Efecto de dos cultivos probióticos en la elaboración de yogurt a partir de leche en polvo reconstituida (presentación oral).
Laura Milena Rivera-García1*, Germán A. Giraldo G.2, Lina Marcela Agudelo-Laverde3.
1,2 y 3Universidad del Quindío, Ingeniería de Alimentos, Carrera 15 Calle 12 Norte
Armenia, Quindío, Colombia. *larivera@uniquindio.edu.co
Resumen.
El yogurt ha sido considerado como un producto con muchos efectos saludables, debido a su valor nutricional. En los últimos años se ha evidenciado un interés por productos con carácter funcional entre ellos, los probióticos, los cuales consideran el agregado de microorganismos como Lactobacillus y Bifidobacterium. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de dos cultivos probióticos en la elaboración de yogurt a partir de leche en polvo reconstituida. Se determinaron las características físicas, químicas y estructurales en función del tiempo de fermentación. Se utilizó leche en polvo entera (11%), leche en polvo descremada (1,4%) y agua (87,6%). La mezcla se dividió en dos lotes y se inoculó una parte con un cultivo probiótico comercial (A) en relación 0,04g/L y otra con un cutivo comercial (B) empleando una concentración de 0,08 g/L. Ambas inoculaciones se trabajaron a 42 ºC. Una vez inoculados, se midió el pH de las yogures obtenidos cada hora hasta alcanzar un pH cercano a 4,8. Se realizó un análisis físico, químico y estructural de los yogures elaborados. Se determinó el porcentaje de sólidos totales de las leches reconstituidas alcanzando valores del 12% con pH de 6,63, acidez de 0,24 (g ácido láctico/ 100 ml de leche) y sólidos solubles de 11ºBrix. El yogurt elaborado con el cultivo A tiene un pH de 10,6 y acidez de 0,95 menores comparado con el cultivo B (pH:11,3; Ac: 1,01); el cultivo A presentó mayor viscosidad (2,09 Pa*s) que el cultivo B (1,33 Pa*s). De lo anterior se concluye que el yogurt inoculado con el cultivo A podría mejorar las características organolépticas y funcionales del yogurt.
Palabras Clave: yogurt, Lactobacillus, Bifidobacterium,Streptococcus, Probióticos. Abstract
Yogurt has been considered as a product with many healthy effects because of its nutritional value. In recent years products with functional character including probiotics have become a clear interest, which consider the addition of microorganisms such as Lactobacillus and Bifidobacterium. The aim of this study was
to evaluate the effect of two probiotic cultures in the production of yogurt from reconstituted milk powder. The physical, chemical and structural characteristics in function of fermentation time were determined. Milk was used in whole powder (11%), skim milk powder (1.4%) and water (87.6%). The mixture was divided into two lots; the first part with a commercial probiotic culture (A) in relation 0.04g / L was inoculated and the other part was inoculated with a commercial probiotic culture (B) using a concentration of 0.08 g / L . Both inoculations were treated at 42C. After inoculation, every hour was measured the pH of the obtained yogurts until reaching a pH close to 4.8. A physical, chemical and structural analysis were performed to the elaborated yogurts. They were determined the percentage of total solids of milk reconstituted reaching values of 12%, pH of 6.63, 0.24 Acidity (lactic acid g / 100 ml milk) and 11ºBrix soluble solids. The elaborated yogurt with probiotic culture A has a pH of 10.6 and 0.95 of acidity. These values are minor compared to the elaborated yogurt with probiotic culture B (pH 11.3; Ac: 1.01); probiotic culture A showed higher viscosity (2.09 Pa * s) than probiotic culture B (1.33 Pa * s). From the above it is concluded that yogurt culture inoculated with A probiotic culture could improve the organoleptic and functional characteristics of yogurt.
Keywords: yogurt, Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus, Probiotics.
I-Introducción
Dentro de los alimentos que promueven un efecto favorable en la salud de las personas, se encuentran los productos lácteos; productos como el yogurt que contienen microorganismos como los probióticos (Parra, 2012), los cuales pueden ser definidos como “un cultivo particular o mixto de microorganismos vivos que, aplicados al hobre o animal (como células secas o como un producto fermentado), afecta beneficiosamente al huésped mejorando las propiedades de la microflora nativa” (Lourens y Viljoen, 2001), están ganando rápidamente atención en los alimentos con componentes funcionales.
Teniendo en cuenta que la dieta es uno de los factores más importantes para mantener el bienestar en la salud humana, la alimentación debe considerar la ingesta de componentes llamados funcionales que además de nutrir, tengan un componente eficaz en el consumidor. De lo anterior que para producir un yogurt con efectos benéficos a la salud, los microorganismos probióticos deben estar viables durante la disponibilidad en el tiempo del producto para permitir que puedan sobrevivir a las barreras del hospedador. En esta investigación, se evaluó el efecto de dos cultivos probióticos en la elaboración de yogurt en cuanto a sus características físicas
(textura – vicosidad) y químicas (pH y Acidez titulable).
