INVESTIGADORES
TORINO Maria Ines
congresos y reuniones científicas
Título:
Evaluación de Propiedades Tecno-Funcionales de HOPs de Bacterias Lácticas
Autor/es:
LOBO, RENÉ EMANUEL; AVILA, ANA MAGDALENA; JIMÉNEZ, LUIS EMANUEL ; CRUZ, KARINA; GÓMEZ, MARÍA INÉS; TORINO, MARÍA INÉS
Lugar:
Buenos Aires
Reunión:
Simposio; XIII Simposio Argentino De Polímeros (SAP 2019); 2019
Institución organizadora:
Departamento de Ingeniería Química de la Universidad Tecnológica Nacional de Buenos Aires
Resumen:
Introducción. Ciertas bacterias lácticas (BL) tienen la capacidad de producir polímeros de azúcares extracelulares constituidos por un solo tipo de monosacáridos, conocidos como homopolisacáridos (HoPS). En base a su composición, los HoPS se clasifican actualmente en glucanos, fructanos y galactanos; compuestos por unidades de glucosa, fructosa y galactosa, respectivamente. La principal aplicación de estos biopolímeros en los alimentos, se relaciona a modificaciones en las propiedades reológicas de las matrices alimentarias, al permitir mejorar la consistencia a bajas concentraciones (0,05?1,0%) y ser estables en un amplio rango de temperaturas, pH y fuerza iónica. Ello puede mejorar la sensación en boca de los alimentos y evitar algunos fenómenos indeseables cómo la sinéresis. En los últimos años, se diseñaron múltiples alimentos fermentados funcionales con BL productoras de HoPS que presentan diferentes propiedades benéficas relacionadas a su estructura (anti-oxidantes, antiinflamatorias, inmunomoduladoras, gastroprotectoras, etc). Este trabajo pretende evaluar potenciales aplicaciones de 6 HoPS producidos por BL de los géneros Weissella (W.) y Leuconostoc (Ln.), seleccionadas previamente por su capacidad de producción (Lobo, 2017). Para ello, se evaluó el comportamiento de los polímeros a cambios de temperatura, actividad anti-oxidante frente a distintas especies reactivas, capacidades espumante y floculante. Materiales y métodos. Se utilizaron 6 cepas de BL: W. cibaria FMy 2-21-1; W. confusa CRL951; Ln. mesenteroides subsp. mesenteroides FYP-G1-7; Ln. citreum FYP-Cq1-496; Ln. mesenteroides subsp. dextranicum CRL983 y Ln. pseudomesenteroides F-G2-22, seleccionadas por su capacidad de producir HoPS (11, 951, 29, 71, 983 y 68) en MRS-agar (gr/Kgmedio) suplementado con sacarosa 4% (MRS+S) durante 48 hs a 30°C. La composición monomérica de todos los HoPS se elucidó por medio de hidrólisis ácida, derivatización a sus respectivos alditoles acetato y posterior cuantificación por cromatografía gaseosa. La propiedad térmica de los HoPS en estudio se realizó mediante termogravimetría (equipo Shimadzu TGA-DTA 50) y calorimetría diferencial de barrido (Perkin Elmer DSC 6): TGA, DTA y DSC, respectivamente. Dichos análisis, se llevaron a cabo a fin de conocer la estabilidad térmica y los cambios estructurales de los biopolímeros frente a variaciones de temperatura. La actividad anti-oxidante se evaluó mediante las siguientes metodologías: remoción de los radicales ABTS?+; poder reductor y el método de fosfomolibdeno. Dichas actividades, se utilizaron: soluciones de los biopolímeros [0?10 mg/mL] y vitamina C (Vc) como patrón de referencia. La capacidad antioxidante total se expresó como equivalentes de Vc. La capacidad floculante se determinó usando carbón activado siguiendo el protocolo descrito por Lobo y col. (2019). Las actividades anti-sinéresis y espumante se determinaron siguiendo los protocolos de Devi (2016) y Trabelsi (2018), respectivamente. Resultados y Discusión. Seis HoPS: 11, 29, 68, 71, 951 y 983 producidos por W. cibaria FMy 2-21-1 (4,58 g.Kg-1); Ln. mesenteroides subsp. mesenteroides FYP-G1-7 (3,30 g.Kg-1); Ln. pseudomesenteroides F-G2-22 (6,18 g.Kg-1); Ln. citreum FYP-Cq1-501 (6,47 g.Kg-1); W. confusa CRL951 (5,49 g.Kg-1) y Ln. mesenteroides subsp. dextranicum CRL983 (3,06 g Kg-1), respectivamente, son evaluados en el presente trabajo. Todos los HoPS, se obtuvieron con elevada pureza (sin presencia evidente de acidos nucleicos y proteínas). Por otro lado, todas las muestras mostraron glucosa (≈99%) como el monómero predominante, verificando su estructura química como glucanos. Además, no se detectaron amino azúcares en todas las muestras con la