Protección de Lactobacillus rhamnosus en cápsulas de alginato de centro líquido - Reyes Ocampo, Jazmín Gabriela (Universidad Autónoma Metropolitana, 2010)
Los probióticos son microorganismos vivos que cuando son administrados en cantidades adecuadas confieren un beneficio a la salud del huésped, siendo uno de estos microorganismos Lactobacillus rhamnosus (Reid ycol., 2003). Sin embargo, muchos estudios muestran que los probióticos tienen una baja viabilidad en productos lácteos, durante su almacenamiento y bajo condiciones gastrointestinales simuladas (Rao y col., 1989). El uso de métodos de encapsulamiento empleando hidrocoloides como materiales de pared ha aumentado recientemente en la industria alimentaria, ya que mediante la microencapsulación se puede brindar protección a los microorganismos probióticos. La microencapsulación por extrusión es uno de los métodos más usados por su alta simplicidad y bajo costo; comúnmente se utilizan mezclas de alginato de sodio con un exceso de iones Ca++, lo que conlleva a la gelificación total del alginato, produciéndose cápsulas completamente geladas con diámetros entre 1-4 mm y de textura rígida, lo que genera cierto grado de rechazo por parte de los consumidores. Para evitar esto, se buscó controlar la gelación del alginato de sodio mediante el uso de un secuestrador. Los secuestradores forman complejos quelados con iones metálicos polivalentes, en este caso con los iones Ca++. Aquí utilizamos citrato de sodio, con el cual se limitó la reacción entre el alginato de sodio y los iones Ca++, siendo posible el obtener cápsulas de centro líquido esféricas, con un diámetro promedio de 1.88±0.42mm. Se desarrollaron varias formulaciones que proporcionaron cápsulas de centro líquido, pero para este trabajo se eligió el tratamiento que brindó la cápsula con el menor diámetro y máximo centro líquido, de manera que se pudiera maximizar el número de células de Lb. rhamnosus a ser entrampadas. Resultó ser aquella donde se utilizaron las siguientes concentraciones: 1.0% p/v alginato 5203 |a de calcio, 0.08% p/v cloruro de calcio y 0.02% p/v de sodio. Las cápsulas de centro líquido resultantes tuvieron 1.37±0.25 mm de diámetro y un grosor de pared 0.27± 0.1 mm. Lb. rhamnosus fue cultivado en caldo MRS, cosechado en la fase exponencial tardía de su crecimiento (l1.34 log10 ufc ml-1) y entrampado en cápsulas de centro líquido. La viabilidad de las células fue evaluada a través del proceso de encapsulamiento, durante el almacenamiento, y en condiciones gastrointestinales simuladas de manera secuencial, primero a pH 2.3 con ácido clorhídrico (HCl) y luego en la presencia de sales biliares de porcino al 0.3% p/v, comparando los resultados con aquellos obtenidos de cápsulas de centro sólido y con un control usando bacterias libres. También se evaluaron las características texturales de las cápsulas mediante un análisis de perfil de textura. En las cápsulas de centro líquido el proceso de encapsulamiento provocó una disminución en la viabilidad de una concentración inicial de 11.34 log10 ufc g-1 a una concentración de 8.54 log10 ufc g-1; mientras que en almacenamiento (evaluado por 25 días), produjo una disminución de células, que sin embargo, estuvo por arriba de la concentración mínima de ingesta recomendada (6 log10 ufc g-1). En condiciones gastrointestinales simuladas (pH ácido y sales biliares de porcino), la viabilidad de Lb. rhamnosus disminuyó de un número inicial de células de 8.54 log10 ufc g-1 a una concentración final de células de 7 log 10 ufc g-1. Las cápsulas de centro líquido tuvieron una dureza significativamente menor, pero una cohesividad significativamente mayor, que las cápsulas de centro sólido. Estos dos parámetros texturales parecen estar íntimamente ligados a la percepción sensorial de los microencapsulados por parte de los consumidores. Una menor dureza y una mayor cohesividad resultan en una mejor aceptación. Una microstructura más relajada y abierta contribuyó a una menor dureza de los microencapsulados Se concluyó que es posible obtener cápsulas de centro líquido que protegen al microorganismo durante el proceso de encapsulación y bajo condiciones gastointestinales simuladas, pero una protección superior durante el almacenamiento que las microcápsulas de centro sólido.; Probiotics are live microorganisms that when administered in adequate quantities may confer a health benefit to the host. Lactobacillus rhamnosus is considered a probiotic microorganism (Reid y col., 2003). Nevertheless, many studies show that probiotics possess low viability in dairy products, during storage, and under simulated gastrointestinal conditions (Rao, 1989). The use of encapsulation methods using hydrocolloids as wall materials has increased in recent years in the food industry, seeking to protect the probiotic microorganisms. Microencapsulation by extrusion is one of the most widely used techniques because of its simplicity and low cost. Commonly mixtures of sodium alginate with an excess of Ca++ ions are used, so that a complete gelation of the hydrocolloid is achieved, resulting in the formation of solid beads that display diameters between1-4 mm and exhibit a rigid texture, usually causing a certain degree of rejection by the consumers. The use of sequestrants has been proposed, in order to remedy this. Sequestrants form chelate complexes with polyvalent metal ions, in this case Ca++ ions. In this work sodium citrate was employed and the reaction between the sodium alginate and Ca++ ions was controlled, and liquid center spherical capsules with an average diameter of 1.88±0.42mm were obtained. Several formulations were developed that provided capsules with liquid center, but the results reported were obtained with the treatment that produced the capsule with the smallest diameter, but with the larger liquid center was, so as to maximize the number of entrapped. This formulation was: sodium alginate 1.0 % p/v, chloride of calcium 0.08 % p/v and sodium citrate 0.02 % p/v, which yielded liquid center capsules with a diameter of 1.37±0.25 mm and wall thickness 0.27 ± 0.1 mm. Lb. rhamnosus was gown in MRS culture, harvested in the exponential late growth phase (11.34 log10 ufc ml-1) and entrapped in liquid center capsules. Cells viability was evaluated through the microencapsulation process, during storage, and under sequential simulated gastrointestinal conditions, first at pH 2.3 with chloridic acid, and afterwards, in the presence of pork biliar salts at 0.3 % w/v. These results were compared to the viability results obtained with solid center capsules and with a control of free cells. The textural characteristics of the beads was also evaluated using Texture Profile Analysis. In the liquid center capsules, the encapsulation process produced a viability decrease in the liquid center capsules of initial concentration of 11.34 log10 ufc g-1 at final concentration of 8.54 log10 ufc g-1, while during the 25 days storage period viability was significantly decreased, but the viable cells count was above the recommended minimum intake concentration (6.0 log10 ufc g-1). Under simulated gastrointestinal conditions the initial number of cells decreased from 8.54 log10 ufc g-1 to a final cell count of 7 log10 ufc g-1. The textural properties of the liquid center capsules had a significantly lower hardness, but significantly higher cohesiveness, than the solid center capsules. Both of these textural characteristics seem to be closely related to the sensory perception by consumers. A lower hardness and higher cohesiveness usually result in a better acceptance. A more relaxed and open structure contributed to a lower hardness in the capsules. It was concluded that the liquid center capsules offer the microorganism a protection during the microencapsulation process and when subjected to simulated gastrointestinal conditions, but better protection during storage, than the solid center capsules.