Modelling the response to continuous speech

El aislamiento de nuevas cepas probióticas para su aplicación en productos alimentarios requiere una evaluación completa de aquellas características que pueden afectar a su seguridad: propiedades intrínsecas de la cepa (propiedades enzimáticas y metabólicas), farmacocinética (supervivencia, actividad en el intestino, relación dosis – respuesta, etc.) e interacciones entre la cepa y el hospedador. Mientras que las propiedades farmacocinéticas van a estar más relacionadas con la estabilidad de la cepa, las otras dos hacen referencia a la seguridad de la misma (Salminen et al., 1998). Aunque son muchas las propiedades beneficiosas de los microorganismos probióticos, es requisito indispensable que su administración no suponga algún riesgo para la salud del consumidor. Un gran número de cepas de Lactobacillus y Bifidobacterium tienen status GRAS (Generally Recognized as Safe) y a otras que han sido empleadas tradicionalmente en los alimentos se las considera Microorganismos de Grado Alimentario (MGA), seguros por su ausencia de efectos adversos documentada a lo largo de la historia o por su presencia en la microbiota gastrointestinal humana endógena (Holzapfel et al., 1998; Del Piano et al., 2006). El criterio más estudiado a la hora de seleccionar un microorganismo probiótico es la ausencia de resistencia antibiótica adquirida y, por tanto, transmisible a otros microorganismos.

Los criterios de selección de cepas probióticas candidatas para ser incorporadas en alimentos se fundamentan principalmente en sus propiedades tecnológicas, quedando fuera una gran cantidad de cepas con propiedades prometedoras para la salud pero que no satisfacen los requisitos tecnológicos necesarios (Ross et al, 2005; Lacroix y Yildirim, 2007).

En la Tabla I.5. se detalla una lista de propiedades de probióticos desde la perspectiva tanto tecnológica como funcional. La evaluación inicial de las cepas para su utilización como cultivos probióticos mediante ensayos tales como la tolerancia al ácido y la bilis, puede proporcionar información útil para la predicción de su desempeño durante el tránsito gástrico. La selección de cepas basada en la tolerancia a determinadas tensiones, tales como ácido y calor, también pueden ser predictores útiles de desempeño tecnológico en alimentos fermentados y deshidratados. (Ross et al., 2005).

Tabla I.5. Propiedades tecnológicas deseables de los probióticos (Ross et al., 2005)

Rasgo Fisiológico

Tolerancia al oxígeno Tolerancia a ácidos Tolerancia a la bilis Tolerancia al calor

Capacidad para desarrollar en leche o medios lácteos Capacidad para metabolizar prebióticos

Desde un punto de vista tecnológico, resulta conveniente que los probióticos sean capaces de desarrollarse en medios de crecimiento a base de leche. Por otro lado, es necesario que la cepa probiótica sea estable en las matrices alimentarias para poder garantizar su eficacia y su capacidad para inducir en el hospedador los efectos beneficiosos una vez que se encuentra en la formulación final. Para ello, los cultivos probióticos deben ser capaces de soportar las condiciones de procesamiento, retener sus propiedades tras el tratamiento y sobrevivir en cantidad suficiente durante el almacenamiento. Además, la presencia del cultivo probiótico en el alimento no debe

perjudicar la calidad del producto ni alterar sus propiedades sensoriales. (Del Piano et al., 2006).

Muchos son los factores que pueden afectar la estabilidad, viabilidad y funcionalidad de los probióticos, tales como la acidez del producto, disponibilidad de nutrientes, presencia de oxígeno debido a la permeabilidad del envase, presión osmótica, producción de peróxido de hidrógeno, temperatura de almacenamiento y posible interacción con otras especies microbianas (Figura I.1). Por estos motivos, las condiciones bajo las cuales los productos que contienen probióticos son procesados y almacenados deben estar muy bien definidas y controladas, a fin de optimizar la viabilidad y funcionalidad de la cepa en el producto final.

