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VII CAIQ 2013 y 2das JASP
AAIQ Asociación Argentina de Ingenieros Químicos - CSPQ
Efecto de la temperatura de entrada y el caudal de alimentación en la
obtención cultivos iniciadores (Enterecoccus lactis) mediante secado
por espray
Slavutsky, A. M.a*, Chávez, M.
b y Bertuzzi, M. A.
a
aInstituto de Investigaciones para la Industria Química
(Universidad Nacional de Salta - CONICET)
Av. Bolivia 5150 - 4400 Salta - Argentina
E-mail: [email protected]
bInstituto Nacional de Tecnologia Agropecuária
(INTA-Cerrillos)
Ruta 68, Km 172 – 4412 Cerrillos, Salta - Argentina
Resumen. Los alimentos fermentados forman parte de la dieta integral de
los humanos. Los cultivos iniciadores constituyen la base de estos
alimentos. Las bacterias lácticas son los principales microorganismos
empleados en los cultivos iniciadores que se emplean en la producción de
quesos, yogurt, leches ácidas, etc. El secado por espray (por pulverización),
es una tecnología económica y efectiva para la producción de cultivos
iniciadores. El objetivo del presente trabajo, fue obtener cultivos iniciadores
en polvo a partir de Enterecoccus lactis de origen caprino. Para esto, se
trabajó con una cepa previamente seleccionada en la cuenca caprina de
Amblayo (Salta). El microorganismo se desarrolló en medio de cultivo BHI,
durante 24hs en condiciones de microaerofilia a 37°C. Luego, se procedió al
secado, empleando un equipo BUCHI 290 (Suiza), en diferentes
condiciones de temperatura y caudal de biomasa de entrada. Se evaluó el
efecto de esto parámetros en la sobrevida de las bacterias luego del proceso
y durante el almacenamiento (0, 20 y 50 días), % de humedad y el
rendimiento del polvo obtenido. Las muestras se conservaron envasadas al
vacio y a temperatura ambiente. Los resultados, indican que el producto
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obtenido, posee una humedad inferior al 7%, con un rendimiento superior al
70% y una tasa de supervivencia de hasta un 75%, dependiendo de las
condiciones operacionales. Durante el almacenamiento se produce una
mayor disminución de la viabilidad celular en las muestras que superan un
% de humedad del 6%, permaneciendo constante para el resto de los
productos obtenidos.
Palabras clave: SECADO POR ESPRAY, ENTEROCOCCUS LACTIS,
CULTIVOS INICIADORES.
1. Introducción
Hoy en día, la producción de alimentos y bebidas fermentadas a través de la
fermentación representa un método de conservación barato y confiable en los países
menos desarrollados, mientras que en los países más desarrollados, la producción a gran
escala de los alimentos fermentados se ha convertido en una rama importante de la
industria alimentaria. Por otra parte, el consumidor valora los productos
tradicionalmente fermentados por sus excepcionales cualidades gastronómicas. Los
cultivos iniciadores (stater cultures) constituyen la base de estos alimentos. Un cultivo
iniciador se puede definir como una preparación microbiana de un gran número de
células de al menos un microorganismo, que se añade a una materia prima para producir
un alimento fermentado. El grupo de Bacterias Ácido Lácticas (BAL) ocupa un papel
central en estos procesos, y posee una histórica aplicación en la producción de alimentos
y bebidas fermentadas. Su principal característica, es causar la acidificación rápida de la
materia prima a través de la producción de ácidos orgánicos, principalmente ácido
láctico. Además, es importante su producción de ácido acético, etanol, aroma
compuestos, bacteriocinas, exopolisacáridos, y varias enzimas. De esta manera se
mejoran la vida útil y la seguridad microbiana, aportando a la textura, y contribuyendo
al perfil sensorial agradable del producto final. Las BAL (lactococos, lactobacilos,
estreptococos, enterococos, etc.) son un grupo importante de cultivos iniciadores,
aplicados en la producción de alimentos fermentados como el yogur, el queso, salchicha
seca, salame, pan amargo, etc. (Leroy, F., & De Vuyst, L., 2004).
