Conceptos Fundamentales: Viabilidad y Vitalidad
Muchos expertos insisten en que los probióticos deben estar vivos y ser viables para ejercer un efecto sobre la microflora del sistema digestivo. De hecho, varias autoridades nacionales sólo autorizarán una declaración de rendimiento (como la mejora de la producción de leche o la eficiencia alimentaria) cuando el microorganismo probiótico sea viable. La viabilidad de un probiótico es un parámetro clave para asegurar su actividad metabólica una vez ingerido por el animal.
Sin embargo, el recuento celular o la determinación de la viabilidad no es suficiente para determinar si las células recuperadas son capaces de dar lugar a la fermentación alcohólica: es necesario determinar la vitalidad de la levadura. La vitalidad se refiere a la capacidad de la levadura para mantener su actividad metabólica y su funcionalidad óptima, incluso bajo condiciones de estrés.
Desafíos para la Estabilidad de la Levadura Viva
Al seleccionar una levadura probiótica, es importante asegurarse de que la levadura viva sobrevivirá al procesado del pienso o del premix, tolerará la combinación de otros ingredientes y soportará el almacenamiento antes de llegar al animal. Hoy en día, el aumento de la demanda de piensos peletizados, junto con los procesos cada vez más estrictos de las fábricas de piensos, podría limitar la inclusión de levadura probiótica en esta forma de pienso.
Los procesos de fabricación de piensos evolucionan constantemente para responder a las necesidades del mercado y a los retos de seguridad. Los procesos de peletización de piensos representan muchos factores de estrés para la levadura viva, como la temperatura, la presión y/o la humedad. Estos factores pueden influir en la viabilidad de la levadura o en la actividad metabólica y, por lo tanto, en su eficacia. Como resultado, puede ser necesaria la protección de probióticos específicos para asegurar su estabilidad a través del proceso de peletización del alimento y durante el almacenamiento, así como durante su vida útil.
Tecnología TITAN: Protección Avanzada para Levaduras Probióticas
Desarrollo y Mecanismo de Acción
TITAN es una tecnología de protección de levaduras vivas adaptada para aplicaciones en piensos peletizados que ha sido desarrollada por Lallemand Animal Nutrition. Esta tecnología protege la levadura viva contra las limitaciones del proceso de producción y garantiza la estabilidad durante el tiempo de almacenamiento. Protege las levaduras vivas contra el proceso de peletización (calor, presión y humedad), así como contra la interacción con otros compuestos químicos utilizados en la fabricación de piensos.
Además de este recubrimiento único, el proceso de producción TITAN incluye la adaptación específica de las condiciones de fermentación y secado de la levadura viva, así como los pasos de procesamiento posteriores hasta el envasado para garantizar una resistencia y viabilidad óptimas de la levadura viva en las aplicaciones del cliente. Como resultado, TITAN ofrece una estabilidad consistente y óptima a los probióticos de levadura viva de Lallemand Animal Nutrition durante las fases de procesamiento industrial del pienso y durante su almacenamiento.
En ciertos casos, TITAN pudo incluso resistir drásticos procesos de peletización, gracias a su revestimiento específico (por ejemplo: temperaturas de hasta 120 °C, procesos de expurgo). En los casos de condiciones drásticas con una gran cantidad de limitaciones, se debe establecer un plan de validación - que incluya un muestreo preciso y análisis microbiológicos ad hoc - en las condiciones de fabricación de los piensos.
Proceso de Fabricación de TITAN
Al producir levadura viva, cada uno de los pasos puede impactar su viabilidad. Cuando el equipo de optimización de procesos de Lallemand estaba trabajando en el desarrollo de TITAN, examinó todo el proceso. Adaptaron los procesos de fermentación y secado y los combinaron con un paso adicional: una microencapsulación protectora.
En la producción de levadura TITAN, las condiciones de fermentación y secado son específicas. Tras la fermentación, la levadura seca activa (LSA) convencional suele extruirse en forma de partículas de vermicelli. Esta forma de LSA es adecuada para aplicaciones menos estrictas, como alimentos triturados. Para la producción de TITAN, las partículas de levadura se someten a un proceso particular de secado para formar gránulos o microesferas. A continuación, los gránulos secos se recubren en un lecho fluido discontinuo con una solución específicamente formulada a base de lípidos. Este paso de revestimiento, o microencapsulación, específico para la LSA, fue patentado (EP 2099898B1) en 2007.
