Resumen de Elaboración de un alimento funcional obtenido mediante fermentación láctica de un sustrato a base de avena
RESUMEN Durante las últimas décadas se ha producido un crecimiento acelerado en la obtención de productos que satisfagan las necesidades nutricionales, tecnológicas y de calidad demandados por los consumidores. Los ingredientes y componentes que confieren esta propiedad saludable al alimento que los contiene son los responsables de la aparición, ya en el año 2000, del concepto de alimento funcional. Dentro del grupo de los alimentos funcionales se encuentran los alimentos probióticos, los prebióticos y los que engloban conjuntamente a los dos anteriores, los simbióticos.
La gama de productos probióticos que existen en el mercado es bastante amplia y la mayoría engloba a productos lácteos fermentados, o lácteos en general. Por esta razón, la industria de los alimentos funcionales está buscando la diversificación para obtención de productos basados en otras matrices alimentarias, y los cereales se han propuesto como matriz de fermentación. Dentro del grupo de los cereales cabe destacar la avena por ser uno de los más completos gracias a sus cualidades nutritivas y energéticas.
Las bacterias probióticas son utilizadas en los alimentos por su capacidad de producir un efecto beneficioso sobre una o varias funciones del organismo. Para desarrollar sus efectos beneficiosos, los microorganismos probióticos deben ser ingeridos a concentraciones de 107-108 UFC/gramo de producto. Las bacterias pertenecientes a los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium son consideradas los principales microorganismos probióticos, y para desarrollar sus efectos beneficios en el intestino, estas bacterias tienen que ser capaces de sobrevivir al tránsito gastrointestinal.
Cuando las bacterias probióticas intervienen activamente en la fermentación, los aspectos de composición de la matriz a fermentar y de las interacciones de esa matriz con los microorganismos hay que tenerlos en consideración. Los probióticos deben de mantener una elevada tasa de de crecimiento y que las tasas de acidificación sean las idóneas para reducir los tiempos de fermentación y asegurar la viabilidad de las cepas beneficiosas.
Es importante estudiar la eficacia desde el punto de vista prebiótico y/o probiótico de los productos fermentados sobre la flora colónica humana. La avena presenta potenciales efectos metabólicos importantes en los humanos proporcionando una fuente de carbono y de energía a la flora colónica. Los principales sustratos para la fermentación son los carbohidratos que se rompen por la acción de la microbiota intestinal cuando éstos alcanzan el intestino grueso y este proceso metabólico resulta en la producción de gas y ácidos grasos de cadena corta (SCFA), principalmente acetato, propionato y butirato, además de ácido láctico. Los SCFA son absorbidos en el colon estimulando la absorción de agua y sales, ejerciendo un efecto en el crecimiento de células epiteliales. Además, el pH resultante de la producción de SCFA crea un ambiente que puede prevenir el crecimiento de bacterias patógenas. La fermentabilidad de los carbohidratos no digeribles y la producción de SCFA puede ser estudiada in vitro en sistemas de cultivo (batch cultures) utilizando bacterias fecales.
Al margen del posible efecto beneficioso de un alimento funcional, la aceptabilidad de una nueva formulación está fuertemente determinada por sus características sensoriales. Si el objetivo final es la obtención de un producto fermentado funcional de base de cereal sería conveniente someter al producto final a un panel de catadores para determinar su aceptabilidad desde el punto de vista organoléptico y sensorial.
El objetivo de esta Tesis Doctoral fue estudiar el desarrollo de un producto funcional fermentado a partir de un preparado de avena por la acción de bacterias ácido lácticas potencialmente probióticas.
El estudio de la aptitud probiótica de las cepas bacterianas fue el criterio de selección elegido para determinar qué microorganismos presentaron las mejores características para ser incluidos en un alimento fermentado potencialmente probiótico. Para ello se eligieron inicialmente seis microorganismos: Lactobacillus plantarum, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus delbrueckii y Bifidobacterium breve.
