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Bacterias ácido lácticas

Bacterias ácidos lácteos (BAL)
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Su empleo ha sido utilizado desde hace alrededor de 4 milenios en Asia, África y Europa, para fermentar o crear cultivos de los alimentos y bebidas
Otros nombresCultivos lácticos
Clasificación Científica
Reino:Bacteria
Clase:Homofermentativas y Heterofermentativas
Familia:Lactobacillaceae
Género:Bacilos Gram (+), Catalasas (-), Oxidasa (-), Nitrato (-), Glucosa (+)
Especie:Lactococcus, Enterococcus, Streptococcus, Pediococcus y el grupo I Lactobacilli.

Bacterias ácido lácticas. Las bacterias ácido lácticas (BAL) son microorganismos que tienen diversas aplicaciones, siendo una de las principales la fermentación de alimentos como la leche, carne y vegetales para obtener productos como el yogurt, quesos, encurtidos, embutidos, ensilados, la mantequilla, la crema de leche, el kefir y el koumiss, etc., Según se conoce alrededor de 4 milenios. Asimismo, las BAL son de gran utilidad en la producción de vinos y cerveza.

¿Qué son las bacterias lácticas?

Las bacterias lácticas (BAL) son un grupo de microorganismos representadas por varios géneros con características morfológicas, fisiológicas y metabólicas en común. En general las BAL son cocos o bacilos Gram positivos, no esporulados, no móviles, anaeróbicos, microaerofílicos o aerotolerantes; oxidasa, catalasa y benzidina negativas, carecen de citocromos, no reducen el nitrato a nitrito y producen ácido láctico como el único o principal producto de la fermentación de carbohidratos (Carr y col., 2002; Vázquez y col., 2009). Además, las BAL son ácido tolerantes pudiendo crecer algunas a valores de pH tan bajos como 3.2, otras a valores tan altos como 9.6, y la mayoría crece a pH entre 4 y 4.5, permitiéndoles sobrevivir naturalmente en medios donde otras bacterias no aguantarían la aumentada actividad producida por los ácidos orgánicos (Carr y col., 2002).

Historia

Se originó en el siglo XVIII, cuando agricultores de Asia, África y Europa, observaron el comportamiento de la leche cruda en los meses cálidos. La leche coagulaba y bajo estas condiciones presentaba un sabor diferente, en ocasiones agradable, los campesinos fueron seleccionando la de mejor sabor para inocular la leche al día siguiente. Las BAL vivas pueden estar contenidas en un grupo de microorganismos llamados cultivos lácteos o iniciadores, empleándose en la industria láctea para diversas aplicaciones. [1]

Cultivos lácteos

Las bacterias ácido-lácticas constituyen un vasto conjunto de microorganismos benignos, dotados de propiedades similares, que fabrican ácido láctico como producto final del proceso de fermentación. Se encuentran en grandes cantidades en la naturaleza, así como en nuestro aparato digestivo. Aunque se las conoce sobre todo por su labor de fermentación de productos lácteos, se emplean asimismo, para encurtir vegetales en la horneado, en la panificación del vino, y para curar pescado, carne y embutidos.

Aunque sin comprender la base científica que explicase su acción, numerosos pueblos utilizaban estas bacterias hace ya miles de años para la elaboración de alimentos modificados, que podían conservarse mucho más tiempo, y estaban dotados de texturas y sabores característicos, distintos de los del producto original. En la actualidad también se hace buen uso de estos ilustres aliados microbianos en la elaboración de una amplia gama de productos lácteos fermentados, ya sean líquidos, como el kefir, o densos y semisólidos, como el queso o el yogurt.

Accionar de la bacteria

La acción de estas bacterias desencadena un proceso microbiano por el cual la lactosa (el azúcar de la leche) se transforma en ácido láctico. A medida que el ácido se acumula, la estructura de las proteínas de la leche va modificándose (van cuajando), y lo mismo ocurre con la textura del producto. Existen otras variables, como la temperatura y la composición de la leche, que influyen en las cualidades particulares de los distintos productos resultantes.

El ácido láctico es también el que confiere a la leche fermentada ese sabor ligeramente acidulado. Los elementos derivados de las bacterias ácido-lácticas producen a menudo otros sabores o aromas característicos. El acetaldehído, por ejemplo, da al yogurt su aroma característico, mientras que el diacetilo confiere un sabor de mantequilla a la leche fermentada. Pueden añadirse asimismo al cultivo de microorganismos, como las levaduras, a fin de obtener sabores particulares.

