La fermentación láctica: bacterias clave en la elaboración de leches fermentadas

La elaboración de leches fermentadas, como el yogur, el kéfir y otros productos lácteos, depende en gran medida de la acción de las bacterias ácido lácticas (BAL). Estos microorganismos son responsables de transformar la leche en alimentos con sabores, texturas y beneficios para la salud únicos, un proceso conocido como lacto-fermentación.

¿Qué son las bacterias ácido lácticas (BAL)?

Las bacterias ácido lácticas son un grupo de bacterias que descomponen los azúcares presentes en los alimentos, como la lactosa en productos lácteos o la fructosa en frutas y verduras, produciendo ácido láctico como resultado. Aunque el nombre "láctico" proviene del latín "lactis" (leche), estas bacterias no se limitan a los productos lácteos, ya que se encuentran naturalmente en plantas, otros alimentos e incluso en el sistema digestivo de humanos y animales. Las BAL son algunos de los microorganismos más estudiados y se utilizan desde hace miles de años para elaborar alimentos fermentados.

Capacidades de las BAL

• Supervivencia en diferentes ambientes: Las BAL pueden sobrevivir tanto en ambientes ricos en oxígeno (aeróbicos) como en aquellos con poca presencia de oxígeno (anaeróbicos). Sin embargo, es en condiciones de oxígeno limitado donde su metabolismo se enfoca en la fermentación.
• Producción de ácido láctico: El ácido láctico es la sustancia clave producida por las BAL. Este ácido reduce el pH de los alimentos, creando un ambiente ácido que previene el crecimiento de bacterias dañinas y actúa como conservante natural.

Usos de las bacterias ácido lácticas en la industria alimentaria

Las BAL desempeñan un papel principal en la fermentación de numerosos alimentos, transformando ingredientes comunes como la leche, el trigo, las verduras y la carne en productos con sabores ácidos o ligeramente agrios, y texturas suaves y cremosas. Estos microorganismos pueden encontrarse de manera natural en los alimentos (en las condiciones adecuadas) o pueden añadirse cepas específicas, conocidas como "cultivos iniciadores", para lograr resultados particulares.

Beneficios de las BAL en los alimentos

• Conservación: Al bajar el pH de los alimentos, las BAL crean un ambiente ácido que prolonga la vida útil de los productos.
• Sabor y textura: Las BAL otorgan a los alimentos fermentados sus característicos sabores ácidos y texturas. Producen exopolisacáridos que aumentan el espesor del producto final.
• Seguridad: Algunas especies de BAL producen compuestos antimicrobianos que inhiben el crecimiento de patógenos dañinos.

Más allá de la alimentación, las BAL tienen aplicaciones en la agricultura, la medicina, la cosmética y en la producción de alternativas ecológicas a los plásticos.

Alimentos que contienen ácido láctico/bacterias ácido lácticas

El ácido láctico se genera durante la producción de una amplia variedad de alimentos fermentados:

• Productos lácteos fermentados: Yogur, queso, mantequilla, suero de leche, kéfir y kumis.
• Verduras y frutas fermentadas: Repollo (chucrut), pepino, rábano, mango, bayas, albaricoques o ciruelas.
• Cereales y granos fermentados: Injera, pan de masa madre, pasta de miso y recetas tradicionales como el dhokla.
• Bebidas fermentadas: Kombucha y bebidas tradicionales como boza, pito o merrisa.
• Carnes curadas: Ciertos embutidos (como el salami) y pescado curado.

La cantidad exacta de BAL consumida a través de estos alimentos varía según su origen, proceso de fabricación, condiciones de almacenamiento y otros factores. El proceso de elaboración también influye en si se ingieren BAL vivas o no. Por ejemplo, los productos de panadería fermentados que se cocinan, o las verduras fermentadas que se pasteurizan, ya no contienen "microorganismos vivos". Sin embargo, los alimentos fermentados que no contienen microorganismos vivos aún pueden ofrecer otros beneficios para la salud, como la producción de compuestos beneficiosos (vitaminas) y la mejora de la digestibilidad.

Bacterias ácido lácticas como probióticos

Sí, muchas BAL están clasificadas como probióticos, aunque no todas. Los probióticos son organismos vivos que, cuando se consumen en cantidades adecuadas, pueden proporcionar beneficios para la salud. Ayudan a equilibrar el microbioma intestinal, mejorar la digestión y apoyar el sistema inmunológico.

