ES2226228T5 - Crecimiento mejorado de las bacterias del acido lactico en la leche. - Google Patents

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Abstract

Un medio para el crecimiento de lactobacillus que comprende una base derivada de la leche, caracterizada por como mínimo cuatro aminoácidos, ribonucleósidos y hierro se añade en una cantidad suficiente para promover el crecimiento de los lactobacillus.

Description

Crecimiento mejorado de las bacterias del ácido láctico en la leche.
La presente invención, se refiere a nuevos medios adaptados a los lactobacilli, los cuales comprenden una base derivada de la leche, suplementada mediante por lo menos cuatro aminoácidos, ribonucleósidos y hierro. De una forma particular, la presente invención, se refiere al uso de los citados nuevos medios, para cultivar una variedad de diferentes cepas de lactobacillus, por ejemplo, L. johnsonii, L. acidophilus, L. gallinarum para la preparación de productos lácteos.
Las bacterias del ácido láctico, se han venido utilizando desde hace mucho tiempo, para la producción de una variedad de materiales alimenticios, tales como el yogurt, el queso, la cuajada, etc. Adicionalmente a su uso general en la industria alimentaria, para propósitos de fermentación, recientemente, algunas cepas pertenecientes al genero Lactobacillus o Bifidobacteria, han atraído una gran atención y representan un gran desafío, debido a las propiedades probióticas que se atribuyen a éstas. Por consiguiente, existía un deseo para mejorar las condiciones de cultivo, de tal forma que se fuera capaz de maximizar la producción de la biomasa microbiana.
Una deficiencia de bacterias del ácido láctico, con respecto a su preparación a gran escala, y su capacidad de aplicación, debe ser vista en sus diferentes requerimientos nutricionales. En este contexto, ya diferentes capas pertenecientes a un género o especies específicas, requieren diferentes medios para un crecimiento óptimo, lo cual convierte a la producción estandarizada de biomasas microbianas, en complicado e incómodo. Así, de este modo, en la producción de una biomasa de diferentes cepas del género lactobacillus, debe utilizarse una variedad de diferentes medios, cumpliendo no obstante, cada uno de los cuales, únicamente con las necesidades nutricionales de una cepa particular, al mismo tiempo que no fomenten un crecimiento suficiente de otras cepas de lactobacillus presentes en ésta.
Un medio frecuentemente utilizado para el cultivo de cepas del ácido láctico, es la leche de vaca. Por una parte, este medio, proporciona un entorno medioambiental natural, complejo, y sus productos de fermentación, por ejemplo, yogurt, pueden utilizarse directamente como material alimenticio. No obstante, este medio, ha probado soportar únicamente el crecimiento de un número limitado de cepas de bacterias del ácido láctico. Así por ejemplo, los Lactobacilli del grupo A y B de Johnson, han demostrado ser esencialmente incapaces de proliferar y de crecer en la leche, lo cual convierte a este medio en no utilizable para las citadas cepas.
En algunos casos, el crecimiento bacteriano, podría mejorarse, cuando, a la leche, se han añadido substancias de una composición no definida y muy compleja, tales como extractos de levaduras o peptonas de varios orígenes. No obstante, estos componentes adicionales, pueden provocar, a menudo, una exención o desviación del sabor, con el resultado consistente en que, los cultivos que crecen en un medio suplementado de este modo, no pueda utilizarse para la fabricación industrial de dichos productos. Adicionalmente, además, los costos involucrados y los resultados a menudo variables, en cuanto a la repetitividad de las cuentas bacterianas obtenibles, los convierten en no apropiados para una fabricación comercial de las cepas microbianas.
En vista de estos hechos, un problema de la presente invención, es el de proporcionar un medio que soporte el crecimiento de cepas de Lactobacillus, al mismo tiempo que evite los inconvenientes o deficiencias correspondientes al estado actual de la técnica correspondiente a este arte.
Este problema, se ha solucionado procediendo a proporcionar un medio para el crecimiento de cepas de Lactobacillus, correspondientemente en concordancia con la reivindicación 1.