Productos lácteos fermentados por el proceso microbiano

El alcohol y el dióxido de carbono producidos por la levadura, por ejemplo, dan al kefir, el koumiss y el leben (variedades de yogurt líquido) una frescura y una esponjosidad características. Entre otras técnicas empleadas cabe mencionar las que consisten en eliminar el suero o añadir sabores, que permiten crear una variada gama de productos.

Características de la bacterias ácidos lácticas

Por sus características al ser procesadas y multiplicadas para su utilización como grupo- comprenden un caldo de bacterias fermentadoras y productoras de ácido láctico, función por la que son empleadas en la industria para darle ciertas cualidades a los alimentos y protegerlos contra la acción de otros organismos dañinos. Uno de ellos pueden ser los lactobacillios los cuales aportan al producto un buen cuidado.

Presentan en la actualidad un inmenso potencial biotecnológico, dada su presencia en multitud de procesos fermentativos de alimentos destinados al consumo humano (productos lácteos, vegetales, cárnicos y de panadería, así como bebidas alcohólicas) y animal (ensilados). Estas bacterias no sólo contribuyen al desarrollo de las características organolépticas y reológicas de los alimentos, sino que generan en los mismos ambientes poco favorables para el desarrollo de microorganismos patógenos debido a su marcada capacidad antagonista, la cual favorece su proliferación en el alimento, en detrimento de cualquier otro grupo microbiano presente en la materia prima (alimento crudo) o que contamine el producto posteriormente. Además de este importante papel en procesos de bioconservación, se ha podido comprobar que algunas cepas de bacterias lácticas, entre ellas las del género

Lactobacillus

Son beneficiosas para la salud, tanto humana como animal (probióticos). Ambos efectos beneficiosos, ocasionados por su capacidad antagónica, se basan en la producción de ácidos orgánicos y otros metabolitos inhibidores, entre los que cabe mencionar el peróxido de hidrógeno (H2O2) y otros derivados del metabolismo del oxígeno, así como compuestos aromáticos (diacetilo, acetaldehido), derivados deshidratados del glicerol (reuterina), enzimas bacteriolíticas, bacteriocinas y otros. Las bacterias lácticas pueden ser utilizadas en la prevención y el contro de determinadas enfermedades, así como en el mejoramiento de la calidad de conservación de ciertos alimentos, por lo que su valor radica en tener a disposición sustancias procedentes de microorganismos que sirvan como punto de partida para la obtención de productos biotecnológicos aplicables a la solución de problemas de la salud tanto humana como animal.

Las bacterias ácido lácticas se ubican en la familia Lactobacillaceae la cual se caracteriza porque sus miembros pueden ser bacilos largos o cortos, aunque también cocos que se dividen como los bacilos, solamente en un plano, produciendo cadenas o tétradas de forma ocasional y filamentos, falsamente llamados ramificados. Estas bacterias son normalmente no mótiles, aunque también pueden serlo. Las especies mótiles presentan flagelación perítrica. Son Gram positivas, con rara producción de pigmentos, aunque unas pocas especies los producen de color amarillo, naranja, rojo o pardo.

Las especies microaerófilas raras veces licúan la gelatina, sin embargo, las anaerobias estrictas lo hacen más comúnmente. Presentan pobre o ningún crecimiento superficial en cualquier medio. Los carbohidratos les resultan indispensables para su buen desarrollo, pues los fermentan para dar lugar a ácido láctico (a veces con ácidos volátiles), alcohol y dióxido de carbono (CO2) como subproductos. No producen nitritos a partir de los nitratos, pero entre los anaerobios estrictos hay algunas especies que reducen los nitratos y otras que no se han probado con esta reacción. Son microaerófilas hacia la anaerobiosis. Se encuentran regularmente en la boca y en el tracto intestinal del hombre y otros animales, en alimentos y productos lácteos y en jugos vegetales fermentados. Unas pocas especies son altamente patógenas