presente metodología utilizada. El comportamiento de los polisacáridos frente a las variaciones de temperatura, es un factor muy importante para determinar su aplicación comercial. Todos los HoPS exhibieron 3 procesos de descomposición (Figura 1A): deshidratación molecular (hasta los 140 °C), 1er (hasta 350 °C) y 2do proceso de descomposición (hasta los 600°C). Además, dichos biopolímeros permanecieron térmicamente estables a más de 235 °C (TD: 291.97 de HoPS11 - 309.01 ° C de HoPS29) con deformaciones cristalinas endotérmica (< 15 J) entre 214 °C y 239 °C (Figura 1A y B). Estos aspectos son de gran importancia para los procesos de la industria de alimentos, ya que generalmente se llevan a cabo a altas temperaturas (200 ° C). Las macromoléculas alimentarias, como los polisacáridos, desempeñan un papel importante en la estabilización de las espumas debido a sus características predominantemente hidrófilas. A baja concentración (0,5%), los HoPS29 y HoPS983 mostraron una mejor capacidad (25 y 23%, respectivamente) y estabilidad (18% para ambos HoPS a 30 min) de formación de espuma en agua (Figura 2). Sólo los HoPS68 y HoPS951 no mostraron estabilidad de la espuma a los 30 min de formación. La capacidad antioxidante (Figura 3) in vitro de los HoPS mostró niveles moderados, principalmente el HoPS11 y HoPS68 en todas las concentraciones ensayadas; principalmente la capacidad de eliminación de radicales ABTS?+ y la formación del complejo Mo (V) de fosfato. Por su parte, la capacidad de los HoPS para reducir el complejo de Fe3+/ferricianuro a Fe2+, demostró ser menos sensible para evidenciar un efecto evidente (6,0 - 10,0 mg/mL). Sin embargo, en todos los ensayos realizados, los resultados obtenidos fueron siempre menores a los de la Vc, usada como referencia. Los agentes floculantes prevalecen en varios procesos industriales: tratamiento de aguas residuales, purificación de agua potable y procesos de fermentación de alimentos. La actividad floculante de los HoPS (11, 29, 68, 71, 951 y 983) se evaluó en los rangos de 0,10?4,00 mg/mL (Figura 4). Todos los biopolímeros mostraron las mejores capacidades (más del 85%) de floculante a bajas concentraciones: a 0,1 mg/mL (HoPS68); 0,5 mg/ml (HoPS29, HoPS71 y HoPS983) y 1,00 mg/ml (HoPS11 y HoPS951). Conclusiones. Seis HoPS (11, 29, 68, 71, 951 y 983) producidos por BL de los géneros Weissella y Leuconostoc en medio enriquecido con sacarosa, fueron caracterizados como glucanos. Dichos biopolímeros permanecieron térmicamente estables a más de 230 °C, con deformaciones cristalinas (< 15 J) entre 214 °C (HoPS11)?239 °C (HoPS29). A bajas concentraciones, los HoPS mostraron notables capacidades espumantes (principalmente HoPS29 y HoPS983) y floculantes. Sin embargo, los seis HoPS mostraron moderada capacidad antioxidante, principalmente frente a la captación de radicales ABTS?+ y la formación del complejo Mo (V) de fosfato. Estos resultados postulan que los HoPS estudiados podrían usarse en la industria alimentaria como bioaditivos debido a sus funcionalidades versátiles, que se mantendrían a altas temperaturas. Referencias. Devi, P. B., Kavitake, D., & Shetty, P. H. (2016). ?Physico-chemical characterization of galactan exopolysaccharide produced by Weissella confusa KR780676?. Int. J. Biol. Macromol. Vol. 93, pp 822-828.Lobo, R. E., Figueroa Gonzáles, T., Cataldo, P. G., Ávila, A. M. (2017). Análisis estructural de polisacáridos novedosos para la industria producidos por bacterias lácticas de diferentes regiones de Tucumán. XXV Jornadas de Jóvenes Investigadores de la Asociación De Universidades Del Grupo Montevideo edición 2017 (AUGM 2017). Universidad Nacional de Itapúa, Encarnación, Paraguay. 18-20/10/2017Lobo, R. E., Gómez, M. I., de Valdez, G. F., & Torino, M. I. (2019). ?Physicochemical and antioxidant properties of a gastroprotective exopolysaccharide produced by Streptococcus thermophilus CRL1190?. Food Hydrocoll. vol. 96, pp 625-633.Trabelsi, I., Ktari, N., Triki, M., Bkhairia, I., Slima, S. B., Aydi, S. S., & Salah, R. B. (2018). ?Physicochemical, techno-functional, and antioxidant properties of a novel bacterial exopolysaccharide in cooked beef sausage?. Int. J. Biol. Macromol. Vol. 111, pp 11-18.