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Los avances en Biotecnología, hicieron posible que estos cultivos se incorporaran de
forma directa en la formulación de alimentos, utilizando para ello métodos de
concentración y conservación. El uso de cultivos iniciadores tiene varias ventajas, como
por ejemplo, reduce los costos de producción, disminuye el riesgo de contaminación con
bacteriófagos y estandariza la calidad de la producción a condiciones previamente
seleccionadas. La liofilización es una de las principales técnicas empleadas. Dentro de
sus desventajas, se pueden citar las bajas temperaturas de almacenamiento y de
transporte requeridas para conservarlos. Esto limita el uso de esta tecnología, ya que
eleva los costos de transporte cuando se recorren largas distancias, además, los costos
de obtención de productos liofilizados a escala industrial son elevados
(Peighambardoust et al., 2011).
La técnica de secado por pulverización o espray (spray drying), se presenta como una
alternativa económica y efectiva para la producción de cultivos iniciadores. Se trata de
una operación que consiste en convertir un alimento líquido en un producto en polvo,
con mínima manipulación del material, disminuyendo su tamaño y su contenido de
humedad, lo que favorece la preservación del alimento (Vinderola, 2008). Dentro de sus
ventajas, se pueden citar, el bajo costo y el corto tiempo de procesamiento. La
versatilidad del proceso de secado por pulverización y los considerables progresos
realizados a través de la innovación tecnológica han llevado a una mayor flexibilidad
para cumplir con los requisitos biotecnológicos, especialmente en lo referido a
tratamientos térmicos más suaves, a fin de evitar la pérdida de actividad microbiana.
Sin embargo, los trabajos obtenidos sobre el secado por pulverización de bacterias
son escasos en comparación con los de liofilización (Schuck et al., 2012). Las razones
de ello, son principalmente las bajas tasas de supervivencia durante el secado de los
cultivos, la estabilidad bajo condiciones de almacenamiento y la dificultad de rehidratar
el producto (Ananta et al., 2005). Fu y Chen (2011) resumen algunos estudios sobre la
deshidratación de microorganismos por procesos térmicos que demuestran que la
supervivencia de los cultivos varía dependiendo de los diferentes medios de cultivo, las
matrices encapsulantes, los sistemas de secado y las características de cada
microorganismo.
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Las etapas del proceso se pueden resumir de la siguiente manera: i) Preparación del
inóculo, que comprende todo lo relativo a la producción de la biomasa (composición del
medio de cultivo, pH, fase de crecimiento, etc.), ii) Formulación de las suspensiones de
los microorganismos en las que se pueden incorporar matrices protectoras, donde se
debe tener en cuenta las condiciones de procesamiento y almacenamiento posteriores
(comportamiento reológico, estabilidad térmica, rehidratación, etc.), iii) Deshidratación,
que comprende todo lo referido a las condiciones operacionales del equipo de secado
(temperatura y flujos de las corrientes, tiempo de exposición, etc.), iv) Almacenamiento
y envasado del producto deshidratado obtenido, se refiere a las diferentes condiciones
de almacenamiento (humedad, temperatura, tiempo, etc.) y v) Rehidratación del polvo y
estudio de la viabilidad de los microorganismos, donde se evalúa la calidad del producto
obtenido.
El estudio de cada una de estas etapas, es determinante para la calidad del producto
final, no obstante, los estudios realizados hasta el momento, indican que los parámetros
operacionales del equipo y las sustancias protectoras empleadas, juegan un rol
determinante en la viabilidad microbiana final (Boza et al., 2004; Wang et al., 2004; Fu
y Chen, 2011).
