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Immobilization of Bacteria with Probiotic Potential (Lactobacillus acidophillus, Pediococcus acidolactici acidolactici) in Polymeric Matrices of Alginate, Chitosan and Maltodextrin for the Preservation of their Stability and Cell Viability
No full textDigitalEn la presente investigación se evaluaron los sistemas de gelificación iónica o secado por atomización para la inmovilización de L. acidophillus y P. acidolactici con matrices poliméricas de alginato, quitosano y maltodextrina con el objetivo de verificar la viabilidad celular de los microorganismos durante su almacenamiento a través del tiempo a condiciones ambientales; estas bacterias tienen amplios estudios en los últimos años como aditivos funcionales en la industria pecuaria. La producción de la biomasa se llevó a cabo a escala de 1kg; seguido, se diseñaron cuatro formulaciones para la técnica de gelificación iónica: F1, F2 alginato de sodio 2% y 4%; F3, F4 recubrimiento con quitosano 0,2% y 0.4%; y dos formulaciones para secado por atomización: F5, F6 maltodextrina 40 °Bx y 50 °Bx. Adicionalmente, se determinaron las características morfológicas y caracterización química (Espectroscopia Raman e IR) de la matriz de inmovilización, junto con un estudio a través del tiempo de la viabilidad celular y la eficiencia de inmovilización. La mayor eficiencia de inmovilización se obtuvo en los inmovilizados de alginato-quitosano F3, F4 con porcentajes de 85,7% y 100,0% respectivamente. El porcentaje de viabilidad celular a través del tiempo varió en los diferentes sistemas de inmovilización, los de mayor protección fueron los secados por atomización F5 y F6, en estos sistemas la reducción de 1 Log10 se observó hasta después de 130 y 170 días respectivamente, mientras que en la gelificación iónica la reducción de 1 Log10 se observó hasta después de 75, 80, 80 y 120 días respectivamente. El secado por atomización fue la técnica con mayor preservación de L. acidophillus y P. acidolactici a través del tiempo, siendo una técnica viable para la inmovilización de este tipo de bacterias que depende en gran medida de los parámetros de secado y de las concentraciones de la maltodextrina.In this research paper, ionic gelation systems and spray drying systems were evaluated for the immobilization of L. acidophillus y P. acidolactici with polymeric matrices of alginate, chitosan, and maltodextrin in order to verify the cell viability of the microorganisms during storage over time at environmental conditions; these bacterias have been extensively studied in recent years as functional additives in the livestock industry. Biomass production was carried out at a 1kg scale; then, four formulations were designed for the ionic gelation technique were formulated: F1, F2 sodium alginate 2% & 4%; F3, F4 Coated 0,2% & 0.4%; and two formulations for spray drying: F5, F6 maltodextrin 40° Bx & 50° Bx. Additionally, the size and morphology of the immobilization matrix were determined and its chemical characterization (Spectroscopy Raman & IR) was performed to identify and evaluate its stability and immobilization efficiency. The highest immobilization efficiency was obtained in the alginate-chitosan immobilized (F3 and F4) with percentages of 85,7% and 100,0% respectively. The percentage of cell varied in the different immobilization systems, those with the highest protection were spray drying F5 and F6, in these systems the reduction of 1Log10 was observed until after 130 and 170 days respectively, while in ionic gelification F1, F2, F3 and F4 the reduction of 1Log10 was observed until after 75, 80, 80, and 120 days respectively. The spray drying system was the technique with the highest preservation of L. acidophillus y P. acidolactici over time, being a viable technique for the immobilization of this type of bacteria that depends to a great extent on the drying parameters and the concentrations of the maltodextrin.Introducción 22
Objetivos 27
Objetivo General 27
Objetivos Específicos 27
Cuerpo del Trabajo 28
Marco Referencial 28
Alimentos Funcionales (Modulador Intestinal) 28
Bacterias Probióticas (Ingrediente Alimentario Funcional) 28
Sistemas de Inmovilización 30
Matrices de Inmovilización Poliméricas. 31
Gelificación Iónica. 33
Secado por Atomización. 36
Metodología 40
Materiales 40
Producción de Bacterias Probióticas 41
Activación Bacteriana 41
Crecimiento Bacteriano 41
Purificación Bacteriana 42
Formulación 42
Gelificación Iónica 44
Secado por Atomización 45
Caracterización Fisicoquímica de los Inmovilizados 45
Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) y Microscopia Óptica 45
Espectroscopia Raman e Infrarrojo 45
Viabilidad Celular y Estabilidad de los Inmovilizados 46
Resultados y Análisis de Resultados 48
Cultivo de Bacterias Probióticas 48
Activación Bacteriana con Medios MRS 48
Crecimiento Bacteriano en Medio no Comercial 49
Purificación del Consorcio Probiótico 51
Sistemas de Inmovilización y Caracterización Morfológica de Inmovilizados 51
Inmovilización por Gelificación Iónica 51
Caracterización de Inmovilizados con Microscopia Óptica (MO). 53
Inmovilización con Secado por Atomización 55
Caracterización de Inmovilizados con Microscopia Electrónica de Barrido (SEM). 55
Caracterización Química de los Inmovilizados 57
Análisis Raman 57
Análisis Infrarrojo 60
Viabilidad Celular y Estabilidad de Inmovilizados a Través del Tiempo 62
Eficiencia de Inmovilización (Ei). 62
Viabilidad Celular en Almacenamiento 64
Conclusiones 71
Recomendaciones 73
Referencias Bibliográficas 74
Apéndices 83MaestríaMagíster en BiotecnologíaUniversidad de Santande
