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Revista chilena de nutrición

versión On-line ISSN 0717-7518

Rev. chil. nutr. v.34 n.2 Santiago jun. 2007

http://dx.doi.org/10.4067/S0717-75182007000200008 

 

Rev Chil Nutr Vol. 34, Nº2, Junio 2007 págs: 157-163

ARTÍCULOS ORIGINALES

 

SOBREVIVRENCIA DE MICROORGANISMOS PROBIÓTICOS EN HELADO BATIDO LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS Y BIFIDOBACTERIUM LACTIS EN HELADO BATIDO

SURVIVAL OF PROBIOTIC MICROORGANISMS LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS AND BIFIDOBACTERIUM LACTIS IN WHIPPED ICE CREAM

 

Alejandro Corrales (1), Marjorie Henderson (2), Ileana Morales (3)

(1) Asesoría en Alimentos de Nicaragua S.A., Nicaragua.
(2) Centro Nacional de Ciencia y Tecnología de Alimentos (CITA), Departamento de Investigación en Lácteos. San José de Costa Rica.
(3) Centro Nacional de Ciencia y Tecnología de Alimentos (CITA), Departamento de Investigación en Vida Útil de Alimentos, San José de Costa Rica.

Dirección para correspondencia


ABSTRACT

Behavior of Bifidobacterium lactis BB-12 and Lactobacillus acidophilus LA-5 (Chr-Hansen) was studied during manufacture and storage of whipped ice cream. The effects of adding these bacteria on the product's flavor and cost were also evaluated. From each microorganism, 2-6 x 107 CFU/g were inoculated immediately before the mixing and freezing process. Mixture was then whipped to obtain 80-90% overrun, and then hardened at -30 to -25 °C. The product was stored for 85 days. Plate count of both probiotics was evaluated during manufacture and storage of the product. A significant population decrease (p<0,05) was found for Lactobacillus acidophilus LA-5 during the mixing and freezing process, and for both microorganisms after the complete process. Functional shelf life (plate counts higher than 106 CFU/g) was found to be 90 days. The addition of probiotic microorganisms did not significantly change the flavour of the product (p>0,05), but a 28% increase in variable costs was calculated. According to these results, the addition of Bifidobacterium lactis BB-12 and Lactobacillus acidophilus LA-5 to whipped ice cream provides an efficient way for the incorporation of probiotic microorganisms in the Costa Rican diet.

Key words: Probiotics, whipped ice cream, shelf life, survival.

RESUMEN

Se determinó el comportamiento de cepas de Bifidobacterium lactis BB-12 y Lactobacillus acidophilus LA-5, Chr-Hansen, durante la elaboración y almacenamiento de un helado batido. Además se estudió el efecto de la adición de estos microorganismos en el sabor y el costo del helado. Se inocularon de 2 x 107 a 6 x 107 UFC/g de cada uno de los microorganismos probióticos inmediatamente antes de la operación de batido-congelado (de un proceso estándar). Posteriormente la mezcla fue batida hasta 80-90% aireamiento, empacada en recipientes de 70 g, congelada entre -30 ºC y -25 ºC y almacenada a esa temperatura por un periodo de 85 días. Se realizó el recuento de B. lactis BB-12 y L. acidophilus LA-5, después del batido-congelación, así como del endurecimiento y almacenamiento del helado en los días 1, 14, 28, 42 y 85 a partir del primer día de congelado. Se determinaron disminuciones poblacionales significativas (p<0,05) para el L. acidophilus LA-5 durante el batido-congelado y para ambos microorganismos durante las etapas de elaboración (batido-congelado y endurecimiento conjuntamente) y almacenamiento del helado batido. La vida útil funcional (población de microorganismos no menor a 106 UFC/g) del helado, se estableció mediante un análisis de regresión lineal simple, en 90 días. La adición de los microorganismos probióticos B. lactis BB-12 y L. acidophilus LA-5 no produjo un cambio significativo (p>0,05) en el sabor del helado, pero si un cambio importante en los costos variables del producto, con un aumento del 28%. De acuerdo con los resultados obtenidos, el helado batido adicionado con B. lactis BB-12 y L. acidophilus LA-5 resulta ser un buen vehículo para la introducción de microorganismos probióticos en la dieta del costarricense.

Palabras claves: Probióticos, helado batido, vida útil, sobrevivencia.


INTRODUCCIÓN

La búsqueda de beneficios que contribuyan al mejoramiento de la salud, como el ejercicio físico y el consumo de alimentos sanos se han convertido en parte importante de la vida humana, este comportamiento ha venido en aumento y en el mercado nacional que ofrece una amplia gama de productos con distintas ventajas nutricionales.