Tras la selección, se realizó una validación tecnológica para su posible aplicación en la matriz con base cereal, se estudió su influencia en la flora colónica y posteriormente se elaboró el producto final.
Tras la caracterización probiótica (resistencia a un simulante gástrico y a las sales biliares, análisis de la actividad β- galactosidasa y la actividad antimicrobiana), se realizó la caracterización tecnológica (seguimiento de las fermentaciones del sustrato de avena, con cultivos individuales y co-cultivos), desde el punto de vista microbiológico y físico-químico. Se estudió la evolución del pH del medio de fermentación, el consumo de algunos azúcares y la producción de ácidos orgánicos y compuestos aromáticos.
La acción que cada uno de los distintos productos fermentados obtenidos pudiera ejercer sobre la microbiota fecal se evaluó en sistemas modelo (batch culture) mediante la técnica de Hibridación In Situ fluorescente (FISH). Al mismo tiempo, se analizaron los ácidos grasos de cadena corta (SCFA) producidos por parte de la microbiota fecal.
En función de los resultados obtenidos se seleccionó el microorganismo/s más adecuado con el que elaborar el producto final, que fue L. plantarum. Dicho producto se examinó por un panel de catadores y se concluyó en la necesidad de mejorar la formulación. Para ello se suplementó el sustrato de avena fermentado con pulpa de fresa y sacarosa para la aceptación del producto. Se elaboró una ficha técnica del alimento simbiótico elaborado y se estudió el posible nicho de mercado del mismo.
Las conclusiones más importantes obtenidas fueron que:
• De no existir otros factores que pudieran modificar el comportamiento microbiano in vivo, considerando la resistencia conjunta al tracto gastrointestinal (resistencia al simulante gástrico y a las sales biliares secretadas en el intestino), L. plantarum es el microorganismo más resistente de todos los estudiados, seguido por L. acidophilus y L. casei, que muestran una tolerancia similar entre sí.
• Los estudios llevados a cabo en medios de laboratorio demuestran que un valor de pH inicial de 6,4 es adecuado para permitir el crecimiento de L. plantarum, L. acidophilus y S. thermophilus, por lo que no sería necesario realizar ninguna corrección del pH a la hora de elaborar el producto fermentado a base de avena. Valores más ácidos no resultan adecuados para S. thermophilus y valores más alcalinos no lo son para L. acidophilus, en comparación al resto de condiciones experimentales. Las condiciones de anaerobiosis serían adecuadas para llevar a cabo la fermentación con los tres microorganismos seleccionados.
• El sustrato cereal (solución de avena al 4% p/v) permite el crecimiento de los tres microorganismos, siendo L. plantarum el que alcanza mayores recuentos tras 24 horas de fermentación (5,8x107 UFC/ mL). En todos los casos se consigue un descenso del pH hasta valores de 4,7, aproximadamente.
• El co-cultivo formado por L. plantarum y S. thermophilus aporta beneficios respecto a los recuentos máximos alcanzados de S. thermophilus y la velocidad de acidificación del sustrato, aunque no aporta grandes mejoras respecto a la fermentación con L. plantarum solo.
• La adición de muestras del sustrato de avena en un sistema in vitro para el estudio de la evolución de la microbiota colónica provoca un incremento selectivo en la población de bifidobacterias y un aumento en la cantidad de ácidos orgánicos producidos por la microbiota (ácidos grasos de cadena corta y especialmente ácido acético). Ambos efectos se mantienen tras la fermentación del sustrato de avena con cualquiera de los cultivos estudiados.
• El sustrato cereal fermentado con L. plantarum durante 24 horas presenta una baja aceptación en los análisis sensoriales. A partir de este producto fermentado base se ha desarrollado una formulación organolépticamente atractiva suplementándolo con pulpa de fresa y sacarosa., que muestra una buena aceptación por parte del panel de cata, y que permite el mantenimiento de la viabilidad de L. plantarum por encima de 107 UFC/mL a lo largo de tres semanas de almacenamiento en refrigeración
