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Evaluación tecnológica del proceso de obtención de biomasa de microorganismos probióticos en medio de cultivo formulado con suero lácteo suplementado

Torres Rodelo, Mónica del Rosario (2018) Evaluación tecnológica del proceso de obtención de biomasa de microorganismos probióticos en medio de cultivo formulado con suero lácteo suplementado. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia - Sede Manizales.

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Resumen

Los probióticos son microorganismos vivos que, administrados a través de los alimentos en cantidades adecuadas, ejercen una acción benéfica sobre la salud del huésped. Algunas bacterias ácido lácticas (BAL) son probióticas, estas han sido ampliamente utilizadas en diferentes sectores como el farmacéutico, agroindustrial y alimenticio por su carácter funcional. La implementación de procesos industriales con las BAL requiere de la alta disponibilidad de biomasa de microorganismos viables y fisiológicamente estables, no obstante, para desarrollar procesos a escala industrial se requieren medios de cultivos que sean asequibles y económicos. Las bacterias ácido lácticas son exigentes en cultivo, requieren de nutrientes esenciales como el carbono, nitrógeno y de otros elementos necesarios para su crecimiento; el medio comercial sugerido es el MRS propuesto por De Man, Rogosa y Sharpe en 1960, sin embargo, en la producción a nivel industrial de biomasa probiótica, el medio MRS no resulta rentable, por lo que surge la necesidad de buscar otras fuentes económicas de materia prima para la producción de lactobacilos. Considerando la calidad nutricional del lactosuero, se planteó su aplicación como alternativa para el crecimiento de bacterias ácido lácticas. El uso del lactosuero suplementado con agentes que estimulen el crecimiento y actividad fisiológica de los probióticos, se convierte en una alternativa tecnológicamente factible para la generación de biomasa láctica. El presente trabajo de investigación tiene como objetivo evaluar el crecimiento de las bacterias lácticas probióticas (Lactobacillus casei ATCC 393 y Lactobacillus rhamnosus ATCC 9469) en un medio formulado con suero lácteo suplementado. Para el logro de este objetivo se evaluó comparativamente el crecimiento de las cepas en caldo MRS y suero lácteo suplementado con extracto de levadura, fibra prebiótica, y una mezcla prediseñada de minerales y micronutrientes. Con base en estos resultados se formuló un medio de cultivo a base de lactosuero y se evaluó su desempeño respecto al MRS, considerando el rendimiento en biomasa como parámetro de respuesta. Se calcularon en todos los casos, los parámetros cinéticos de crecimiento considerando el modelo de Gompertz. Finalmente se evaluó el secado por aspersión como método de estabilización de la biomasa obtenida. Los resultados fueron evaluados estadísticamente mediante el programa de Statgraphics Centurion 16.0 (Statpoin Technologies) y con el programa de Microsoft Office Excel 2007. El ajuste cinético para el Lactobacillus casei se logró con un óptimo mediante la relación inulina con 2,80 g/L y extracto de levadura 4,30 g/L, con una velocidad de μ: 0,96 h1 R 2 0,99 rendimiento de biomasa de 14,06 LOG UFC/mL utilizando al medio comercial MRS como control con un crecimiento de 14,20 LOG UFC/mL. El ajuste cinético para el Lactobacillus rhamnosus se optimizó mediante la relación inulina con 2,0 g/L y extracto de levadura 4,90 g/L, con una velocidad de μ: 0,74 h-1, R 2 0,98 rendimientos de biomasa de 12,54 LOG UFC/mL utilizando al medio comercial MRS como control con un crecimiento de 12,60 LOG UFC/mL. La biomasa obtenida se logró estabilizar mediante el secado por aspersión empleando como material pared lactosuero desproteinizado con mezclas de maltodextrina e inulina en proporción 50:50 p/p de esta manera se alcanzó una viabilidad de 84,10 % tras el tratamiento en las condiciones establecidas y una estabilidad de la biomasa de 83,01%, a 28 días de almacenamiento a temperatura de refrigeración, Abstract: Probiotics are live microorganisms that, administered through food in adequate amounts, exert a beneficial effect on the