El consumo de productos lácteos, tradicionalmente ha contribuido a la obtención de beneficios para la salud. Entre los productos que se encuentran cepas determinadas a disposición se tienen las leches fermentadas, los productos lácteos fortificados con vitaminas y minerales, leches descremadas bajas en colesterol y productos adicionados de microorganismos con beneficios terapéuticos para el consumidor, como es el caso de los productos con bacterias probióticas (1).

Los probióticos los define Hoover (2), como un suplemento alimenticio con microflora viable que mejora el balance de la flora intestinal del hospedero. Entre los lactobacilos y bifidobacteria que son probióticos se encuentran cepas determinadas como el Bifidobacterium longun, B. lactis, B. infantis, Lactobacillus casei, L. acidophilus, L. reuteri, L. plantarum y L. delbruecki ssp. bulgaricus (3-10).

Los microorganismos probióticos aparecen en el tracto gastrointestinal del hombre desde etapas tempranas de la vida, pero al pasar el tiempo y debido a factores como la edad, la dieta, el ambiente, el estrés y la medicación, descienden a cantidades que pueden llegar a ser muy pequeñas lo cual puede favorecer el crecimiento de bacterias patógenas ((1-2); (4)). Cuando se logra que los probióticos se conserven en número o vuelvan a alcanzar niveles importantes en el intestino, el huésped puede experimentar una serie de beneficios como el mejoramiento de la tolerancia a la lactosa, acción contra bacterias patógenas y el mejoramiento de la respuesta inmune, reducción del colesterol sanguíneo y una mejor respuesta antitumoral (4, 11-13). Cabe destacar, que los beneficios citados anteriormente, no son generales de todos los probióticos sino de cepas específicas.

En Costa Rica, la diarrea constituye la enfermedad infecciosa de mayor mortalidad en menores de 5 años (14). En los adultos de ambos sexos el cáncer gástrico y de colon constituyen la segunda causa de muerte. La principal mortalidad es causada por las enfermedades cardiovasculares, encontrándose una relación causal entre éstas y la hipercolesterolemia (14).

Todas estas enfermedades en ocasiones se encuentran relacionadas de una u otra manera con los hábitos de alimentación de la población, por lo que el consumo de productos con microorganismos probióticos podría provocar un cambio positivo en el equilibrio de la flora normal del intestino.

El consumo anual de productos lácteos en Costa Rica se estima en 192.2 kg de equivalentes de leche fluida por persona, de los cuales aproximadamente 5 kg corresponden al consumo de helados batidos (15). En estudios realizados se ha demostrado que es posible adicionar microorganismos probióticos a los helados, en cantidades que sean beneficiosos para la salud. Generalmente se emplean procesos comunes y previo a la etapa de batido de la mezcla se adiciona leche cultivada con los probióticos, o se realizan fermentaciones controladas de la mezcla total, obteniéndose como resultado un yogurt batido congelado (16).

Gran parte de los beneficios sobre la salud de las bacterias lácticas proviene de los metabolitos producidos durante la fermentación, sin embargo, uno de los objetivos de este estudio es incorporar los cultivos probióticos sin afectar las características sensoriales del producto final, por lo que no se realiza una etapa de fermentación, aprovechando los beneficios que podrían obtenerse en el equilibrio de la flora normal por el consumo del probiótico en sí.

La adición de cultivos probióticos directamente a la mezcla, de manera simple, sin una etapa de pre-fermentación, contribuiría a la eficiencia del proceso al disminuir el tiempo de producción, requerir menos equipo en la planta y obtener un mejor sabor. Se ofrecería al consumidor un helado con características sensoriales iguales al helado común, lo cual no es posible lograr con el uso de leches previamente fermentadas.

Es importante además definir el tiempo en el cual los microorganismos probióticos permanecen viables en cantidad necesaria para una buena función (1x106 UFC/g), lo cual está relacionado con las condiciones de manejo y mercadeo del producto. Las compañías costarricenses productoras de helado lo colocan a la venta no más de 15 días después de la producción y han observado que la rotación normal es de máximo un mes, luego de su salida al mercado (17-18). En este estudio se analiza el comportamiento de poblaciones inoculadas de Bifidobacterium lactis y Lactobacillus acidophilus durante el procesamiento y almacenamiento de helado batido, evaluando además los cambios en el sabor y en el costo resultantes de la incorporación de estas bacterias en el proceso.

MATERIALES Y MÉTODO

Se utilizaron cultivos de Bifidobacterium lactis BB-12 y Lactobacillus acidophilus LA-5 de la Compañía CHR Hansen, en la presentación congelada. Se elaboró un helado batido con sabor a vainilla, con un 80-90 % de aireamiento, es decir tiene de un 80 a un 90% de aire incorporado durante la etapa de batido. Se realizaron 2 repeticiones de 15 kg cada una.