Por otra parte, los cultivos puros aislados de ecosistemas complejos, donde se
producen alimentos fermentados por métodos tradicionales, exhiben una diversidad de
actividades metabólicas que difieren considerablemente de las de las cepas comerciales
utilizadas como iniciadores a escalas industriales (Klijn, Weerkamp, y de Vos, 1995).
Estas cepas difieren en la tasa de crecimiento y el crecimiento competitivo que
presentan en cultivos mixtos, la adaptación a un sustrato en particular o de materias
primas, la presencia de propiedades antimicrobianas, y el sabor, aroma, y atributos de
calidad que pueden aportar a un producto en particular (Ayad, Verheul, Wouters, y
Smit, 2002). Por otro lado, los sistemas caprinos de los Valles y Quebradas del Noroeste
Argentino, presentan muy buenas condiciones ambientales para el desarrollo de
bacterias lácticas con potenciales tecnológicos y diferentes a las existentes hoy en el
mercado. En efecto, en estos ecosistemas, la producción lechera de cabras está radicada
desde hace mucho tiempo, posiblemente desde la época de la conquista española; estos
productores han sostenido prácticas productivas acordes con los recursos de la zona.
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Estudios realizados sobre estos sistemas, han demostrado un muy buen perfil de calidad
de leche para elaboración de quesos (Chávez et al., 2011).
La preservación de prácticas en un ecosistema de altura, sin contaminación, es lo que
permitió plantear la hipótesis sobre la existencia de bacterias lácticas, de origen sistema
caprino de leche, con propiedades de interés para su industrialización. Particularmente,
la caracterización y tipificación de estas bacterias con destino a la producción de
fermentos, se está llevando a cabo desde 2007 por medio de investigaciones conjunta
entre CONICET (Universidad Nacional de Salta) e INTA-Salta con resultados
promisorios. En este marco, se procedió al rescate de bacterias lácticas de ecosistemas
de altura (Amblayo-Valles Calchaquies, aproximadamente 2300msnm) y templados
(Salta-Valle de Lerma, aproximadamente 1000msnm). Se aislaron en forma aleatoria 80
cepas, 40 de cada región, las que fueron identificadas como lacto cocos (Gran +, nitrato,
catalasa y movilidad negativas); sobre las mismas se aplicaron pruebas de inocuidad
(Torres et al., 2010), técnicas bioquímicas y biotecnológicas (16S y RAPID) de
caracterización (Torres et al., 2009), mediante las cuales se realizó la identificación de
diferentes cepas con un gran potencial tecnológico. Sin embargo, no se cuenta con
desarrollos tecnológicos que acompañen estos avances.
La importancia del estudio que se plantea, radica en el desarrollo de una tecnología
simple, económica, efectiva, fácilmente escalable y transferible para la conservación de
cepas de bacterias lácticas de origen caprino para su aplicación posterior en alimentos
fermentados.
Con este objetivo, se propone determinar los parámetros óptimos de procesamiento
para la obtención de cepas bacterianas lácticas de origen caprino deshidratadas mediante
secado por pulverización. Se evaluará el efecto sobre la viabilidad de una cepa de
Enteroccocus lactis del proceso de secado por espray, a través del estudio de dos
parámetros del equipo de secado: Temperatura de entrada (Te) y Caudal de
Alimentación de la biomasa (Calim).
2. Materiales y Métodos
2.1. Cultivo.
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Enterecoccus lactis perteneciente al cepario del INTA-Cerrillos (Salta). La misma
fue aislada a partir de muestras de leche caprina provenientes de los ecosistemas de
Amblayo y del Valle de Lerma, ambos de la provincia de Salta. La cepa se cultivó en
15 mL a 37°C durante 24hr, en condiciones de microaerofilia, en medio infusión-
cerebro-corazón (BHI, Britania, Argentina). El cultivo se repicó en 40 mL de BHI y se
llevó a estufa durante 24 hr a 37°C. Se realizó un último repique a un 1 litro de caldo
BHI, bajo las mismas condiciones. Este cultivo presentó un recuento de 1.64x109
UFC/gb.s que se tomó como valor inicial.