En concordancia con una forma de presentación preferida, la cantidad de precursores de ribonucleósidos (es decir, bases libres, ribonucleósidos, desoxirribonucleósidos) a ser añadida al medio, es la correspondiente a un valor comprendido dentro de unos márgenes que van desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 500 mg/litro de medio, de cada uno, de una forma preferible, desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 100 mg/litro de medio.
En concordancia con todavía otra forma de presentación preferida, se procede a añadir hierro al medio, en una cantidad correspondiente a un valor de aproximadamente 50 - 100 mg/litro de leche.
Adicionalmente, además, el medio, se suplementa mediante por lo menos cuatro aminoácidos, los cuales pueden ser cualesquiera de los aminoácidos existentes y susceptibles de poderse obtener por parte de aquéllas personas expertas en el arte especializado de la técnica. La cantidad de aminoácidos a ser añadida a la base láctica, es la correspondiente a un valor comprendido dentro de unos márgenes que van desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 200 mg/litro, de una forma preferible, desde aproximadamente 50 hasta aproximadamente 100 mg/litro de leche. Todavía, en concordancia con una forma preferida de presentación de la presente invención, los aminoácidos, se seleccionan de entre el grupo consistente en alanina, serina, e isoleucina, los cuales se ha encontrado que mejoraran, de una forma particular, la condiciones de crecimiento para los Lactobacilli.
En concordancia con todavía otra forma de presentación de la presente invención, el medio, puede también suplementarse mediante compuestos que proporcionen una actividad reductora, tales como los consistentes en el ácido ascórbico, la vitamina E, el tocotrienol, el ubiquinol, el \beta-caroteno y otros carotinoides, compuestos de romero (por ejemplo, el carnosol), y otros flavonoides, y otros antioxidantes que contienen azufre, incluyendo a la glutationa, ácidos lipóicos, N-acetilcisteína y compuestos que portan grupos sulfhidrilo, cisteína ó ácido tioglicólico, o mezclas de entre éstos. Con respecto al uso de un amino ácido, se prefiere la cisteína, como un compuesto tal que proporciona una actividad reductora.
La base derivada de la leche a ser incluida en el medio, puede ser leche, en todas sus variaciones, tales como la leche entera o parcialmente descremada, la leche descremada o la leche UHT, o puede prepararse a partir de leche en polvo deshidratada, mediante la adición de agua. La base láctica fluida, puede utilizarse tal cual, o pueden añadirse otros componentes conocidos, tales como por ejemplo agua, para diluir la leche al grado deseado.
En las figuras,
La figura 1, muestra una comparación entre curvas RABIT obtenidas después de 24 horas de incubación, para L. johnsonii La1 (NCC 533), en 10% de leche descremada y leche entera, suplementada con un 1% de extracto de levadura, y una mezcla de cuatro ribonucleósidos, cuatro aminoácidos y sulfato ferroso; (1) leche UHT entera + cuatro ribonucleósidos; (2) leche entera UHT + extracto de levadura; (3) leche descremada + extracto de levadura; (4) leche descremada + cuatro ribonucleósidos + cuatro aminoácidos + sulfato ferroso; (5) leche descremada + adenosina + cuatro aminoácidos + sulfato ferroso.
La figura 2, muestra el efecto de la suplementación de 10% de leche descremada y leche entera UHT, con cuatro ribonucleósidos, cuatro aminoácidos y sulfato ferroso, en el crecimiento de L. gallinarum DSM 33197^{T}; (1) leche descremada al 10%; (2) leche descremada al 10% + cuatro aminoácidos + cuatro ribonucleósidos + sulfato ferroso; (3) leche entera UHT; (4) leche entera UHT + cuatro aminoácidos + cuatro ribonucleósidos + sulfato ferroso.
Durante los estudios extensivos que condujeron a la presente invención, se encontró el hecho de que, varios parámetros, parecían ser responsables para el crecimiento de Lactobacilli en un medio a base de leche.