Actualmente se adelantan investigaciones para enriquecer el yogurt probiótico con otros componentes funcionales como Inulina, con el fin de optimizar el efecto positivo que manifiestan los microorganismos probióticos.
II-Materiales y Métodos
Selección de la materia prima.
Se seleccionó leche en polvo entera (lote 2145020001) y leche en polvo descremada (lote 3265040102) de la marca comercial Colanta. Los fermentos lácticos utilizados fueron “Cultivo A” (una mezcla de microorganismos de Lactobacillus yStreptococcus) y “Cultivo B” (una mezcla de Lactobacillus y Bifidobacterium) liofilizados de la marca comercial DANISCO para inoculación directa en la leche reconstituida.
Elaboración del yogurt. La
mezcla de leche en polvo entera y leche en polvo descremada se disolvió en agua a 45 ºC hasta obtener una solución fluida de 12% de sólidos totales, se homogenizó, se pasteurizó a 65ºC por 30 minutos y se estabilizó su temperatura a 42 ºC. La mezcla se inoculó con el “Cultivo A” en relación 0,04g/L y “Cultivo B” en relación 0,08g/L, se mantuvo esta temperatura en una incubadora de microbiología marca “Thermo Scientific” hasta
obtener un pH de 4,8, luego se refrigeró a 12 ºC por 72 horas, se evaluaron variables pH, acidez titulable, textura y vicosidad.
Análisis fisicoquímico. A los
yogures obtenidos se le realizaron los siguientes análisis: pH: utilizando un pH-metro marca Thermo Scientific; sólidos totales por secado a 65 ºC por 6 horas; Viscosidad y textura en reómetro Anton Para MCR 301 y acidez titulable de acuerdo a la NTC 4978 (% ácido láctico / 100 g de producto); ºBrix en refractómetro portable.
Análisis estadístico. Se aplicó
un diseño para determinar diferencias significativas entre los cultivos “A” y “B”, a través de ANOVA. El análisis se hizo por triplicado con un nivel de confianza del 95%.
III-Resultados y Discusión
Formulación y Caracterización de la leche reconstituida. En las
tablas 1 y 2 se muestra la formulación y el contenido de sólidos totales respectivamente de la mezcla de leche en polvo alcanzando valores de 12%. En las tablas 3, 4 y 5 se presentan los valores de pH, Acidez y ºBrix respectivamente para la leche reconstituida.
Tabla 3. Determinación de pH para leche en polvo reconstituida.
Tabla 1. Formulación leche en polvo reconstituida para 12% de sólidos totales. Formulación Leche en Polvo reconstituida (12%).
Volumen de ensayo (200 ml para cada cultivo por triplicado) Densidad de la leche (g/ml) Gramos de leche Gramos de LPE (11%) Gramos de LPD (1,4%) Gramos de Agua (87,6%) 1800 1,032 1857,6 204,336 26,006 1627,258
Tabla 2. Determinación de sólidos totales Leche en polvo reconstituida.
Sólidos Totales Leche Reconstituida:
Peso caja de petri vacía Peso caja de petri + muestra Peso caja de petri 4 Horas de secado Peso caja de petri 15 min de secado Peso caja de petri 30 min de secado Peso caja de petri 45 min de secado Promedio secado ST 48,318 54,844 49,129 49,132 49,129 49,134 49,131 12,458 49,805 56,061 50,598 50,599 50,598 50,6 50,599 12,688 48,293 53,584 48,963 48,965 48,964 48,965 48,964 12,687
La leche en polvo descremada o proteinas del suero lácteo son ampliamente utilizadas para la estandarización de los sólidos totales de yogurt, esto mejora la textura y reduce el efecto sinéresis
(Acevedo et al, 2010).
Acidez Leche reconstituida. Vm (Volumen de muestra ml) Vg (Volumen gastado NaOH 1 N)
Acidez (% ácido láctico / 100 g de producto). 10 2,7 0,243 10 2,7 0,243 10 2,7 0,243 Promedio 0,243 pH leche reconstituida. Muestra pH 1 6,64 2 6,64 3 6,62 Promedio 6,63
Tabla 4. Determinación de acidez para leche en polvo reconstituida.
Caracterización del yogurt en estado fresco. En la tabla 6 se
muestran las diferencias de pH a las
72 horas de obtenido el producto inoculado con dos cultivos lácticos diferentes.
Tabla 6. Diferencias acidez obtenida a las 72 horas de producto obtenido con diferentes cultivos de fermento
láctico.
