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Lactosuero, sustrato económico para “cultivar” probióticos

El mundo es cada vez más consciente de los beneficios de los microorganismos probióticos, los cuales, consumidos regularmente, mejoran la digestión, combaten la acidez estomacal, previenen enfermedades gastrointestinales y estimulan el sistema inmunológico.

La profesora Sneyder Rodríguez Barona, del grupo de investigación “Bacterias ácido lácticas y sus aplicaciones biotecnológicas industriales”, de la Universidad Nacional de Colombia (UN) Sedes Manizales y Palmira, afirma que “a pesar del auge de los probióticos, su producción en el país todavía es costosa”.

En la actualidad estos se obtienen a través de medios de cultivo comerciales, como por ejemplo el MRS (desarrollado en 1960 por los investigadores De Man J. C., Rogosa M. y Sharpe Elisabeth), el cual facilita el adecuado desarrollo de bacterias ácido lácticas (BAL) probióticas. Sin embargo un kilo de este sustrato cuesta unos 500.000 pesos.

Pensando justamente en ahorrar costos en esta materia prima –esencial en la industria alimenticia y farmacéutica–, en diversas investigaciones se han evaluado sustratos para el crecimiento de bacterias probióticas a base de leche y leche descremada suplementada, pero hasta el momento no se ha encontrado una alternativa que proporcione altos rendimientos de biomasa probiótica y que además compense los parámetros de rentabilidad y sostenibilidad.

Este reto se convirtió en una oportunidad para la bacterióloga Mónica del Rosario Torres Rodelo, magíster en Ingeniería Química de la UN Sede Manizales, quien encontró una alternativa con mucho potencial en el lactosuero, residuo de la industria láctea que no cuenta con un óptimo sistema de disposición.

Según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), el sector lácteo es uno de los mayores contaminantes del agua, especialmente en la elaboración de quesos. El 90 % de la fase acuosa de la leche utilizada es eliminada como lactosuero.

Por eso con esta investigación la industria lechera puede impulsar iniciativas más sostenibles y de paso evitar sanciones por arrojar este tipo de residuos a vertederos y aguas corrientes, como lo establece la Resolución 2997 de 2017 que dispone los procedimientos del manejo de estos.

Medio de cultivo pionero y económico

La investigadora escogió el suero lácteo de vaca porque además de lactosa contiene minerales como calcio y fósforo, esenciales en el crecimiento de BAL probióticas.

Al respecto, es importante destacar que la producción de biomasa bacteriana a partir de sustratos naturales es una alternativa para aprovechar los recursos naturales, ya que contribuye a la diversificación y proporciona valor agregado a los recursos agroindustriales, en este caso en las zonas lecheras del país, aunque también se han adelantado experiencias similares con residuos de caña de azúcar o mucilago de café.

Para favorecer una mayor producción de células (biomasa) y su carácter probiótico, en la investigación de la magíster Torres se suplementó el sustrato –o sea el lactosuero– con dos nutrientes: un extracto de levadura, y una mezcla de minerales e inulina como agente prebiótico. Estos últimos son compuestos que el organismo no puede digerir, pero que tienen un efecto fisiológico en el intestino al estimular, de manera selectiva, el crecimiento y la actividad de las bacterias beneficiosas.

El lactosuero empleado en los ensayos se sometió a un proceso especial de acondicionamiento, hasta dejarlo apto para ser utilizado. Se emplearon 54,6 g del polvo disueltos en un 1 L de agua destilada, con mezclas de inulina y extracto de levadura; después se llevó a un tratamiento térmico con agitación suave y se dejó reposar media hora. Luego se sometió a un proceso de centrifugación a 5.500 revoluciones por minuto (rpm) durante 15 minutos, y por último se esterilizó en autoclave y se sembró (inoculó) con el microorganismo probiótico de interés para así iniciar una especie de “cosecha” o producción en masa.

En una segunda parte de la investigación se hizo un diseño experimental, que consistió en encontrar las concentraciones adecuadas para desarrollar a bajo costo comunidades de microorganismos en el cultivo o sustrato de lactosuero suplementado y así obtener una biomasa probiótica, materia prima de productos lácteos, cárnicos, agroindustriales, cosméticos y farmacéuticos.

La evaluación del crecimiento y la producción del medio formulado se realizó con las bacterias lácticas probióticas Lactobacillus casei ATCC 393 –que estimula el sistema inmune, tiene efecto antimicrobiano, disminuye el colesterol y las diarreas por infecciones gastrointestinales– y la bacteria Lactobacillus rhamnosus ATCC 9469, que previene las diarreas asociadas con el uso de antibióticos y disminuye la incidencia de infecciones gastrointestinales, entre otros beneficios.

Igual rendimiento que el comercial

La investigadora Torres detalla que para cada microorganismo se determinó la relación C:N (inulina: extracto de levadura), es decir las cantidades óptimas para producir mayor cantidad de biomasa.

Con ello se obtuvo: para L. casei, un rendimiento de biomasa de 14,06 LOG unidades formadores de colonia por mililitro (UFC/mL), y con el medio comercial MRS un crecimiento de 14,20 LOG UFC/mL.

Un resultado similar se alcanzó para la producción de la bacteria L. rhamnosus con un rendimiento de biomasa de 12,54 LOG UFC/mL, y con el medio comercial MRS como control un crecimiento de 12,60 LOG UFC/mL, con el formidable resultado de que se obtiene la misma cantidad usando cualquiera de los dos medios de cultivo.

La investigación, adelantada en el Laboratorio de Ciencias de los Alimentos de la UN Sede Manizales, permitió –en cerca de 24 horas y a 37 oC en promedio– obtener biomasa probiótica, controlando aspectos como pH, nitrógeno, proteína, cenizas, densidad, glucosa, lactosa y ácido láctico.

 

Bacterias empaquetadas o encapsuladas con el lactosuero. Foto: Mónica del Rosario Torres Rodelo.

 

Otro de los aportes del trabajo de la magíster es que logró encapsular y estabilizar la biomasa probiótica con secado por aspersión –técnica ampliamente utilizada en la industria de alimentos y agroalimentaria–, mediante el cual se obtiene un producto en polvo a partir de un material líquido concentrado, que hará posible conservarlo por más tiempo.

Los aportes realizados por este trabajo permitirán que el lactosuero pase de ser considerado como un desecho, a convertirse en un aliado para la creciente industria mundial de los alimentos funcionales, en la cual los alimentos probióticos representan el 70 % del mercado. 

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