Permeado de suero como medio de cultivo para la producción de fermentos

Abstract

El uso de residuos y subproductos de la industria de alimentos como fuentes de nutrientes para la producción de fermentos ha recibido una gran atención en los últimos años debido a su gran disponibilidad, bajo costo y alto valor nutricional. El objetivo del presente trabajo fue optimizar la producción de biomasa de Lacticaseibacillus rhamnosus 73 (L73) en un medio de cultivo a base de permeado de suero, y evaluar su uso para la producción de biomasa de otras diez cepas de lactobacilos mesófilos de interés industrial. Para la optimización se aplicó un diseño central compuesto, constituido por 21 puntos experimentales, 5 de los cuales eran repeticiones del punto central. En el diseño se evaluaron cuatro factores: permeado de suero, extracto de levadura, MnSO4 y MgSO4. La cepa L73 fue inoculada en cada medio al 2% v/v e incubada a 37ºC durante 24h. Al finalizar la incubación se realizaron las determinaciones de recuentos microbiológicos en placa (MRS, 37ºC, 48h) y densidad óptica (DO) a 600nm como medida de biomasa. Los resultados experimentales se procesaron en el programa Design-Expert® 7.0.0 para asignar modelos matemáticos de ajuste. Los coeficientes fueron obtenidos mediante regresión múltiple con eliminación backward (p<0,05) y validados estadísticamente por la prueba de ANOVA y LACK-OF-FIT. Mediante el método de superficie de respuesta y la función deseabilidad se determinaron los niveles de los factores para lograr la mayor biomasa posible al menor costo. Para la validación del medio optimizado se incluyeron otras 10 cepas de lactobacilos de interés tecnológico además de L73. Finalmente, también se evaluó el efecto de la temperatura de incubación (30 ºC, 34 ºC y 37 ºC) y el pH inicial del medio (6,5, 7,0 y 7,5) en la producción de biomasa de L73. El modelo seleccionado para cada respuesta de biomasa reveló un ajuste significativo (p<0,05) y parámetros de falta de ajuste no significativos. Las gráficas de superficies de respuestas mostraron que los niveles máximos de recuentos microbiológicos y DO se lograron con los niveles más elevados de permeado de suero y extracto de levadura, mientras que el aporte de MnSO4 y MgSO4 no fue significativo. La función deseabilidad permitió determinar la concentración necesaria de permeado de suero (12,876 g/100 mL) y extracto de levadura (0,3529 g/100 mL) para lograr la máxima producción de biomasa de L73. Durante la validación se obtuvieron recuentos microbiológicos elevados para L73 (log ufc/mL=9,37±0,07), confirmando así la respuesta teórica; estos niveles fueron similares a los obtenidos en el medio comercial MRS. Altos niveles (entre 8,63 -9,19 log ufc/mL) también fueron obtenidos para 8 de las otras 10 cepas de lactobacilos estudiadas. Por otro lado, la DO alcanzada por la cepa L73 fue un poco menor que la teórica. Finalmente, la temperatura de incubación y el pH inicial evaluados no tuvieron un impacto significativo en la biomasa de L73.En conclusión, el medio de cultivo optimizado, formulado a partir de permeado de suero, resultó adecuado para la producción de biomasa de varias cepas de lactobacilos mesófilos en los niveles requeridos en las industrias de fermentos.