Fermentación selectiva como estrategia para la purificación de galactooligosacáridos

Abstract

Los galactooligosacáridos (GOS) son carbohidratos prebióticos muy usados como ingredientes funcionales. Se sintetizan a partir de la lactosa con enzimas β-galactosidasas, conteniendo el producto de reacción además de GOS, lactosa residual, glucosa y galactosa. La concentración y tipo de GOS influye en el rol prebiótico. El objetivo de este trabajo fue evaluar la performance de una levadura Saccharomyces comercial para purificar los GOS contenidos en una mezcla, que se obtuvo tratando un permeado de suero concentrado en lactosa con una β-galactosidasa de Kluyveromyces lactis, en dos condiciones: pH libre y pH controlado. Para ello, la mezcla de GOS (2 L) se incubó con la levadura (6,81 log UFC/mL) en un fermentador a 30 °C y con agitación (200 rpm). La mitad de la mezcla se fermentó a pH libre y la otra se mantuvo a pH constante a 5,5 (por agregado automático de NaOH 4 M). Las fermentaciones se llevaron a cabo a 30 °C durante 48 h. Se tomaron muestras al inicio y a las 8, 24 y 48 h para determinar el pH, el crecimiento microbiano (por medición de la densidad óptica, DO, a 600 nm y recuento de levaduras), el perfil de carbohidratos (GOS, lactosa, glucosa y galactosa) y la producción de etanol y se calculó la pureza y el factor de purificación (FP) de GOS. Las experiencias se realizaron por duplicado. Los resultados se analizaron mediante análisis de varianza (ANOVA) de una vía para detectar diferencias entre los tratamientos y para analizar el efecto del tiempo de fermentación para cada tratamiento. Se observó desarrollo microbiano en todos los tratamientos ya que, en general, el pH disminuyó, la DO y el recuento de levaduras aumentaron hasta las 48 h. A pH controlado se obtuvieron mayores valores de pH, DO y recuentos, para la mayoría de los tiempos analizados con respecto a pH libre. Los niveles de etanol se incrementaron con el tiempo y no hubo diferencias entre ambos tratamientos. Las concentraciones de GOS y lactosa (1,0 y 8,2 g/100g, respectivamente) no se modificaron con el tiempo de fermentación y fueron similares ente los tratamientos. Se observó una brusca disminución de glucosa (desde aprox. 1,9 g/100g hasta 0,1 g/100g a las 48 h); diferencias entre los tratamientos se observaron solo a las 8 h, a pH controlado se tuvieron menores valores. La evolución de galactosa (concentración inicial 1,5 g/100g) se mantuvo constante hasta las 8 h y luego disminuyó hasta valores no detectados a las 48 h; no se observaron diferencias entre los tratamientos a ningún tiempo de muestreo. La pureza se incrementó con el tiempo (desde 8,0 hasta 11,1) y el FP siguió un comportamiento similar.Estos resultados ponen de manifiesto la factibilidad de utilizar la metodología de fermentación selectiva para purificar mezclas de GOS; la fermentación a pH controlado parecería ser más eficiente para el proceso de purificación.