Incorporación de probióticos en el yogurt

En la actualidad, numerosos productos lácteos fermentados, como el yogurt, no solo contienen cultivos iniciadores tradicionales, sino que incorporan diversas cepas de bacterias probióticas. Estas bacterias, añadidas en el momento de iniciar la fermentación, mantienen su viabilidad y actividad biológica en el producto final, lo cual permite su potencial efecto beneficioso en el consumidor.

El término “probiótico”, derivado del griego y que significa “a favor de la vida”, se refiere a microorganismos vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas, confieren beneficios para la salud del huésped. Para que un microorganismo sea considerado un probiótico verdadero, debe cumplir ciertos criterios: estar vivo al momento de su ingestión, ser capaz de ejercer un efecto positivo en la salud demostrado clínicamente, y ser consumido en una dosis suficiente.

El interés científico por los probióticos ha crecido significativamente en las últimas décadas, en paralelo con el avance en el estudio de la microbiota intestinal. El cuerpo humano alberga aproximadamente 37 billones de células humanas, pero es superado en número por el microbioma humano, compuesto por cerca de 100 billones de células microbianas que representan más de 1.500 especies distintas y codifican alrededor de 10 millones de genes no humanos. La microbiota gastrointestinal constituye la mayor parte de este ecosistema microbiano y desempeña un papel crucial en la salud humana, interactuando estrechamente con el sistema inmunológico y otros procesos fisiológicos.

Diversos estudios clínicos han demostrado que los probióticos pueden contribuir a la salud gastrointestinal y al fortalecimiento de la función inmunológica. Sin embargo, sus efectos son altamente específicos a nivel de cepa, lo cual implica que no se pueden generalizar los beneficios observados en una cepa a toda la especie. Por ello, es esencial documentar las características, seguridad y eficacia de cada cepa probiótica de forma individual, como es el caso de Bifidobacterium animalis subsp. lactis (BB-12®), Lactobacillus paracasei subsp. Paracasei (L. CASEI 431®), Lactobacillus acidophilus (LA-5®) y Lactobacillus rhamnosus (LGG®) que por cierto es el probiótico más documentado y con el mayor número de estudios clínicos rigurosos a nivel mundial.

Para que un producto sea considerado realmente probiótico, debe garantizar la presencia de bacterias vivas en concentraciones efectivas (habitualmente del orden de 10⁹ UFC por porción diaria) durante toda su vida útil. La formulación de productos como los desarrollados bajo la línea nu-trish® busca optimizar la textura, el sabor y los recuentos celulares, pero el cumplimiento de estos objetivos depende de múltiples factores interrelacionados.

A continuación, se describen los factores críticos para preservar la supervivencia de las bacterias probióticas. Cabe destacar que estos requerimientos son semejantes a los de las bacterias iniciadoras, sin embargo, existen algunos adicionales a tener en cuenta para garantizar los conteos de estos.

Factores que afectan la viabilidad de las cepas probióticas

La estabilidad de las bacterias probióticas en productos fermentados está influida por variables intrínsecas (tipo de cepa, composición del medio, metabolismo) y extrínsecas (temperatura, pH, oxígeno, empaque, almacenamiento). Entre las condiciones más determinantes se encuentran la temperatura de fermentación, el nivel de proteína de la leche y el pH final, que condiciona la supervivencia bacteriana durante la conservación.

En el caso del BB-12® (Bifidobacterium animalis subsp. lactis), su crecimiento se ve favorecido en bases lácteas con alto contenido de proteína ejerciendo un efecto tampón que retrasa la acidificación y reduce la pérdida de viabilidad, igualmente es importante tener en cuenta quesiempre se requiere que sea inoculado junto a un cultivo fermentador para el desarrollo y estabilidad del BB-12®, cuando el pH del yogurt desciende por debajo de 4,2 se observa una aceleración en la pérdida poblacional de esta cepa. Por ello, se recomienda emplear cultivos con baja post-acidificación, a fin de preservar la viabilidad del probiótico durante la vida útil del producto.

En cuanto a su estabilidad a temperatura de refrigeración (~6°C), BB-12® ha demostrado una reducción poblacional inferior a un logaritmo en un periodo de 42 días. Además, esta cepa presenta una resistencia relativa al oxígeno y mantiene su estabilidad bajo condiciones controladas, lo cual la convierte en una opción robusta para su incorporación en productos lácteos fermentados.