Algunas cepas de BAL que cumplen con los criterios para ser consideradas probióticos incluyen:

• Especies de Lactobacillus: como L. acidophilus, presente en alimentos fermentados como yogur, kéfir, miso, tempeh y chucrut.
• Especies de Bifidobacterium: como B. bifidum, también presente en alimentos fermentados.
• Streptococcus thermophilus: presente en alimentos como leche, queso y otros productos lácteos.

Para ser clasificadas como probióticos, las BAL deben cumplir con criterios específicos, como la capacidad de sobrevivir al ambiente ácido del estómago, adherirse a las células intestinales y proporcionar beneficios para la salud medibles. Por ello, cada cepa debe evaluarse individualmente para determinar sus propiedades probióticas.

Beneficios para la salud de las bacterias ácido lácticas

Las BAL pueden interactuar positivamente con el microbioma intestinal, ofreciendo varios beneficios para la salud humana:

• Salud intestinal: Producen vitaminas, ácidos grasos de cadena corta y bacteriocinas, inhiben el crecimiento de bacterias dañinas y ayudan a equilibrar las bacterias beneficiosas en el intestino.
• Mejora de la digestibilidad y absorción de nutrientes: Las BAL pueden mejorar la digestión y la absorción de nutrientes, especialmente de las proteínas.
• Reducción de alergias: Pueden reducir las propiedades alergénicas de algunos alimentos al descomponer proteínas específicas.
• Propiedades antioxidantes: Algunas cepas de BAL producen compuestos antioxidantes que ayudan a combatir los radicales libres.

La evidencia científica sugiere que el efecto beneficioso asociado a los probióticos es específico de la cepa y de la especie. Por ejemplo, en un estudio con lactantes, se demostró que quienes recibían una fórmula con Lactobacillus reuteri tenían menos días de fiebre, menos visitas al pediatra y menos días de ausencia a la guardería, en comparación con los que recibían Bifidobacterium lactis. Ambos grupos mostraron menos episodios febriles y diarrea, y menor duración, que el grupo control.

Elaboración de leche fermentada con novedosas bacterias de ácido láctico

La presente invención se refiere a un método para producir leche fermentada utilizando novedosas bacterias de ácido láctico que pertenecen al género Lactococcus, y a leche fermentada preparada de acuerdo con este método de producción. El objetivo es proporcionar un método para producir leche fermentada que estimule el crecimiento de Bifidobacterium y mejore su supervivencia durante el almacenamiento.

Problemas de la técnica previa y soluciones de la invención

Las bacterias del género Bifidobacterium, como Bifidobacterium longum, son predominantes en la microflora intestinal humana y se les atribuyen actividades reguladoras de la función intestinal, inmunoestimuladoras y anticancerígenas. Sin embargo, Bifidobacterium exhibe una pobre potencia de proliferación en medio de leche y su conservación en condiciones acídicas es difícil, lo que lleva a una disminución acelerada de su conteo viable en productos de leche fermentada durante la distribución.

Para resolver esto, se han descrito métodos para promover el crecimiento de Bifidobacterium o mejorar su supervivencia durante el almacenamiento mediante fermentación con Bifidobacterium y otras bacterias de ácido láctico sin agregar sustancias que estimulen el crecimiento.

Avances en la promoción del crecimiento y supervivencia de Bifidobacterium

• Se ha descrito un yogur que contiene Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris y Bifidobacterium para promover el crecimiento de esta última (Documento de Patente 1: Publicación de Patente Japonesa Número 3,364,491). No obstante, no se aborda la supervivencia de Bifidobacterium durante el almacenamiento.
• Un método para fermentar leche con Bifidobacterium breve junto con Lactococcus lactis subsp. lactis (que no forma diacetilo ni acetoína) ha demostrado efectos estimulantes de crecimiento y mejora de supervivencia (Documento de Patente 2: Publicación de Patente Japonesa Número 3,068,484). Sin embargo, este método no se aplica a otras cepas de Bifidobacterium como Bifidobacterium longum, que es comúnmente utilizada en productos alimenticios.

La presente invención: un método innovador

Los inventores encontraron que cepas de bacterias de ácido láctico pueden promover el crecimiento de Bifidobacterium longum a un conteo viable de 5x10⁸ CFU/g cuando el pH es 4.4 a 4.6, y mejorar la velocidad de supervivencia de Bifidobacterium longum a 30% o más después de la fermentación y dos semanas de almacenamiento a 10°C.