Se conoce el hecho de que, la leche de vaca, tiene un contenido específico de ribonucleósidos, el cual varía en dependencia de la estación o temporada y el país de producción. Los derivados de la purina, cuentan para únicamente una reducida cantidad, mientras que, aproximadamente más de un 95% de lo ribonucleósidos en la leche, se encuentra representado por el ácido orótico, el cual se utiliza como un precursor de pirimidina en células bacteriana. El bajo contenido de nucleótidos de adenina y guanina en la leche, afecta negativamente al crecimiento bacteriano, con la condición de que algunas cepas que pueden realizar una síntesis "de novo" de precursores de DNA y RNA, tales como L. casei y L. plantarum. No obstante, se han observado incluso efectos inhibitorios, en algunos casos, cuando se procede a añadir derivados de purina a la leche.
Dada la incapacidad de algunas cepas de Lactobacillus, tales como L. johnsonii, L. gasseri, L. crispatus, L. amilovorus, L. gallinarum y L. acidophilus, para reproducirse en una alta densidad, en la leche, se procedió a estudiar una combinación de diferentes productos químicos, los cuales, hipotéticamente, podían ser capaces de reemplazar a substancias estimuladoras del crecimiento, de una composición no definida.
Con objeto de encontrar la identidad de otras substancias putativas estimuladoras, se procedió a llevar a cabo varios ensayos con precursores de ribonucleótidos, es decir, bases libres (adenina, guanina, cistosina, timina, uracilo), ribonucleósidos (adenosina, citidina, uridina, guanosina), y 2'desoxirribonucleósidos (desoxiadenosina, desoxiganosina, desoxicitidina, desoxiuridina, y timidina). Éstos se suplementaron a una leche como soluciones alcalinas o neutras, concentradas, a diferentes concentraciones.
Una adición de ribonucleósidos, mejoraba las condiciones de crecimiento para los Lactobacilli, en la leche, mostrando los efectos más fuertes, la adenosina y la guanidina. Este descubrimiento, confirmaba la hipótesis consistente en que, el bajo nivel de purinas en la leche, afectaba obviamente, de una forma negativa, al crecimiento negativo, en su seno. De una forma general, se encontró el hecho de que, el alto contenido en ácido orótico, representa un factor estimulante para el crecimiento de Lactobacillus, permitiendo la síntesis de bases de pirimidina. No se detectaron diferencias significativas en los valores del pH, mediante la adición de bases libres y desoxirribonucleósidos, entre condiciones aeróbicas y anaeróbicas. Se observó un incremento de más de 1 log, indicando un efecto positivo que concernía, particularmente, a los ribonucleótidos, en el entorno medioambiental anaeróbico.
Las mejores mejoras para incrementar el número de Lactobacilli, mediante la adición de ribonucleósidos y los valores más fuertes de acidificación, respectivamente, se lograron mediante la adición de adenosina, guanosina, y/o citidina y uridina, en una cantidad de aproximadamente 0,1 g/litro, de cada una de ellas. No obstante, a pesar del hecho de que, esta mezcla, por sí sola, reveló la capacidad de soportar el crecimiento de L. johnsonii, l. acidophilus, y L. gallinarum, a niveles comparables a los alcanzados mediante la adicción de extracto de levadura (véanse las figuras 1, 2 y la tabla 3), no se observaron efectos remarcablemente positivos con otras cepas de lactobacillus, procedentes de las especies L. amilovorus, L. crispatus y L. gasseri.
Con la adición de bases libres a la leche (adenina, citosina, uracilo, timina y guanina), reemplazando a los ribonucleósidos, como suplementos, se obtuvieron unos resultados similares. No obstante, en estos casos, las cepas tendían a mostrar un requerimiento en cuanto a magnesio y ácido aspártico.
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Adicionalmente, además, se procedió a llevar a cabo varios ensayos, suplementando leche, con diferentes 2'-desoxirribonucleósidos, los cuales produjeron un incremento del número de células viable de únicamente algunas cepas particulares.