La composición del helado fue: sólidos no grasos 10,5 ± 0,5; sólidos totales 35,5 ± 1,5; grados Brix 28,0 ± 1,0; pH 6,5 ± 0,10, con un porcentaje de homogeneización de 80 ± 5.

El proceso de elaboración se muestra en el siguiente diagrama:

Estandarización de la mixtura
ß
Pasteurización
85ºC /15 s
ß
Homogeneización
70-75 ºC /17-18 MPa
ß
Maduración
3-5ºC /10-24 h
ß
Adición de probiótico
(agitación 10 min /4-6ºC)
ß
Batido y congelación
(80-90 % aireamiento / - 3,8ºC
ß
Empaque
(cajas de 70g)
ß
Endurecimiento
(-25 -30ºC / 10 -20 h)
ß
Almacenamiento
(-25 -30 ºC / 85 días)

Los microorganismos congelados se pesaron de manera a obtener una carga inicial de 2x107 a 6x107 UFC de cada uno de los microorganismos por g de mezcla, para la cual se adicionaron 0,5 ± 0,05 g de cada cultivo por cada kg de mezcla. La cantidad inicial que se inoculó fue establecida según estudios realizados por Klaver et al. (19), Medina y Jordano (20) y Hughes y Hoover (21).

Los microorganismos se dispersaron en 1L de leche ultra pasteurizada al 2% de grasa y se adicionaron directamente en el tanque de prebatido a la mezcla que tenía una temperatura entre 4 º y 6º C. Se agitó durante 10 min antes del batido, el cual se realizó en una máquina de batido y congelación (Crepaco Inc. Chicago, Illinois).

Se envasó en recipientes de 70 g (103 mL) a una temperatura entre -4,3º y -3,8º C los cuales se colocaron en una cámara de congelación entre -30 ºC y -25ºC durante 85 días.

De cada lote de producción, se tomaron 3 muestras de 100 g del tanque de mixtura antes del batido y 3 muestras de 70 g inmediatamente después del batido y congelación; además se tomaron 3 muestras de 70 g después del endurecimiento. Durante el almacenamiento se tomaron 3 muestras de 70 g los días 1, 14, 28, 42 y 85. A cada muestra se le realizó un recuento de las bacterias inoculadas y se determinó el promedio de la población y su desviación estándar, para cada punto evaluado.

Se analizó el comportamiento de las poblaciones de ambas bacterias durante las etapas de elaboración y en los días establecidos durante el almacenamiento, utilizando la prueba de t de Student para la comparación de las medias antes y después de cada etapa de elaboración y se estimó la tasa de sobrevivencia de estos microorganismos mediante una regresión lineal simple.

Para realizar el análisis microbiológico de las muestras se tomó 10 ± 1 g de helado, se le agregó 90 ml de agua peptonada (Bactopeptone 0118-01 de casa comercial Difco) y se realizaron 5 diluciones seriadas adicionales, pasando, en cada caso, 10 mL de la dilución anterior a 90 mL de agua peptonada. Para el recuento de lactobacilos se utilizó agar MRS (Man, Rogosa, Sharpe CM361) de Oxoid. Para el recuento de bifidobacterias se utilizó MRS con un 5% de una solución compuesta por ácido nalidíxico (N-8877), cloruro de litio (L-4408) y sulfato de neomicina (N-1876) todos de la casa comercial Sigma.

En todos los casos se sembró por duplicado 1 mL de cada dilución y se agregó 15-20 mL del agar correspondiente. Las placas para recuento de bifidobacterias se colocaron en jarras de anaerobiosis, utilizando el sistema AnaeroGen TM Oxoid (AN-35 y AN-25). Todas las placas se incubaron a 36 ± 1ºC durante 72 h. Al término de la incubación, se contaron las colonias, en cada caso, en las placas que presentaron entre 25 y 250 colonias.

Se realizó una evaluación sensorial del sabor del helado utilizando la técnica de diferenciación tipo dúo-trío con 30 panelistas semientrenados. Las muestras se encontraban al momento de la evaluación entre -8,5 y -5,0ºC, y se utilizó luz roja durante la prueba. Además se realizó un estudio de costos variables determinando los coeficientes técnicos de los insumos necesarios para la elaboración de helado con y sin probióticos. Para el estudio se tomó en cuenta un rendimiento de 92,3% (en la producción del helado).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Las variaciones logarítmicas significativas de las poblaciones de ambos microorganismos entre diferentes etapas de la elaboración y el almacenamiento del helado batido, se muestran en el tabla 1. Como se puede observar, tanto el B. lactis BB-12 como el L. acidophilus LA-5, presentan disminuciones significativas (p<0.05), después del proceso de elaboración, así los valores 0,37 y 0,45 log (UFC/g) son equivalentes a la muerte de un 57% y un 64% de la población para el B. lactis BB-12 y el L. acidophilus LA-5 respectivamente.


