítmica mayor que el recuento obtenido en las formulaciones con el cultivo de L. acipophilus. Mientras que la media del recuento microbiano en el cultivo mixto es de 4,7x108 UFC/mL, para el cultivo de L. acidophilus es de 4,9 x107 UFC/mL.
Esta diferencia a favor del cultivo mixto, pudiera ser debida a la sinergia que se produce gracias a la interacción coco-bacilo, generando un efecto benéfico en el crecimiento bacteriano, en la producción de ácido láctico y de compuestos aromáticos [14]. Estas bacterias son capaces de crecer por sí mismas en la leche y en sus derivados. Esta interacción indirecta y positiva se llama proto-cooperación. Cuando los cocos y los bacilos crecen en forma asociada, el tiempo de fermentación es menor y el crecimiento microbiano se incrementa. Las investigaciones recientes han demostrado [3] que el Lactobacilus. estimula el crecimiento del Streptococcus liberando aminoácidos de la caseína. El efecto estimulante de los aminoácidos conduce a que el Streptococcus crezca más rápido durante los periodos iniciales de incubación. En una etapa posterior, el Streptococcus se reduce debido al efecto adverso del ácido láctico, equiparando gradualmente la porción de Lactobacilus. Así, la producción del ácido en la primera etapa de incubación es producida por el Streptococcus y en una segunda etapa por el Lactobacilus [15].
Los resultados obtenidos concuerdan con los reportados por Hernández y col. [10], quienes determinaron el carácter probiótico de tres formulaciones de bebidas fermentadas a base de L, empleando L. reuteri y Bifidobacterium bifidum, consiguiendo un recuento superior a 107 UFC/mL. Resultados similares fueron reportados por De Castro y col. [6], quienes determinaron el recuento final de microorganismos probióticos de bebidas preparadas a partir de LS, utilizando un cultivo de L. acidophilus y Streptococcus salivarus ssp. thermophilus, encontrando un recuento de 106 UFC/mL. Londoño y col. [11], realizaron un recuento de microorganismos probióticos a una bebida fermentada a base de L con adición de pulpa de Maracuyá (Passiflora edulis), utilizando como inóculo L. casei y cultivo de yogur, encontrando un recuento final de 107 UFC/mL.
Las cuatro formulaciones evaluadas cumplen con los requisitos establecidos para bebidas probióticas en las normas COVENIN 2393-2001 para yogurt [5] (de un mínimo de microorganismos vivos de 106UFC/mL) y por la Norma Internacional CODEX 243- 2003 para Leches fermentadas [2] (de un mínimo de 106UFC/mL).
Se estandarizó un proceso de formulación de las bebidas fermentadas, en el cual se evidenció que sólo el cultivo iniciador tuvo efecto sobre el recuento final de microorganismos, mientras que el estabilizante y la interacción cultivo- estabilizante no afectan dicha característica. Los tratamientos ensayados mostraron un recuento superior a 106 UFC/mL de microorganismos probióticos, observando un mayor valor en la bebida preparada con el tratamiento con cultivo mixto de L. acidophilus y el cultivo comercial para yogurt. Las cuatro formulaciones se consideraron probióticas, de acuerdo a lo establecido en la Norma venezolana COVENIN para yogurt 2393-2001 y la Norma Internacional CODEX 243-2003 para leches fermentadas.
Los autores expresan su agradecimiento a la Facultad de Ciencias Veterinarias de la Universidad del Zulia, específicamente al laboratorio de Ciencia y Tecnología de la Leche por permitir la realización de los ensayos pertinentes a esta investigación. También al Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico CONDES por el apoyo y financiamiento parcial otorgado (Proyecto CC-0640-13).
CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DEL LACTOSUERO
DISEÑO EXPERIMENTAL
FIGURA 1.
ESQUEMA GENERAL DEL PROCESO DE FORMULACIÓN DE LA BEBIDA FERMENTADA
ANOVA DE DOS FACTORES PARA LA DETERMINACIÓN DEL CARÁCTER PROBIÓTICO
a. R cuadrado = ,882 (R cuadrado corregida = ,838)
RECUENTO FINAL DE MICROORGANISMOS PROBIÓTICOS POR TRATAMIENTO
resultados promedio del análisis de las muestras por triplicado.