A pesar del descubrimiento anterior, de arriba, en cuanto al hecho de que ninguno de los productos químicos mencionados era capaz de soportar el crecimiento bacteriano para una pluralidad de diferentes cepas bacterianas, en un alto nivel, si se añadían solos a la leche, se ha encontrado no obstante, de una forma sorprendente, el hecho de que, una combinación consistente en aminoácidos, ribonucleósidos y hierro (por ejemplo, en forma de sulfato de hierro), fomenta realmente el crecimiento de varias especies de Lactobacillus. En experimentos, en los cuales, se procedió a reducir a un mínimo, el número de los diferentes compuestos, en la mezcla de la combinación anteriormente mencionada, arriba, pudo observarse el hecho de que, el número más pequeño para cada uno de los compuestos especificados a ser añadidos a la leche, es por lo menos el de dos ribonucleósidos, de una forma preferible, adenosina y guanosina, cuatro aminoácidos y hierro. Esta mezcla, era capaz de mejorar el crecimiento de una variedad de diferentes cepas de Lactobacilli, tales como las correspondientes a aquéllas del grupo de Johnson, con un recuento de células y un valor pH final, comparable a los obtenidos mediante la adición, a la leche, de extracto de levadura o peptonas.
Adicionalmente, además, la adición de hierro en una cantidad correspondiente a un valor comprendido dentro de unos márgenes que van de 10 a 200 mg/litro, a una mezcla consistente en el medio, suplementado con una combinación de los productos químicos anteriores, de arriba, ha probado incluso el mejorar los resultados obtenidos. Este descubrimiento, puede explicarse de tal forma que, a pesar de su rica composición, la leche, presenta una fuerte deficiencia en hierro que se encuentre complejado, como la lactoferrina, y es por lo tanto inasequible para cualesquiera microorganismos que crezcan en ella.
Así, de este modo, los mejores resultados, se obtuvieron mediante la adición de adenosina, guanosina y/o citidina y uridina, en una cantidad de 0,1 g/litro de cada una de ellas, alanina, serina, isoleucina, cisteína (0,05 g/litro cada una de ellas) y FeSO_{4} (0,1 g/l).
El hecho consistente en que, ambas, la leche T descremada y la leche UHT de nata entera, proporcionaron unos resultados óptimos cuando se suplementaron con la combinación de los compuestos de anteriores, de arriba, condujo a la presunción de que, los componentes grasos de la leche, no tenían ningún rol interpretativo en la estimulación del crecimiento de Lactobacillus, así como los tratamientos de esterilización (UHT), no afectaban negativamente al potencial de la leche, para soportar el desarrollo bacteriano.
Los ejemplos que se facilitan a continuación, ilustran la invención, sin limitar la misma.
Ejemplos Cepas bacterianas y condiciones de cultivo
Las cepas de L. johnsonii ATCC 33200^{T}, La 1 (NCC 533) ATCC 11506 (anteriormente conocida como L. acidophilus R-26), ATCC 332, DSM 20553, L. acidophilus ATCC 4356^{T}, La 10 (NCC 90). L. gasseri DSM 20243^{T}, L. Crispatus DSM 20531^{T}, L. amylovorus DSM 20584^{T}, y L. gallinarum DMS 33199^{T}, se propagaron en caldo MRS (Difco) o agar, a una temperatura de 37ºC. Se utilizó leche descremada (Difco) al 10% peso/volumen, en agua estéril y leche UHT de nata entera (Parmalat, Italia), para realizar los ensayos de crecimiento. Los tubos de leche, se inocularon al 1%, a partir de un cultivo en MRS de una noche, se lavaron dos veces y, finalmente, se resuspendieron con la misma cantidad de agua estéril bidestilada, con objeto de evitar la transferencia de nutriente vía el medio.
Parámetros de incubación
Los tubos de leche, se incubaron aeróbicamente en un termostato (Sorvall Heraeus), a una temperatura de 37ºC, durante un transcurso de tiempo de 24 horas, y anaeróbicamente, en un incubador anaeróbico (modelo 1024, Forma Scientific, USA) a una temperatura de 37ºC, durante un transcurso de tiempo de 24 horas.