El descenso de una población microbiana durante este proceso está relacionado con factores como el choque frío, la formación de cristales, la desnaturalización de proteínas y la incorporación de oxígeno al medio (22).

Cabe señalar que la mayor disminución logarítmica encontrada en ambas poblaciones se da al finalizar los días estipulados de almacenamiento (Tabla I). Sin embargo, los descensos de 1,5 y 1,2 logaritmos para B. lactis BB-12 y L. acidophilus LA-5 respectivamente, se pueden considerar aceptables ya que el número de microorganismos viables es mayor al mínimo estipulado (1x106 UFC/g) para que el alimento sea considerado como funcional. Siendo el pH del helado cercano a la neutralidad (6,5 ± 0,1) permite un período de vida útil mayor, con respecto a otros alimentos funcionales como las leches fermentadas, donde el pH bajo influye determinantemente en la capacidad de sobrevivencia de los probióticos (24, 25).

Además, se encontró que la disminución poblacional del B. lactis BB-12 no es distinta estadísticamente (p>0,05) de la que se observa para el L. acidophilus LA-5 a pesar de que durante la etapa de batido, este último perdió una proporción significativa de su población, como se observa en el Cuadro1.

Para el B. lactis BB-12 se encontró una diferencia significativa (p<0,05), entre la población antes del almacenamiento y hasta el día 85 del mismo. El cambio logarítmico durante el almacenamiento del L. acidophilus LA-5 no es distinto (p>0,05), al ocurrido durante la elaboración del helado, lo que indica que ambas etapas tienen el mismo efecto sobre la población del microorganismo y por lo tanto sobre la vida útil funcional del producto.

Medina y Jordano (20), hacen referencia a resultados reportados por Rasic y Kurman, los cuales detectaron una disminución en las cantidades de L. acidophilus LA-5 y B. lactis BB-12 de 97,3 y 96 % respectivamente en un helado fermentado después de 17 semanas de almacenamiento a -29ºC, resultados similares a los obtenidos en esta investigación (93 y 97% respectivamente), pero almacenado durante 12 semanas.

En la figura 1 se muestra el comportamiento de la población de B. lactis BB-12 durante el almacenamiento del helado. De acuerdo con la curva de regresión, después de 98 días de almacenamiento a -30ºC se llegaría a tener una población de 1x106 UFC/g de helado, lo que representa el límite de tiempo en que el helado conserva sus características funcionales. Por la variación que existe en la medición, la vida útil del producto oscilará entre los límites superior e inferior del modelo estadístico, que en este caso, con un 95% de confianza, son: un período máximo de 108 días y uno mínimo de 90 días.


El comportamiento en la población de L. acidophilus LA-5 durante el almacenamiento se muestra en la figura 2. Los límites superior e inferior del modelo estadístico, con un 95% de confianza, se calcularon en 120 y 91 días respectivamente para que la población llegue a 1x106 UFC/g de helado. El cambio logarítmico para el BB-12 durante el almacenamiento no es significativamente mayor (p>0,05) al encontrado para el LA-5 demostrándose que las dos bacterias probióticas experimentan durante esta etapa, disminuciones equivalentes de sus poblaciones.


De acuerdo con los resultados de las regresiones lineales (figuras 1 y 2) se definió la vida útil funcional para el helado batido, con los probióticos L. acidophilus LA-5 y B. lactis BB-12 adicionados directamente a la mezcla, en 90 días. Este tiempo de vida útil funcional es mayor al señalado por las compañías productoras de helado en Costa Rica, estimado en 45 días (17, 18).

En la evaluación sensorial se encontró que de los 30 panelistas semi entrenados, 17 lograron detectar, en una prueba de dúo-trío, cuál era la muestra igual al patrón, indicando así que no existe diferencia significativa (p>0,05) con respecto al sabor entre helado con y sin prebióticos, lo cual permite concluir que el consumidor no detecta cambios en el sabor del helado, lo que contribuye, a la aceptación del producto. Por otra parte, considerando un rendimiento del 92,3% y comparando el costo total de producción por kg de helado se encontró que, por la adición de los microorganismos probióticos existe un aumento de un 28% en los costos variables del helado.

 

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Este trabajo fue recibido el 1 de Marzo de 2007 y aceptado para ser publicado el 25 de Mayo de 2007.

Dirigir la correspondencia a:

Profesora
Marjorie Henderson
Centro Nacional de Ciencia y
Tecnología de Alimentos (CITA)
Departamento de Investigación en Lácteos.
San Juan de Costa Rica.
Costa Rica.

E-mail: mhenderson@cita.UCR.AC.CR