Las bacterias ácido lácticas son un conjunto de bacterias con un metabolismo estrictamente fermentativo produciendo ácido láctico como el mayor producto final de la fermentación de los azúcares vía glucólisis; tienen complejas necesidades de factores de crecimiento como vitamina B,
aminoácidos, péptidos, bases púricas y pirimidícas, siendo la leche un medio rico nutricionalmente en los requerimientos de factores para el crecimiento que necesitan estas bacterias para su desarrollo. Durante la fermentación de la leche tiene lugar un marcado descenso del pH que desestabiliza las micelas de caseína
ºBrix (sólidos solubles leche reconstituida) Muestra ºBrix 1 11 2 11 3 11 Promedio 11
Cultivo A Control acidez 72 horas Cultivo B Control acidez 72 horas Vm (volumen de muestra ml) Vg (volumen gastado NaOH 1N) Acidez (% ácido láctico/ 100 g producto) Vm (volumen de muestra ml) Vg (volumen gastado NaOH 1N) Acidez (% ácido láctico/ 100 g producto) 10 14,8 1,33 10 10,8 0,97 10 8,5 0,77 10 11,5 1,04 10 8,5 0,77 10 11,5 1,04 Promedio 10,6 0,95 Promedio 11,3 1,01
Tabla 5. Sólidos solubles para leche en polvo reconstituida.
suspendidas en la fase acuosa, como resultado de la liberación de sales de calcio (fosfatos y citratos), lo que da lugar a la formación de un gel (Cabeza, 2006). Una evidencia de la viabilidad de éstas bacterias, está relacionada con el cambio de pH, ya que la producción de ácido láctico por fermentación de la lactosa (azúcar presente en la leche) reduce el pH del medio,como se puede ver en la gráfica 1, donde no se presentan diferencias significativas en los cambios de pH haciendo uso del cultivo “A” y el cultivo “B”. El tiempo de fermentación hasta alcanzar un pH de aproximado de 4,8 para cada cultivo, se alcanzó a las 5 horas de incubación.
Durante la preparación de yogurt se utilizan cepas termófilas (con temperaturas de fermentación óptimas de 45 °C) de Lactobacillus y Bifidobacterium, estas dos cepas son empleadas para una relación tipo sinergista; la leche contiene aminoácidos y proteínas utilizables en cantidades limitadas, una vez agotadas estas, gracias a la acción de las proteasas de los Lactobacillus se
liberan a partir de las proteínas de la leche pequeños péptidos que son metabolizados hasta aminoácidos, de esta forma el estreptococo puede continuar su crecimiento; mientras el Lactobacillus es el único de las dos especies que posee proteasas, su crecimiento se ve estimulado por la producción de ácido fórmico, CO2 y el
ácido pirúvico por parte del Streptococcus. Esta sinergia podría explicar los resultados alcanzados en las características estructurales del yogurt obtenido con el cultivo “A”, además las bacterias ácido lácticas producen polisacáridos extracelulares de alto peso molecular, que utilizan comunmente las industrias para mejorar la textura del producto, porque permite la sustitución en la adición de estabilizantes y agentes gelificantes, mediante la mejora de viscosidad del yogurt, independiente del contenido de grasa (Jaros y Rhom, 2003). La adición de una mezcla de cepas de Lactobacillus y Streptococcus, bacterias lácticas, pueden estar relacionadas con el aumento de viscosidad del yogurt y disminución de la sinéresis.
n
K
Gráfica 2. Modelo de Ostwald aplicado para yogurt inoculado con diferentes cultivo láctico. Tabla 7. Îndice de pseudoplasticidad para cada yogurt inoculado con diferente cultivo láctico.
Tipo Cultivo Ecuación n K
Cultivo A y = 0,7866X0.1682 0,1682 0,7866
Cultivo B y = 0,0854X1,8427 1,8427 0,0854
Gráfica 3. Cambios de viscosidad para yogurt inoculado con diferentes cultivo láctico. IV-Conclusiones
La sinergia que existe entre los Lactobacillus y Streptococcus presentes en el cultivo “A”, permiten obtener un yogurt pseudoplástico con mayor viscosidad, lo que hace de este yogurt ideal para mezcla con frutas o cereales.
Los tiempos de fermentación aunque fueron similares para cada cultivo, se puede apreciar que se alcanza un pH de 4,8 más rápido con el cultivo A que con el cultivo B, lo que indica que se puede pensar en procesos más cortos que optimizan el proceso de elaboración de un yogurt viscoso y con elemento funcional como el cultivo A.
Las condiciones de viscosidad del yogurt obtenido permite proponer la adición de prebióticos como Inulina y
un enriquecimiento con Calcio y proteína, para mejorar las propiedades funcionales del mismo.
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