LGG® (Lactobacillus rhamnosus) presenta adaptabilidad térmica, con crecimiento eficiente entre 22 y 43°C y compatibilidad con la mayor parte de los cultivos fermentadores incluso soporta condiciones de pH bajo. Puede aumentar su recuento durante el almacenamiento a temperaturas elevadas, aunque tiende a disminuir ligeramente hacia el final de la vida útil. Su impacto sobre la postacidificación varía según el cultivo y la temperatura de almacenamiento siendo casi nula en condiciones típicas de refrigeración por debajo de los 13°C. Además, la producción de diacetilo contribuye a un perfil sensorial cremoso en el yogurt.

La cepa L. CASEI 431® (Lactobacillus paracasei) evidencia una alta dependencia térmica, con crecimiento óptimo entre 38–39°C, a temperaturas mayores su viabilidad disminuye. A pesar de que su crecimiento puede ser moderado, su estabilidad se mantiene durante la conservación y aporta un matiz cremoso por producción de diacetilo.

En contraste, LA-5® (Lactobacillus acidophilus) aunque es capaz de crecer durante el proceso de fermentación, presenta una alta sensibilidad al oxígeno, lo cual compromete su estabilidad. Por ello, seleccionar un material de empaque adecuado resulta crucial para preservar la viabilidad de este probiótico. Esta bacteria puede contribuir a la producción de ácido cuando se almacena a temperaturas elevadas.

Consideraciones tecnológicas y metodológicas

El desarrollo de un nuevo producto probiótico debe partir de la identificación del beneficio deseado y el grupo objetivo, seguido de la selección de la cepa con respaldo clínico y el cálculo del nivel de inoculación necesario para alcanzar la dosis efectiva. La formulación debe equilibrar la composición de la matriz láctea, las condiciones de fermentación y almacenamiento, y la elección de materiales de empaque que minimicen la exposición al oxígeno.

Asimismo, la enumeración selectiva de las cepas es fundamental para garantizar su presencia en niveles adecuados. Los métodos deben ser basados en normas IDF/ISO y otros validados para la cuantificación de las cepas de L. rhamnosus, Bifidobacterium, L. paracasei y L. acidophilus.

Referencias

• Chr. Hansen A/S. (2024). Technical documentation of nu-trish® cultures and probiotic strains.
• Chr. Hansen A/S. (2019). The science behind Lactobacillus rhamnosus, LGG®.
• Journal, 19(12), 863–872. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2009.08.003

Historia y evolución del yogurt

La fermentación de la leche es una práctica ancestral presente en diversas culturas, utilizada tanto para conservar alimentos como para mejorar su valor nutricional. En la región de Tracia (actual Bulgaria) el yogurt era considerado un alimento esencial, al que se le atribuían propiedades medicinales. A comienzos del siglo XX, el microbiólogo ruso Ilya Mechnikov, pionero en el estudio de la inmunidad celular, propuso que el consumo habitual de yogurt contribuía a la longevidad de los campesinos búlgaros. Esta observación impulsó el interés científico por los microorganismos lácticos y su impacto en la salud humana.

Con el desarrollo de la microbiología, se identificaron las bacterias responsables de la fermentación láctica: S.thermophilus y L.bulgaricus. Estas especies fueron seleccionadas por su capacidad de producir ácido láctico, mejorar la textura del producto y generar compuestos aromáticos como acetaldehído, acetoina, diacetilo, entre otros que aportan al perfil sensorial del yogurt.

Funcionalidad de las bacterias en el yogurt

El S.thermophilus es una bacteria grampositiva, termófila, homofermentativa y catalasa negativa, perteneciente al grupo de los estreptococos lácticos. Se caracteriza por fermentar lactosa y transformarla en ácido láctico, lo cual contribuye a la acidificación del medio. Gracias a su tolerancia a las condiciones iniciales de la leche como el pH neutro y la presencia de oxígeno, esta especie inicia el proceso fermentativo, generando un entorno más ácido que favorece el crecimiento de L.bulgaricus que es una bacteria grampositiva, bacilar, termófila y altamente acidificante, cuyo crecimiento óptimo ocurre a pH bajo. Esta especie descompone las proteínas de la leche, liberando péptidos y aminoácidos que estimulan el crecimiento de S.thermophilus, estableciendo una relación simbiótica entre ambas. Esta cooperación metabólica permite que ambas bacterias se beneficien mutuamente, manteniendo su actividad fermentativa.