Suplementación de la leche
Los productos químicos suplementados a la leche, se añadieron como soluciones concentradas, preparadas en concordancia con las instrucciones de índice de Merck. El valor pH final de la leche, se ajustó a un nivel de 6,8, después de la suplementación, utilizando NaOH 4N. El valor pH inicial de la solución de leche descremada al 10% y leche UHT de grasa entera, era de 6,8 y de 6,7, respectivamente.
Se utilizó un análisis rápido de la técnica de impedancia bacteriana (RAPID - [del inglés, Rapid Analysis of Bacterial Impedance Tecnique] -)(Don Whitley Scientific, West Yorkshire, UK), con objeto de realizar ensayos con la leche descremada y leche UHT entera, durante un transcurso de tiempo de 24 horas, a una temperatura de 37ºC.
Los experimentos, se realizaron utilizando las 11 cepas listadas de la totalidad de las seis especies del grupo de Johnson A y B, incluyendo la cepa del tipo de L. johnsonii ATCC 33200 y L. johnsonii La 1 (NCC 533), con objeto de determinar sus requerimientos nutricionales en la leche. Los resultados obtenidos, condujeron a la identificación de algunos productos químicos, capaces de producir los efectos positivos de extracto de levadura y otras substancias de composición químicamente indefinida en el crecimiento bacteriano, en la leche.
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Las cepas investigadas demostraron no ser aptas para crecer en ambas, leche descremada al 10% y leche UHT de nata entera. Los resultados, recopilados en la tabla 1, pera L. johnsonii, indican el hecho de que, acontecía una moderada acidificación de este medio natural, después de un tiempo de incubación de 24 horas, dando como resultado un incremento logarítmico de menos de 1, de los números finales de células viables, incluso si la incubación se realizaba bajo condiciones anaeróbicas. Se observó el mismo comportamiento, en ambas, la leche descremada y la leche UHT entera, también para los tipos de cepas de L. gasseri, L. amylovorus, L. crispatus, L. acidophilus y L. gallinarum.
La suplementación de la leche descremada con un 1% volumen/volumen de extracto de levadura (Adsa, Italia), dio como resultado una mejora de un logaritmo de 2, en el número de células viables. Este resultado, pudo confirmarse utilizando leche UHT de nata entera. Después de un tiempo de 24 horas de incubación, se obtuvo un valor pH final de 4,0, con la adición de extracto de levadura (tabla 1).
La concentración final de extracto de levadura, requerida para un crecimiento bacteriano óptimo, variaba dentro de unos porcentajes comprendidos entre un 0,1 y un 1,0% volumen/volumen. Pudo observarse el desarrollo de desviaciones o ausencia del sabor, y cambios de color, en los productos lácteos fermentados, suplementados con esta substancia.
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TABLA 1
1
Se procedió a añadir una mezcla de 19 aminoácidos (alanina, glicina, histidina, lisina, fenilalanina, prolina, serina, treonina, cisteína, arginina, ácido aspártico, asparagina, ácido glutámico, isoleucina, leucina, metionina, tirosina, triptófano y valina), a leche descremada (concentración final 0,05 g/l, volumen/volumen, de cada aminoácido), produciendo un efecto positivo en el desarrollo de L. johnsonii, el cual era casi comparable a los niveles de acidificación, después de la adición de extracto de levadura. Se midió un valor final de pH de 4,1, después de la suplementación de los aminoácidos, pero, el recuento de células, no era todavía satisfactorio (4 x 10E + 0,8 cfu/ml).
Con objeto de determinar los aminoácidos que tenían un rol interpretativo esencial para el crecimiento de L. johnsonii, en la leche, se procedió a aplicar la "técnica de omisión" (Reiter, B. & Oram J.D., J. Dairy Res, 29 (1962), 63 - 77), mediante el cultivo de la cepa ATCC 33200^{T}, en leche descremada, añadiendo cuatro ribonucleósidos + sulfato ferroso (control positivo), suplementado con la mezcla de 19 aminoácidos descrita anteriormente, arriba, desprovista de un componente particular, en cada momento dado. El análisis rápido de la técnica de la impedancia bacteriana (RABIT), permitió la identificación de cuatro aminoácidos (cisteína, alanina, serina e isoleucina), que mostraron unos resultados excelentes. Se pensó que, los tres últimos, eran estimulantes para la cepa sometida a test de ensayo, cuando se añadían de una forma exógena, a la leche.