Género Lactobacillus
  • Caracteres morfológicos: El género Lactobacillus (lactis-leche; bacillus-pequeños bacilos) se caracteriza por presentar células en forma de bacilos largos y extendidos, aunque con frecuencia pueden observarse bacilos cortos o coco-bacilos lo cual hace que se puedan confundir con géneros aislados habitualmente de materiales clínicos Estos bacilos se presentan comúnmente formando cadenas y en general son nomótiles, pero cuando tienen motilidad es por la presencia de flagelación perítrica. Son Gram positivos y sólo las células muertas pueden dar resultados variables a la tinción de Gram. Además, no esporulan y algunas cepas presentan cuerpos bipolares que probablemente contengan polifosfato. Los grandes bacilos homofermentativos presentan gránulos internos revelados por tinción de Gram o por tinción con azul de metileno.
  • Pared celular y ultraestructura: La pared celular de los lactobacilos, observada al microscopio electrónico es típicamente Gram positiva y contiene peptidoglicanos (mureínas) de varios quimiotipos, de ahí que el peptidoglicano del tipo Lisina - D-Asparagina sea el más ampliamente distribuido. Esta pared también contiene polisacáridos unidos al peptidoglicano mediante enlaces fosfodiéster, pero sólo presenta ácidos teicoicos relacionados a ella en algunas especies. También pueden apreciarse al microscopio electrónico grandes mesosomas que caracterizan a este género.
  • Caracteres culturales y de las colonias: Las colonias de Lactobacillus en medios sólidos son pequeñas (2-5 mm), convexas, suaves, con márgenes enteros, opacas y sin pigmentos. Sólo en algunos casos presentan coloración amarillenta o rojiza.


Procesos fermentativos de las bebidas alcohólicas destinadas al deguste del consumo humano

Algunas especies forman colonias rugosas. Otras, como lactobacillus confusus, presentan colonias viscosas por excepción. Generalmente no presentan actividad proteolítica ni lipolítica que pueda apreciarse mediante halos claros formados en medios sólidos que contengan proteínas o grasas. Sin embargo, muchas cepas presentan ligera actividad proteolítica debido a proteasas y peptidasas ligadas a la pared celular o liberadas por ésta, así como una débil actividad lipolítica debido a la acción de lipasas intracelulares.

Normalmente no reducen los nitratos, pero esta reacción puede ocurrir en algunos casos, cuando el pH está por encima de 6,0. Los lactobacilos no licúan la gelatina ni digieren la caseína, aunque muchas cepas producen pequeñas cantidades de Nitrógeno soluble. Tampoco producen indol ni sulfídrico (H2S). Son catalasa negativos, pero algunas cepas producen la enzima pseudocatalasa que descompone el peróxido de hidrógeno. Son citocromo negativos, por la ausencia de porfirinas; presentan una reacción benzidina-negativa.

La producción de pigmentos por estas bacterias es rara y cuando ocurre, éstos pueden ser de color amarillo o naranja hacia un tono ferroso o rojizo. Su crecimiento en medio líquido se presenta a través de éste, aunque sus células precipitan rápidamente después que el crecimiento cesa; dando lugar a un sedimento suave y homogéneo, sin formación de películas. En raras ocasiones este sedimento es granular o viscoso. Los lactobacilos no desarrollan o lores típicos al crecer en medios comunes, pero contribuyen a modificar el sabor de alimentos fermentados, produciendo compuestos volátiles como diacetilo y sus derivados y hasta sulfuro de hidrógeno (H2S) .

Nutrición y condiciones de crecimiento

Los lactobacilos presentan particularidades para cada especie respecto a los requerimientos nutricionales complejos para los aminoácidos, péptidos, derivados de ácidos nucleicos, vitaminas, sales, ácidos grasos o ésteres de ácidos grasos y carbohidratos fermentables. Requieren no sólo carbohidratos como fuentes de Carbono y energía, sino también: aminoácidos, vitaminas y nucleótidos. Generalmente estos requerimientos variados suelen suplirse cuando el medio de cultivo de los lactobacilos contiene carbohidratos fermentables, peptona, extracto de carne y extracto de levadura, aunque una suplementación con jugo de tomate, manganeso, acetato y ésteres del ácido oleico, especialmente Tween 80, resulta estimuladora y hasta esencia para muchas especies. Por eso, estos compuestos se incluyen en el medio MRS.

Existen especies que se adaptan a sustratos muy particulares y necesitan factores de crecimiento especiales Debido a que las bacterias ácido-lácticas (LAB) poseen requerimientos nutricionales y de crecimiento similar; su clasificación se ha tornado difícil por los métodos microbiológicos tradicionales. El uso de pruebas moleculares, basadas en secuencias de ADN ribosomal, para identificar las bacterias aisladas de su ambiente natural. Debido a la alta variabilidad de esta región entre especies, se emplea desde hace algunos años un método eficiente para la identificación y detección especifica de bacterias ácido-lácticas probióticas, el cual resulta útil para una mejor caracterización de las mismas, denominado PCR (polymerase chain reaction o reacción en cadena de la polimerasa)