Los microorganismos probióticos de las especies Lactobacillus y Bifidobacterium son los más utilizados en alimentos para consumo humano, debido a los beneficios a la salud asociados con su ingesta. Estos microorganismos son considerados seguros (GRAS), tolerantes frente al ácido y la bilis, y capaces de adherirse a las células intestinales.

Figura I.1. Diversos tipos de estrés que afectan a los cultivos starter y probióticos durante la producción industrial.

A fin de proporcionar un efecto terapéutico los alimentos probióticos deben contener una concentración crítica de bacterias viables por gramo de producto (Ross et al., 2005). Los estudios con células no viables o células-componentes de cepas probióticas también mostraron efectos positivos sobre la salud o efectos inmuno-moduladores (Salminen et al., 1999; Lammers et al., 2003). Sin embargo, el nivel promedio recomendado de bacterias probióticas viables se sugiere que sea al menos de 107 UFC/g o ml. de producto en el momento del consumo (Corcoran et al., 2008; Talwalkar et al., 2004; Shah, 2000). Otro aspecto a considerar es la regularidad en el consumo de cantidades suficientes del producto alimenticio probiótico a fin de conseguir la "dosis" correspondiente de bacterias vivas en el intestino. Posiblemente dicha dosis se vea modificada en un futuro próximo debido al aumento del conocimiento acerca de la supervivencia de las cepas durante el tránsito gastrointestinal y el efecto terapéutico específico de cada cepa (Champagne et al., 2005). Conseguir un número suficiente de

P ro d ucció n de starter Ap licació n en p rod u cto procesam iento secado congelam iento

alm acenam iento

D istrib u ción g astro in testinal P ro d ucció n de starter Ap licació n en p rod u cto procesam iento secado congelam iento

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D istrib u ción g astro in testinal

células viables de probióticos al momento del consumo y en el lugar de destino, sigue siendo un desafío para la industria alimentaria. En consecuencia, es necesario abordar diferentes aspectos tecnológicos relativos al desarrollo de alimentos probióticos. En la Figura I.2. se enumeran para cada una de las etapas del sistema (fermentación, procesamiento downstream, incorporación al alimento y tránsito gastrointestinal) los aspectos más preponderantes sobre el nivel de células viables en los productos y su actividad en el lugar de destino.

• Composición del medio de crecimiento

• Sub-productos tóxicos (ej. Ácidos orgánicos. Peróxido de hidrógeno)

• Oxígeno disuelto

• Masa celular final

• Stress mecánico • Composición del medio de freezado y secado • Condiciones de temperatura extrema (secado spray, liofilización)

• Stress por oxígeno

• Deshidratación celular

• Acidez del alimento carrier

• Stress por oxígeno

• Competencia con otros organismos en el producto • Temperaura • Contenido de humedad • Condiciones ácidas en el estómago • Actividad enzimática • Composición del ambiente (ej presencia de azúcares fermentables) • Sales biliares en el intestino delgado

Figura I.2. Principales factores de stress que afectan la viabilidad de los probióticos desde la producción al tracto gastrointestinal (Lacroix y Yildirim, 2007)

El incremento de alimentos funcionales en el mercado genera un aumento en la demanda por parte de las industrias alimentarias, lo que obliga a desarrollar y probar nuevas tecnologías que permitan un alto rendimiento de células viables en la producción a gran escala. Los inconvenientes más importantes en la propagación y durante el proceso de escalado de numerosas cepas de origen intestinal son la sensibilidad al oxígeno y a las condiciones ácidas. Las tecnologías como la microencapsulación, que garantizan la actividad probiótica y la estabilidad en los productos alimenticios, son de máximo interés. Por lo tanto, la selección de cepas

Fermentación Proceso Downstream Incorporación al alimento Tracto Gastrointestinal

adecuadas y la mejora de las tecnologías para la producción de probióticos resultan cruciales en el desarrollo de nuevos productos alimenticios probióticos.