El rol interpretativo mayor, entre los aminoácidos identificados, se atribuyó a la cisteína, confirmando el hecho de que, esta ausencia de cisteína o cistina, en la leche, podía afectar negativamente el desarrollo bacteriano. El rol interpretativo de los grupos SH, parece no ser completamente reemplazable mediante anaerobiosis. La ausencia de oxígeno realizada mediante la incubación anaeróbica de los cultivos de L. johnsonii, no permitieron el logro de los mismos resultados de crecimiento, obtenidos cuando se procedió a suplementar la cisteína a la leche de nata entera.
La medición del valor pH, reveló un valor pH de 4,3, en ausencia de cisteína, bajo condiciones anaeróbicas, frente a un valor pH de 3,9, obtenido en presencia de este compuesto, bajo condiciones aeróbicas. No obstante, la retirada de la cisteína, proporcionó, como resultado, una pérdida más significativa de los números viables de células, en un entorno medioambiental aeróbico, que en un entorno medioambiental anaeróbico. Cuando se procedió a cultivar L. Johnsonii bajo condiciones aeróbicas, una solución de ácido tioglicólico (concentración final 0,5% volumen/volumen), reveló su capacidad para sustituir a la cisteína, dando como resultado unos altos recuentos de células, de un valor mayor de 1,0 x 10 E + 0,9 cfu/ml.
A pesar de las acciones estimulantes debidas a los cuatro aminoácidos anteriormente citados, arriba (cisteína, alanina, serina e isoleucina), se observó un inesperado efecto negativo, para la totalidad de los otros 15 aminoácidos (para un ejemplo, véase la figura 3).
TABLA 2
2
Se obtuvieron unos resultados semejantes, para otras cepas, por ejemplo, Lb. Johnsonii ATCC 33200T.
TABLA 1
3
Se obtuvieron unos resultados semejantes, para otras cepas.

Claims (8)

1. Un medio de cultivo para el crecimiento de lactobacilos, que comprende un base de derivado lácteo, caracterizado por el hecho de que, se procede a añadir por lo menos cuatro aminoácidos, ribonucléósidos, y hierro, en una cantidad suficiente, como para fomentar el crecimiento de Lactobacilli en su seno, en donde, el medio, comprende hierro, en una cantidad correspondiente a un valor que se encuentra comprendido dentro de unos márgenes que van de 10 a 200 mg/l, y en donde, no se encuentran contenidos extracto de levadura o peptona.
2. El medio, según la reivindicación 1, en donde, la cantidad de ribonucléosidos, es la correspondiente a un valor comprendido dentro de unos márgenes que van desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 500 mg/l, de una forma preferible, desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 100 mg/l.
3. El medio, según la reivindicación 1 ó la reivindicación 2, en donde, los ribonucleósidos, son adenosina o guanosina.
4. El medio, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, los aminoácidos añadidos son, de una forma preferible, cisteína, serina e isoleucina, en una cantidad correspondiente a un valor comprendido dentro de unos márgenes que van desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 200 mg/l, de una forma preferible, desde aproximadamente 50 hasta aproximadamente 100 mg/l, de leche.
5. El medio, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, el cual contiene compuestos que proporcionan una actividad reducida.
6. El medio, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el medio que proporciona una actividad reducida, se selecciona de entre el grupo consistente en cisteína, ácido tioglicólico, ácido ascórbico, o mezclas de entre éstos.
7. El uso de un medio, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, para cultivar lactobacilli, pertenecientes al grupo de Johnson A y B.
8. Uso de un medio, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, para la producción de productos lácteos fermentados.
ES99108717T 1999-04-30 1999-04-30 Crecimiento mejorado de las bacterias del acido lactico en la leche. Expired - Lifetime ES2226228T5 (es)

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