2.2. Procedimiento de Secado por Espray.
Finalizada la etapa de producción de biomasa, se procedió al secado de las
muestras, mediante el empleo de un Mini Spray Dryer B-290 (BUCHI, Suiza). En la
Figura 1, se presenta un esquema del equipo de secado empleado. Se estudió el efecto
de la temperatura del aire de entrada (Te) y del caudal de entrada de la materia prima
(Calim), sobre el rendimiento de biomasa recuperada, la humedad del producto y la
viabilidad microbiana del producto. Para ello, se empleo un diseño factorial 32 con tres
repeticiones en el centro. En la Tabla 1, figuran las variables empleadas en el diseño
experimental. El flujo de aire de entrada (538 L/h) y el % de aspiración (100%)
permanecieron constantes.
2.3. Rendimiento (%R) y Humedad de las Muestras Obtenidas (%H).
El rendimiento de recuperación de biomasa se determinó a partir de la biomasa seca
presente en el medio de cultivo y la biomasa recuperada luego de finalizada la etapa de
secado. La biomasa seca inicial, se determinó a partir del secado de una alícuota del
cultivo bacteriano, en estufa a 104°C durante 24hs. La humedad del producto obtenido
se determinó empleando el método propuesto por la AOAC (AOAC, 1984).
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Fig 1. Esquema del equipo de secado. 1) aire de entrada; 2) calentador; 3) cámara de
secado; 4) ciclón; 5) aspirador; 6) sensor de temperatura de entrada (Te) y alimentación
de la biomasa; 7) sensor de temperatura (Ts); 8) contenedor del producto. Las flechas
indican la trayectoria del aire y del polvo obtenido.
2.4. Estudios de Viabilidad Microbiana.
La viabilidad de los fermentos frescos y deshidratados se estudió mediante el
siguiente análisis microbiológico: se determinó el número de células viables de cada
fermento, antes y después de los diferentes tratamientos, por recuento en placa. Para
ello, se realizaron diluciones decimales en solución fisiológica y se utilizó como medio
BHI. Las placas se incubaron a 37ºC en condiciones de microaerofilia. El recuento se
informa en UFC/g de biomasa seca. La tasa de sobrevida (%T), se calculó como la
división entre las UFC/g finales e iniciales, luego del tratamiento de secado por espray.
El resultado se expreso en porcentaje.
2.5. Estudios de Viabilidad Microbiana en Función del Tiempo.
Se realizó el estudio de la viabilidad microbiana de los fermentos deshidratados a los
20 y 50 días. Para esto, los polvos deshidratados se guardaron en bolsas cerradas al
vacio a temperatura ambiente y al resguardo de la luz. La temperatura ambiente varió
entre 10 y 30°C, durante el periodo de estudio.
2.6. Análisis Estadístico.
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Se realizó un análisis de regresión, mediante un Modelo de Regresión Lineal
Generalizado, análisis de ANOVA y se llevó a cabo el estudio del efecto de las
variables, mediante gráficas de superficie-respuesta. Para la realización de los cálculos,
se empleo el software Info-Stat (Versión 2013).
3. Resultados.
3.1. %Humedad, %Rendimiento y %Tasa de Supervivencia del Producto
Obtenido.
La viabilidad celular depende de la combinación de los parámetros operacionales del
proceso de secado. Aunque en la bibliografía se informa que un aumento de la
temperatura del aire de entrada (Te) disminuye la viabilidad celular, la misma, no está
directamente correlacionada con la inactivación y sólo tiene un ligero efecto (Kim &
Bhowmik, 1990). Algunos autores, sostienen que la temperatura del aire de salida (Ts)
es el parámetro de secado que más afecta a la viabilidad de los cultivos iniciadores
obtenidos por espray. Este parámetro depende de la Te, el flujo de aire y el Calim. En la
Tabla 1, se muestran los parámetros operacionales empleados en este estudio (las
muestras J y K, pertenecen a las repeticiones en el punto central). Se observa que la Ts
depende de las condiciones empleadas, pero en términos generales, se puede mencionar
una disminución de la Ts a medida que disminuye la Te y aumenta el Calim.