Garantía de Calidad en la Producción de Levadura
Maestría en Fermentación y Control de Procesos
Producir levadura de calidad requiere conocimientos y experiencia. El grupo Lallemand ha dominado el arte de la fermentación en sus más de 100 años de trayectoria en la producción de levaduras y bacterias dentro de una amplia gama de mercados. Como productor principal de microorganismos, la empresa tiene un control total sobre el proceso de producción, desde el laboratorio hasta el envasado.
Los principales retos de la producción de levadura consisten en garantizar a los usuarios un rendimiento y una producción adecuados (biomasa viva) y un rendimiento óptimo (actividad metabólica) del producto final, evitando al mismo tiempo la presencia de microbios contaminantes. Estos objetivos pueden alcanzarse gracias a unas condiciones meticulosamente controladas y a un estricto control de calidad a lo largo del proceso.
En particular, todos los parámetros fisicoquímicos como la composición del medio, la temperatura, el pH, la concentración de nutrientes y la agitación se controlan estrictamente durante todo el proceso. Estos parámetros son determinantes para la actividad y eficacia finales del producto, y cada cepa de levadura tiene sus propias condiciones óptimas. De ahí que, para cada cepa, estas condiciones se hayan determinado cuidadosamente en laboratorio y a escala piloto antes de su industrialización. Los parámetros se controlan minuciosamente desde el principio hasta la formulación final para garantizar la consistencia del producto final.
Rigurosos Procedimientos de Control y Certificación
Además, se aplica un estricto control de calidad en cada etapa, desde el banco de cultivos que se utiliza para iniciar la producción hasta la plataforma logística. A lo largo de todo el proceso de producción se realizan unas 20 pruebas de calidad, que garantizan la pureza, viabilidad e identidad de la cepa de levadura en el producto final, así como la consistencia entre lotes. Para cada lote de levadura viva producido por Lallemand se expide un certificado de análisis.
El control de calidad no se detiene en la planta. Esta certificación es objeto de auditorías anuales y se renueva cada tres años. Garantiza el cumplimiento del Reglamento sobre higiene de los piensos de la UE (183/2005/CE), la FSMA de la FDA de EE.UU. y la mayoría de los requisitos de los países en materia de certificación de calidad y seguridad. Estos rigurosos procedimientos de garantía de calidad salvaguardan que los productos finales sean seguros, de la máxima calidad y conformes a los requisitos de los clientes.
Por último, para garantizar la mejora continua de la seguridad, calidad y eficacia de sus productos, el Grupo Lallemand cuenta con un sistema centralizado de reclamaciones. Lallemand Animal Nutrition cuenta con una plataforma internacional de desarrollo de procesos como parte de su departamento de I+D, dedicada a la optimización continua de procesos, así como a las aplicaciones de TITAN. En una gran variedad de condiciones de procesamiento de piensos, la industria de piensos puede beneficiarse de la asistencia in situ para ayudar en la supervisión y el muestreo del proceso de piensos. Los colaboradores de la empresa en la industria de piensos tienen acceso a servicios específicos, como análisis de muestras y estudios de compatibilidad.
Métodos de Evaluación de Viabilidad y Vitalidad
Distinción Conceptual y Necesidad de Medición
Al reutilizar las levaduras, es necesario prestar mucha atención no solo al número de células vivas que pueblan el sustrato recuperado, sino también a su eficiencia. Por lo tanto, el recuento celular o la determinación de la viabilidad no es suficiente para determinar si las células recuperadas son capaces de dar lugar a la fermentación alcohólica; es fundamental determinar la vitalidad de la levadura.
Técnicas de Recuento Celular (Viabilidad)
En la práctica, la viabilidad se evalúa mediante una técnica de recuento en placa basada en el recuento de las colonias de levadura que crecen en una placa de Petri que proporciona un medio selectivo (o nutrientes para el crecimiento y antibióticos para inhibir el crecimiento bacteriano). Cada colonia representa la reproducción de una célula de levadura viva durante una duración determinada. Los resultados se expresan en Log10 para dar cuenta del procedimiento de dilución aplicado en el laboratorio.