Condiciones ecológicas

♦ PH: Los lactobacilos crecen bien en medios ligeramente ácidos, con pH inicial de 6,4 -4,5 y con uno óptimo de desarrollo entre 5,5 y 6,2. Su crecimiento cesa cuando el pH alcanza valores desde 4 hasta 3,6 en dependencia de especies y cepas y disminuye notablemente en medios neutros o ligeramente alcalinos. Los lactobacilos son capaces de disminuir el pH del sustrato donde se encuentran por debajo del valor 4,0 mediante la formación de ácido láctico. De esta forma evitan o al menos disminuyen considerablemente el crecimiento de 6 casi todos los otros microorganismos competidores, exceptuando el de otras bacterias lácticas y el de las levaduras ♦ Necesidades de Oxígeno: La mayoría de las cepas de Lactobacillus son principalmente aerotolerantes; su crecimiento óptimo se alcanza bajo condiciones microaerofílicas o anaeróbicas y se conoce que un incremento de la concentración de CO2 (de aproximadamente 5% o hasta el 10%) puede estimular el crecimiento, sobre todo en el caso del crecimiento superficial sobre medios sólidos ♦ Temperatura de crecimiento: La mayor parte de los lactobacilos son mesófilos (30 -40°C), con un límite superior de 40ºC. Aunque su rango de temperaturas para el crecimiento oscila entre 2 y 53°C, algunos crecen por debajo de 15ºC y hay cepas que crecen por debajo de 5ºC. Otros crecen a temperaturas bajas, cercanas al punto de congelación (por ejemplo, los que habitan en carnes y pescados congelados). Los llamados lactobacilos “ termófilos” pueden tener un límite superior de temperatura de 55ºC y no crecen por debajo de 15ºC. Aún no se conocen los verdaderos lactobacilos termófilos que crezcan por encima de 55ºC.

Metabolismo

En su metabolismo, los lactobacilos van de la vida anaerobia a la aerobia. Estos microorganismos carecen de sistemas de citocromos para ejecutar la fosforilación oxidativa y no poseen enzimas superóxido dismutasas ni catalasas. Los miembros de este género transforman la glucosa y las hexosas aldehídicas similares, los carbohidratos que producen estos azúcares simples y los alcoholes polihidroxílicos en ácido láctico por homofermentación o bien, en ácido láctico y otros productos finales adicionales como ácido acético, etanol, dióxido de carbono, ácido fórmico y ácido succínico por heterofermentación constituyendo al menos un 50% de los productos finales el ácido láctico, el cual usualmente no es fermentado.

Las principales vías dela fermentación para las hexosas son: la de Embden Meyerhof, donde se convierte 1 mol de hexosa en 2 moles de ácido láctico por fermentación homoláctica y la vía del 6-fosfogluconato, cuyo resultado es 1 mol de CO2, 1 mol de etanol (o de ácido acético) y 1 mol de ácido láctico, por fermentación heteroláctica. En condiciones aerobias, la mayoría de las cepas reoxidan el NADH2 utilizando el O2 como aceptor final de electrones, de modo que el Acetil-CoA no es, o al menos no es completamente reducido a etanol.

De esta manera, se forma ATP adicional por fosforilación a nivel de sustrato, así como proporciones variables de ácido acético y etanol, en dependencia del suministro de Oxígeno. En cuanto a los niveles enzimáticos, los lactobacilos heterofermentativos poseen fosfocetolasas, pero no FDP aldolasas, mientras que los homofermentativos poseen FDP aldolasas, pero no fosfocetolasas.

Plásmidos

En los lactobacilos se encuentran frecuentemente plásmidos relacionados con la resistencia a drogas (medicamentos) o con el metabolismo de la lactosa. Pero el único caso conocido de intercambio genético natural de plásmidos en Lactobacillus es el que ocurre por conjugación del plásmido que determina el metabolismo de la lactosa en Lactobacillus casei.

Fagos

Se ha podido describir la morfología de numerosos fagos de doble cadena de ADN que resultan virulentos para muchas especies de Lactobacillus y se han llegado a conocer los parámetros químico-fisiológicos de siete de estos fagos. Los fagos virulentos poseen cabezas hexagonales y presentan generalmente largas colas contráctiles o no, por lo que todos pertenecen a los grupos A o B, con la excepción de un fago virulento para Lactobacillus plantarum. En sentido general, estos fagos son muy similares a los que atacan a otros grupos de bacterias. Por tales razones, la lisogenia es un proceso ampliamente distribuido dentro del género Lactobacillus.

Véase también

Referencia

  1. Origen de las bacterias ácidos lácticas. Disponible en: www.scielo.org.co. Consultado el 6 de enero de 2017.

Fuentes