Tabla 1. Diseño factorial empleado y resultados obtenidos de las variables
dependientes estudiadas.
Muestra Te (°C) Calim
(%/mL/h) Ts (°C) UFC/gm %Humedad
% Rendimiento Biomasa
%Tasa Sobrevida
A 150 365 81 7.50E+08 1.79 75.59 45.73
B 150 440 75 9.19E+08 3.76 64.86 56.31
C 150 515 70 1.12E+09 5.74 61.21 68.85
D 170 365 93 8.82E+08 2.53 82.14 53.27
E 170 440 88 1.05E+09 4.79 71.37 69.85
F 170 515 82 1.25E+09 6.45 67.45 76.39
G 190 365 106 3.46E+08 0.10 80.20 20.48
H 190 440 100 5.15E+08 0.53 69.47 31.05
I 190 515 94 7.15E+08 1.05 65.83 43.60
J 170 440 88 1.05E+09 4.53 71.79 70.85
K 170 440 87 1.05E+09 4.47 71.67 71.37
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En la Tabla 1 figuran los resultados obtenidos para las diferentes variables estudiadas.
Como puede observarse, los resultados dependen de las variables operacionales
empleadas en el proceso de secado. Los %H y %T de las muestras, aumentan con el
aumento del Calim, mientras que el %R disminuye a medida que decrece el Calim.
A fines de facilitar el análisis de los resultados, se realizó un análisis de regresión de
los valores obtenidos.
A continuación, se presentan las ecuaciones de regresión obtenidas para %H, %R de
biomasa recuperada y el %T:
El coeficiente de R2 fue mayor a 0.98 en todos los casos, y de acuerdo al análisis de
variancia, las ecuaciones obtenidas poseen un p ≤ 0.05 en todos los casos. A partir de
las ecuaciones obtenidas, se realizaron las gráficas de superficie-respuesta y las gráficas
de contorno. En la Fig. 1, se observa el gráfico superficie-respuesta y de contorno para
el %H.
Figura 1. Gráfico de superficie-respuesta y de contorno para el % de humedad
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Como se observa en la figura, debido al efecto lineal del Calim, a medida que aumenta
el caudal con el cual ingresa la biomasa al equipo, aumenta la humedad que posee el
polvo obtenido. Al aumentar el caudal de alimentación, disminuye el tiempo de
residencia, y en definitiva, de contacto entre el aire caliente y la suspensión de bacterias,
lo que produce un polvo con mayor contenido de humedad. El agua evaporada sale del
equipo junto al polvo obtenido, separándose ambos en el ciclón (Fig. 1), lo que evita
que el polvo vuelva a humedecerse. Cuando disminuye Te y en consecuencia, Ts son
menores, el aire se encuentra saturado de agua, condensándose parte del mismo, que
termina siendo adsorbido por el polvo. Por lo que es de esperar un efecto cuadrático en
el factor Te.
En la Fig. 3, se observan las curvas superficie-respuesta y de contorno para el %R de
biomasa recuperada.
En este caso, se observa un efecto cuadrático para ambas variables. El valor del %R,
se puede relacionar con la humedad del polvo. Si el producto posee alto contenido de
humedad, el mismo es capaz de aglomerarse y quedar adherido entre la cámara de
secado y el ciclón (Fig. 1). Además, cuando disminuye mucho la humedad de la
muestra, el producto puede adherirse a las paredes de vidrio debido a la estática que
posee el polvo y la superficie de vidrio del equipo. Por eso, se observa un efecto
combinado entre la Te y el Calim.