Métodos para Evaluar la Vitalidad
Acidification Power Test (AP TEST)
El procedimiento para determinar la vitalidad de la levadura con el método reconocido, el Acidification Power Test (AP TEST), resulta muy laborioso, requiere mucho tiempo y un instrumental específico que debe calibrarse con frecuencia o solo se puede encontrar en un laboratorio químico bien equipado y puede ser utilizado solo por personal capacitado.
Método CDR BeerLab®
Por este motivo, se ha desarrollado el método CDR BeerLab® para determinar la vitalidad. Este método no requiere ninguna calibración ni personal especializado en técnicas de laboratorio. Los reactivos son preenvasados en probetas listas para usar en la cantidad requerida para cada medición, facilitando el análisis.
Aplicaciones Específicas y Estudios de Caso
Levaduras en la Fermentación Vinícola
A la hora de llevar a cabo un proceso previo de multiplicación celular es imprescindible poner en marcha una gestión óptima del desarrollo de las levaduras, una correcta implantación y un protocolo nutricional que nos asegure su supervivencia hasta el final de la fermentación en condiciones adecuadas para restar estrés metabólico incluso en condiciones difíciles. Como bien es sabido, la levadura es responsable de la fermentación de los vinos y en buena parte de su calidad final. De su actuación dependerá la complejidad aromática fermentativa pero también varietal, y la ausencia de defectos asociados a la fermentación garantizará la calidad aromática.
La fermentación llevada a cabo a partir de levaduras generadas en "pie de cuba" o sistemas de producción de biomasa supone un doble esfuerzo por parte de las mismas, se prolonga la fase exponencial, agotando los recursos, y se reparte el capital celular en mayor número de generaciones. El trabajo con multiplicadores de levaduras para la obtención de una biomasa óptima en cantidad también tiene que abarcar la calidad del cultivo, garantizando su vitalidad.
La flora presente en el mosto antes de su corrección con SO2 es compleja y abarca levaduras y bacterias pudiendo encontrar niveles de 106 de diferentes tipos de levaduras y 103 en cepas de bacterias. El quitosano, polisacárido de origen fúngico (Aspergillus niger) derivado de la quitina, posee una fuerte acción sobre levaduras autóctonas y bacterias lácticas, lo que puede influir en la composición microbiana y, por ende, en la vitalidad de las levaduras deseadas.
¿Cómo se hace el vino? La fermentación
Estudio de la Vitalidad y Viabilidad de Saccharomyces boulardii
Un estudio publicado en la Revista Iberoamericana de Micología evaluó la vitalidad y la viabilidad de la levadura probiótica Saccharomyces boulardii después de su congelación y descongelación, y el efecto del preacondicionamiento fisiológico sobre dichas propiedades. Los resultados indican que la velocidad específica de crecimiento (0,3 h-1) y la biomasa (2-3 × 108 células/ml) de S. boulardii obtenida en frascos agitados tanto a 28 como a 37 °C fueron semejantes.
El cultivo de esta levadura en biorreactores en lote, utilizando glucosa o melaza de caña de azúcar como fuente de carbono, alcanzó rendimientos de 0,28 g de biomasa/g azúcar consumida tras 10 h de cultivo a 28 °C, obteniéndose resultados similares en fermentaciones en lote alimentado. Además, en los cultivos en lote, la vitalidad de las células en fase de crecimiento exponencial fue mayor que la de las células en fase estacionaria. En cambio, en el lote alimentado, la vitalidad de las células fue semejante a la del lote en fase estacionaria.
La supervivencia a la congelación a -20 °C y posterior descongelación de las células de fermentaciones en lote en fase de crecimiento exponencial fue del 0,31% y la de fase estacionaria del 11,5%. El pretratamiento de esta levadura en medios de actividad de agua (aw) 0,98 aumentó 10 veces la supervivencia al congelado de las células almacenadas a -20 °C durante 2 meses. La exposición de las levaduras a medios de aw reducida y/o el proceso de congelación/descongelación afectaron negativamente la vitalidad celular. Se concluye que condiciones de estrés como las estudiadas en este trabajo disminuyen la vitalidad de S. boulardii.
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