Al final del proceso, la producción conjunta de ácido láctico por ambas especies incrementa la acidez de la leche, provocando su coagulación y dando lugar a la textura firme y las propiedades sensoriales del yogurt.

Aspecto legal

El Codex Alimentarius establece que el yogurt debe contener cultivos vivos, activos y en cantidades suficientes de S.thermophilus y L.bulgaricus hasta la fecha de duración mínima del producto.

En términos generales, las regulaciones vigentes en distintos países de la región coinciden en exigir una concentración mínima de 1×10⁶ UFC/g (unidades formadoras de colonias por gramo) de bacterias lácticas viables al final de la vida útil del yogurt, con el fin de garantizar sus propiedades tecnológicas y funcionales.

Factores que afectan la viabilidad bacteriana

La viabilidad de los cultivos iniciadores en la elaboración de yogurt, específicamente S.thermophilus y L.bulgaricus, está determinada por factores intrínsecos de la materia prima y por las condiciones del proceso tecnológico. La composición de la leche, en particular la disponibilidad de azucares como la lactosa, proteínas y minerales influye directamente en el crecimiento y la actividad metabólica de estas bacterias ácido-lácticas. En el ámbito industrial, la producción de yogurt se lleva a cabo mediante una secuencia de operaciones unitarias que aseguran la calidad microbiológica, fisicoquímica y sensorial del producto final. Estas etapas comprenden la estandarización de la base láctea, tratamiento térmico, homogenización, inoculación con cultivos iniciadores, fermentación controlada, envasado, enfriamiento y almacenamiento. Cada una de estas fases representan puntos críticos que pueden afectar la supervivencia y funcionalidad de las bacterias del cultivo.

Tratamiento térmico (pasteurización)

Durante el ordeño y las primeras fases de recolección, la leche puede adquirir una carga microbiana nativa que debe ser eliminada para evitar competencia con las bacterias del cultivo láctico. Para ello, se aplica un tratamiento térmico de pasteurización aproximadamente a 95°C durante 5 minutos. Este proceso reduce significativamente la población microbiana indeseada, permitiendo que S. thermophilus y L.bulgaricus se desarrollen de manera eficiente en la fermentación.

Concentración e inoculación del cultivo

Durante la etapa de incubación, es esencial que el cultivo láctico presente una alta concentración de bacterias viables al momento de la inoculación. Esta densidad inicial cumple varias funciones clave:

• Garantiza el cumplimiento del conteo mínimo requerido de S.thermophilus y L.bulgaricus (1×10⁶ UFC/g) al final de la vida útil del producto.
• Favorece el crecimiento eficiente de las cepas seleccionadas, lo que contribuye a una fermentación más controlada y efectiva.
• Reduce el riesgo de proliferación de microorganismos no deseados, que podrían alterar las propiedades sensoriales y microbiológicas del yogurt.
• Fortalece la resistencia frente a la acción de los bacteriófagos durante el proceso de fermentación, reduciendo su incidencia y favoreciendo un desarrollo estable.

Por lo tanto, es fundamental que el proveedor de cultivos asegure una concentración bacteriana adecuada para el proceso, idealmente superior a 1×10¹⁰ UFC/g, ya que en la actualidad diferentes marcas comerciales manejan concentraciones 100 veces menores lo cual compromete la eficacia del proceso, dejándolo vulnerable a factores externos y dificultando el cumplimiento de las funciones previamente descritas. Esta disminución podría afectar negativamente la fermentación, la estabilidad microbiológica, las características sensoriales y la calidad final del yogurt.

Temperatura y tiempo de fermentación

La fermentación del yogurt requiere condiciones térmicas estrictamente controladas. La temperatura óptima se sitúa entre 38°C y 43°C, rango en el cual las bacterias lácticas desarrollan su actividad metabólica de forma eficiente. Temperaturas superiores pueden inhibir su crecimiento, mientras que valores inferiores ralentizan el proceso fermentativo, afectando la velocidad de acidificación y las características organolépticas del producto.