Figura 2. Gráfico de superficie-respuesta y de contorno para el % de rendimiento
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En la Fig. 4, se observan las gráficas de superficie-respuesta y de contorno para el %
de la Tasa de sobrevida.
Figura 3. Gráfico de superficie-respuesta y de contorno para el % de tasa de
sobrevida
Se observa que el %T de las bacterias, depende tanto de la Te y del Calim. Las células
pueden sufrir diferentes tipos de lesiones durante el proceso de secado. Las lesiones y la
muerte celular son probablemente causadas por una pérdida de proteínas de la pared
celular, así como también, por la pérdida de agua, siendo ambos factores
extremadamente importantes para el mantenimiento de la integridad estructural y
funcional de las macromoléculas biológicas (Brennan et al. 1986). La velocidad de
secado del medio de cultivo depende de dos factores; el caudal de alimentación y la
temperatura de entrada del aire. Se mencionan solo esto dos parámetros, ya que el resto
de las variables permanecieron constante en el experimento. Por lo tanto, en las
condiciones experimentales empleadas, la velocidad de evaporación del agua del medio
de cultivo, depende de estas variables. Al aumentar el caudal de alimentación,
disminuye el tiempo de residencia, y en definitiva, de contacto entre el aire caliente y la
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suspensión de bacterias, lo que produce un polvo con mayor contenido de humedad y
un aumento de la tasa de sobrevida, debido a que se produce una menor
desnaturalización de las proteínas en las células.
Es importante mencionar, que el contenido de humedad impacta en la tasa de
sobrevida del producto y en la facilidad de almacenamiento e incorporación del
producto en el alimento. De acuerdo con Wang et al. (2004), el contenido de humedad
del producto, es la variable más importante a tener en cuenta, para garantizar un buen
almacenamiento del producto. Un producto con bajo contenido de humedad, previene el
crecimiento de otros microorganismos patógenos o contaminantes (bacterias, hongos y
levaduras), que puedan perjudicar la aplicación del polvo en productos alimenticios.
Además, el grado de inactivación de las bacterias durante el secado por pulverización
depende de la combinación temperatura-tiempo empleados y por lo tanto, del grado de
estrés térmico sufrido por las bacterias. Varios investigadores han informado también
que el aumento de temperatura del aire de salida reduce la supervivencia de
microorganismos después de secado por pulverización (Kim & Bhowmik, 1990; Lian et
al, 2002). Esto se puede observar claramente en la Tabla 1. Por ejemplo, para Ts entre
80 y 90°C, se observan los mayores %T. A mayores o menores Ts, se observa que el
%T disminuye, dependiendo esto también, de la Te del aire.
A fines de poder observar claramente el efecto de las variables independientes sobre
las variables dependientes estudiadas, se realizaron las curvas paramétricas, empleando
las ecuaciones de regresión calculadas. En la Fig. 5, se observa el efecto de la Te y Calim
sobre diferentes %H, %R y %T.
A partir de estas curvas, es posible ver con mayor claridad, las condiciones
operacionales que pueden emplearse durante el secado, a fin de obtener un producto con
mayor %R, %T y menor %H. Por ejemplo, trabajando con una Te de 160°C y un Calim
de 480mL/h, el producto obtenido, tendría una humedad menor al 6%, un rendimiento
superior al 65% con una tasa de sobrevida del 75%, aproximadamente. De esta forma,
es posible optimizar los parámetros operacionales del secado por espray.
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Figura 4. Curvas paramétricas del %H, %R y %T
3.2. Efecto del Tiempo de almacenamiento sobre la Sobrevida del Cultivo
Bacteriano.
Se ha informado que el oxígeno, la humedad y la luz son perjudiciales para los
cultivos iniciadores (Porubcan y Sellers, 1979). Por lo tanto, para mantener una alta
viabilidad, es necesario emplear el material de envasado adecuado y las condiciones de
almacenamiento que procuren una menor pérdida de viabilidad. Esta es una de las
cuestiones que más perturba a los fabricantes y los consumidores. El contenido de agua
es uno de los parámetros más importante para mantener la estabilidad de los cultivos
secos (Clementi y Rossi, 1984). En general, los microorganismos sobreviven mejor
cuando menor es el contenido de humedad y la actividad de agua del producto obtenido.