La leche fermentada que contiene una gran cantidad de Bifidobacterium y que tiene excelente supervivencia durante el almacenamiento puede producirse al usar estas bacterias de ácido láctico. El método de la invención se caracteriza por fermentar la leche tanto con Bifidobacterium como con bacterias del género Lactococcus que poseen propiedades específicas:

1. Capacidad de fermentación: Proliferan rápidamente y cuajan un medio de leche descremada reconstituido al 10% (P/P) cuando se cultivan a una temperatura entre 25 y 37°C por 16 horas.
2. Propiedades promotoras de crecimiento de Bifidobacterium longum: Llevan el conteo viable de Bifidobacterium longum a 5 x 10⁸ CFU/g o más cuando se co-cultivan en un medio de leche descremada reconstituido al 10% (P/P) hasta que su pH es 4.4 a 4.6.
3. Propiedades que mejoran la supervivencia de Bifidobacterium longum durante el almacenamiento: Logran una velocidad de supervivencia de Bifidobacterium longum de 30% o más después del co-cultivo, enfriamiento rápido y dos semanas de almacenamiento a 10°C.

Es preferible que las bacterias del género Lactococcus no tengan la habilidad de fermentar xilosa y no produzcan diacetilo ni acetoína. Un ejemplo de estas bacterias es Lactococcus lactis subsp. lactis. Ejemplos específicos de cepas bacterianas incluyen Lactococcus lactis subsp. lactis MCC852 (FERM BP-10742), MCC857 (FERM BP-10757), MCC859 (FERM BP-10744), MCC865 (FERM BP-10745) y MCC866 (FERM BP-10746).

En cuanto a las bacterias del género Bifidobacterium, se prefiere Bifidobacterium longum, siendo un ejemplo Bifidobacterium longum FERM BP-7787.

Efectos de la invención

Con este método, se puede producir eficientemente leche fermentada que contiene una gran cantidad de Bifidobacterium, particularmente Bifidobacterium longum. Además, esta leche fermentada mantiene un conteo viable suficiente de Bifidobacterium longum incluso durante el curso de distribución, lo que le confiere efectos reguladores adicionales de la función intestinal y la hace útil para el control de la salud.

Bifidobacterium longum FERM BP-7787, por ejemplo, ha demostrado resistencia a ácidos durante el curso de distribución y excelente resistencia a ácidos gástricos. Esta cepa fue aceptada por el Depósito de Organismos de Patentes Internacionales en octubre 31, 2001.

Producción de ácido láctico a partir del lactosuero

La producción de ácido láctico a partir del lactosuero, un residuo de la industria láctea, es una alternativa para reducir la contaminación ambiental y obtener un producto de alto valor. El lactosuero tiene un significativo contenido de lactosa, lo que lo convierte en una materia prima ideal para este proceso. El ácido láctico, a su vez, es ampliamente utilizado en productos alimenticios, químicos, cosméticos y farmacéuticos, y su demanda ha aumentado como materia prima para la producción de biopolímeros biodegradables como el ácido poliláctico (PLA).

Proceso de fermentación de lactosuero

Se ha investigado la determinación de las condiciones adecuadas de crecimiento de Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus y Streptococcus thermophilus para la producción de ácido láctico utilizando lactosuero. Este sustrato se suplementa con extracto de levadura, fosfato de amonio (como fuente de nitrógeno) y carbonato de calcio (como neutralizante) para optimizar el consumo de lactosa por parte de las bacterias.

Durante la fermentación, se controlan la concentración del inóculo y la temperatura, con un tiempo máximo de 72 horas. La purificación del ácido láctico se realiza mediante esterificación, filtración de sólidos y extracción de agua por evaporación y arrastre con nitrógeno, obteniendo ácido láctico con una pureza del 78.0%.

Tabla 1: Condiciones de Fermentación para la Producción de Ácido Láctico a partir de Lactosuero

Los resultados mostraron que a 42°C se obtiene un mayor consumo de lactosa y, por ende, una mayor producción de ácido láctico, y que rendimientos mayores se asocian con niveles menores de UFC/mL. El proceso de desproteinización del lactosuero permitió reducir la cantidad de proteína en un 48%, similar a lo reportado en otras investigaciones.

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