health of the host. Some lactic acid bacteria (BAL) are probiotic; these have been widely used in different sectors such as pharmaceutical, agroindustrial and food for their functional nature. The implementation of industrial processes with BAL requires the high availability of biomass of viable and physiologically stable microorganisms; however, to develop processes on an industrial scale, culture media that are affordable and economical are required. Lactic acid bacteria are demanding in culture, they require essential nutrients such as carbon, nitrogen and other elements necessary for their growth; the suggested commercial medium is the MRS proposed by De Man, Rogosa and Sharpe in 1960, however in the industrial production of probiotic biomass, the MRS medium is not profitable, so the need arises to look for other economic sources of matter premium for the production of lactobacilli. Considering the nutritional quality of the whey, its application was proposed as an alternative for the growth of lactic acid bacteria. The use of whey supplemented with agents that stimulate the growth and physiological activity of probiotics, becomes a technologically feasible alternative for the generation of lactic biomass. The objective of this research work is to evaluate the growth of probiotic lactic acid bacteria (Lactobacillus casei ATCC 393 and Lactobacillus rhamnosus ATCC 9469) in a medium formulated with supplemented milk serum. To achieve this objective, the growth of strains in MRS broth and milk serum supplemented with yeast extract, prebiotic fiber, and a pre-engineered mixture of minerals and micronutrients was evaluated comparatively. Based on these results, a whey-based culture medium was formulated and its performance with respect to the MRS was evaluated, considering the biomass yield as response parameters. The kinetic parameters of growth were calculated in all cases considering the Gompertz model. Finally, spray drying was evaluated as a method of stabilization of the biomass obtained. The results were statistically evaluated through the Statgraphics Centurion 16.0 program (Statpoin Technologies) and the Microsoft Office Excel 2007 program. The kinetic fit for the Lactobacillus casei was achieved with an optimal ratio of 2.80 g / L inulin and 4.30 g / L yeast extract, with a speed of μ: 0.96 h-1 R2 0.99 biomass yield of 14.06 LOG UFC / mL using the commercial medium MRS as control with a growth of 14.20 LOG UFC / mL. The kinetic adjustment for Lactobacillus rhamnosus was optimized by the inulin ratio with 2.0 g / L and yeast extract 4.90 g / L, with a speed of μ: 0.74 h-1, R2 0.98 yields of biomass of 12,54 LOG UFC / mL using the commercial medium MRS as control with a growth of 12,60 LOG UFC / mL. The biomass obtained was stabilized by spray drying with a deproteinized whey-based composite wall material with maltodextrin and inulin mixtures in a 50:50 w / w ratio, thus achieving a viability of 84.1% after treatment under the established conditions and a stability of the biomass of 83.01%, 28 days of storage at refrigeration temperature

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Rodriguez Barona, Sneyder and Higuita Vásquez, Juan Carlos
Información adicional:Trabajo de investigación presentado como requisito parcial para optar al título de: Magister en Ingeniería Química. -- Línea de Investigación: Alimentos Funcionales.
Palabras clave:Probióticos,, prebióticos, biomasa,, lactosuero, Lactobacillus casei ATCC 393, Lactobacillus rhamnosus GG, Probiotics, prebiotics, biomass,, whey, Lactobacillus casei ATCC 393, Lactobacillus rhamnosus GG
Temática:5 Ciencias naturales y matemáticas / Science > 57 Ciencias de la vida; Biología / Life sciences; biology
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 66 Ingeniería química y Tecnologías relacionadas/ Chemical engineering
Unidad administrativa:Sede Manizales > Facultad de Ingeniería y Arquitectura > Departamento de Ingeniería Química
Código ID:71507
Enviado por : EVALUACIÓN MONICA DEL ROSARIO TORRES RODELO
Enviado el día :28 Febrero 2019 20:17
Ultima modificación:28 Febrero 2019 20:17
Ultima modificación:28 Febrero 2019 20:17
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