Sin embargo, el secado excesivo puede disminuir la viabilidad y la estabilidad de los
microorganismos (de Valdez et al., 1985). Además, se informa de que el contenido de
humedad residual óptimo varía con la composición del medio en el que los
microorganismos se secan, la atmósfera de almacenamiento y la especie de
microorganismo empleada (Fry, 1966; Scott, 1958).
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En la Fig. 6, se observan % de la tasa de sobrevida de los diferentes polvos obtenidos,
por los diferentes tratamientos empleados, en función del tiempo.
Figura 5. %T en función del tiempo para los diferentes tratamientos empleados
Se observa que la pérdida de viabilidad depende del contenido de humedad que
poseen las muestras luego del secado. Por ejemplo, la muestra F, posee inicialmente un
%T del 77% y al final del tiempo de almacenamiento, la misma es cercana al 68%. La
humedad de la muestra es del 6.5%, aproximadamente (Tabla 1). En cambio, en las
muestras que poseen una humedad inferior al 5% (A, E, H, por ejemplo), la pérdida de
viabilidad no es significativa. De esta manera, trabajando en las condiciones empleadas
para la muestra E, se observa que el %T es similar a las obtenidas en la muestra F, pero
además, en estas condiciones, el % de rendimiento de recuperación de biomasa, es de
71% para las condiciones E y 67% para las F. Esto indica que la menor actividad de
agua de la primera, es probablemente el factor que más influye en la supervivencia y
estabilidad en el tiempo del cultivo seco (Leach y Scott, 1959; Heckly, 1961).
4. Conclusiones.
El estudio de las condiciones operacionales para la obtención de cultivos iniciadores,
es una de las primeras etapas que deben llevarse a cabo, a fin de optimizar el producto
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obtenido. Es importante resaltar, que el estudio realizado, permitió obtener los
parámetros operacionales, con los cuales se puede obtener un producto con bajo
contenido de humedad, alta viabilidad y elevados rendimientos. A su vez, el estudio del
comportamiento de la viabilidad en función del tiempo, permitió conocer la estabilidad
del producto durante el almacenamiento en condiciones de temperatura ambiente con el
objeto de su futura comercialización.
Reconocimientos
Este trabajo fue financiado a través del Proyecto Nº 1895/2 del Consejo de
Investigación de la Universidad Nacional de Salta, "Aplicación de nuevas tecnologías
en la obtención de películas comestibles y/o biodegradables para alimentos" y el
Proyecto PNAIyAV-1130032: "Tecnologías de transformación de alimentos" del INTA-
Salta.
Los integrantes del trabajo desean agradecer al Instituto de Investigaciones para la
Industria Química (INIQUI-CONICET), INTA-Salta, al CIUNSA y a la Facultad de
Ingeniería-UNSa.
Referencias
Ananta, E., Volkert, M., & Knorr, D. (2005). Cellular injuries and storage stability of spray-dried Lactobacillus
rhamnosus GG. International Dairy Journal, 15(4), 399–409.
AOAC, 1984. Official Methods of Analysis, 14th edn. AOAC, Arlington, VA, USA. Ayad, E. H. E., Verheul, A., Wouters, J. T. M., & Smit, G. (2002). Antimicrobial-producing wild lactococci
isolated from artisanal and non-dairy origins. International Dairy Journal, 12, 145–150.
Boza, Y., Barbin, D., & Scamparini, a. R. . (2004). Effect of spray-drying on the quality of encapsulated cells of
Beijerinckia sp. Process Biochemistry, 39(10), 1275–1284. Brennan, M., Wanismail, B., Johnson, M.-C. and Ray, B. (1986) Cellular damage in dried Lactobacillus
acidophilus. Journal of Food Protection 49, 47–53.