El tiempo de fermentación constituye un parámetro crítico, periodos excesivamente prolongados pueden provocar sobreacidificación, lo cual compromete la textura del yogurt y reduce la viabilidad de las bacterias beneficiosas. Por tanto, es esencial establecer un equilibrio preciso entre temperatura y duración para obtener un producto con propiedades microbiológicas y sensoriales óptimas.

Presencia de bacteriófagos

Los bacteriófagos son virus especializados en infectar bacterias, y constituyen una amenaza crítica en la producción industrial de yogurt. Su presencia en las plantas de procesamiento puede provocar una disminución significativa en la concentración de bacterias lácticas viables, afectando directamente parámetros clave del proceso fermentativo como la velocidad de acidificación, la textura, el perfil sensorial y la estabilidad microbiológica del producto final.

En particular, S.thermophilus ha demostrado una mayor sensibilidad fágica, siendo blanco frecuente de fagos con alta virulencia. Esta susceptibilidad compromete su capacidad de producción de ácido láctico, lo cual repercute negativamente en el desarrollo de L.bulgaricus, cuyo metabolismo depende parcialmente de los metabolitos generados por S. thermophilus. Aunque L.bulgaricus presenta una menor incidencia de infección fágica, su viabilidad puede verse afectada indirectamente por la pérdida de equilibrio en la simbiosis metabólica entre ambas especies.

La interrupción de la simbiosis bacteriana puede generar productos con sobreacidificación, textura irregular o pérdida de sabor. Por eso, es crucial monitorear la presencia de fagos y aplicar protocolos de limpieza y desinfección para preservar la calidad del yogurt.

Viabilidad durante el almacenamiento

La temperatura de almacenamiento es un factor crítico para la viabilidad de las bacterias lácticas presentes en el yogurt durante su vida útil. Mantener el producto a temperaturas de refrigeración cercanas a los 4°C es esencial no solo para conservar sus propiedades organolépticas y fisicoquímicas, sino también para asegurar la supervivencia del S.thermophilus y L.bulgaricus.

Ambas especies presentan distintos niveles de tolerancia al estrés térmico, no obstante, en general el L.bulgaricus es más sensible a temperaturas elevadas que S.thermophilus, lo que se traduce en una reducción más pronunciada de su población cuando el yogurt se almacena a 10°C. Sin embargo, la tasa de supervivencia también depende de factores intrínsecos como la cepa específica utilizada, ya que algunas variantes muestran mayor resistencia a condiciones térmicas adversas.

Para mitigar la pérdida inevitable de bacterias durante el almacenamiento, es fundamental iniciar el proceso con una alta concentración bacteriana en la inoculación del cultivo (>1×1010 UFC/g). La selección de cepas robustas y una elevada carga bacteriana permiten alcanzar los conteos mínimos requeridos al final de la vida útil del yogurt, incluso bajo condiciones subóptimas.

Finalmente, el control estricto de la cadena de frío a lo largo de toda la distribución y comercialización es indispensable para preservar la viabilidad de los microorganismos y garantizar la calidad del yogurt.

Un aspecto importante que se observa en las gráficas a la izquierda es que, generalmente, la población inicial de L.bulgaricus es menor en comparación con S.thermophilus.

Esta diferencia no es aleatoria y, en muchos casos, se busca intencionadamente, ya que L.bulgaricus es responsable de la postacidificación del yogurt, lo cual puede generar un exceso de acidez que afecta negativamente la percepción sensorial del producto. Además, a valores de pH inferiores a 4.5, L.bulgaricus puede seguir acidificando el medio, debido a su tolerancia a niveles bajos de pH.

En esta primera parte se presentaron los diferentes factores que pueden influir en la viabilidad de las bacterias lácticas S.thermophilus y L.bulgaricus y los cuales deben ser cuidadosamente controlados para garantizar la calidad y características en el yogurt. En la segunda parte de esta edición, profundizaremos en la estabilidad de las bacterias probióticas, ampliando el análisis hacia cepas con beneficios clínicos y su comportamiento en matrices lácteas.

Referencias

FAO/OMS. (2003). Codex Alimentarius: Fermented milks (CODEX STAN 243-2003).

Tamime, A. Y., & Robinson, R. K. (2007). Yoghurt: Science and technology (3rd ed.). Woodhead Publishing.

Hamann, W.T., & Marth, E.H. (1984). Survival of Streptococcus thermophilus and Lactobacillus bulgaricus in commercial and experimental yogurts. Journal of Food Protection, 47(10), 781–786