Chávez, M; Orosco, S; Sanchez, V; Martinez, M; Torres, N y Candotti J (2011). SISTEMA DE PRODUCCIÓN
DE LECHE CAPRINA: Valles Áridos y Quebradas del NOA como caso de estudio. Ier Taller Nacional sobre Tecnologías Productivas disponibles para el sector de los Pequeños Rumiantes en la República Argentina (Mendoza).
CD pag. 10
Clementi, F.; Rossi, J. Effect of drying and storage-conditions on survival of Leuconostoc oenos. Am. J. Enol.
Vitic. 1984, 35 (3), 183-186. Fry, R.M., 1966. Freezing and drying of bacteria. In: Meryman, H.T. (Ed.), Cryobiology. Academic Press,
London, pp. 665–696.
Fu, N., & Chen, X. D. (2011). Towards a maximal cell survival in convective thermal drying processes. Food
Research International, 44(5), 1127–1149. Kim, S. S., & Bhowmik, S. R. (1990). Survival of Lactic Acid Bacteria during Spray Drying of Plain Yogurt.
Journal of Food Science, 55(4), 1008–1010.
Klijn, N., Weerkamp, A. H., & de Vos, W. M. (1995). Detection and characterization of lactose-utilizing Lactococcus spp. in natural ecosystems. Applied Environmental Microbiology, 61, 788–792.
Leroy, F., & De Vuyst, L. (2004). Lactic acid bacteria as functional starter cultures for the food fermentation
industry. Trends in Food Science & Technology, 15(2), 67–78.
VII CAIQ 2013 y 2das JASP
AAIQ, Asociación Argentina de Ingenieros Químicos - CSPQ
Peighambardoust, S. H., Golshan Tafti, a., & Hesari, J. (2011). Application of spray drying for preservation of
lactic acid starter cultures: a review. Trends in Food Science & Technology, 22(5), 215–224.
Porubcan, R.S. and Sellers, R.L. (1975) Stabilized dry cultures of lactic acid producing bacteria. US Patent 3 897 307, July 9.
Schuck, P., Dolivet, a., Méjean, S., Hervé, C., & Jeantet, R. (2012). Spray drying of dairy bacteria: New
opportunities to improve the viability of bacteria powders. International Dairy Journal, 1–6.
Scott, W.J., 1958. The effect of residual water on the survival of dried bacteria during storage. Journal of General Microbiology 19, 624–633.
Torres, N; Chávez, M; Audisio C. (2009). Evaluación de la capacidad acidificante y de formación de compuestos
generadores de sabores de bacterias lácticas caprinas.) X Congreso Latinoamericano de Microbiología e Higiene de
los Alimentos. Uruguay, Soporte electrónico colmic. 2009.congresoselis.info/programa/programaExtendido.php?Sala_=48dia=2, Nº 097.
Torres, N; Chávez, M; Audisio C. (2009). Microbiological characteristics and technological screening of goat milk
lactic acid bacteria from temperate valley of Salta (Argentina). III Simposio Internacional de bacterias lácticas. II
Encuentro de la red BAL, Libro de actas Nº E27 pag.154. Vinderola G. (2008). Dried cell-free fraction of fermented milks: new functional additives for the food industry.
Trends in Food Science & Technology 19, 40-46.
Wang, Y.-C., Yu, R.-C., & Chou, C.-C. (2004). Viability of lactic acid bacteria and bifidobacteria in fermented
soymilk after drying, subsequent rehydration and storage. International journal of food microbiology, 93(2), 209–17. Wang, Y.-C., Yu, R.-C., & Chou, C.-C. (2004). Viability of lactic acid bacteria and bifidobacteria in fermented
soymilk after drying, subsequent rehydration and storage. International journal of food microbiology, 93(2), 209–17.