Descripción:
El presente trabajo examina el uso de los subproductos agroindustriales como parte de la formulación de medios de cultivo económicos para la producción de bacteriocinas, se proponen dos medios de cultivo alternativos (M1 y M2), conteniendo suero, melaza y aguamiel, con diferente relación carbono/nitrógeno, sembrando en ellos a las bacterias Enterococcus faecium y Streptococcus infantarius. El ajuste de la relación carbono nitrógeno fue realizado por los métodos espectrofotométricos de cuantificación de proteínas por método de Kjeldahl y azúcares totales por método de fenol-sulfúrico (Dubois et al., 1956); el proceso de fermentación se llevó a cabo en los medios alternativos, así como en medio MRS como control, con un pH ajustado a 7 e incubación de 37 °C a distintos tiempos. El seguimiento de la fermentación se llevó a cabo por determinación de biomasa, la cual, se calculó por diferencia de peso tras centrifugación y secado, a su vez, la presencia de la actividad antimicrobiana y la concentración de azúcares se determinaron en los sobrenadantes, mientras que la eficacia antimicrobiana fue comprobada frente a cepas de Listeria monocytogenes y Staphylococcus aureus (ATCC-25923) cultivadas en caldo BHI, estéril e incubadas por 24 horas a 37°C y la concentración mínima inhibitoria (CMI). Los análisis estadísticos se realizaron con SPSS v.25.00, aplicando la prueba de Tukey para identificar diferencias significativas. Los resultados obtenidos en este estudio evidencian que Enterococcus faecium cultivado en medios MRS, M1, y M2, mostró fases de crecimiento definidas, con la fase exponencial entre las 3 y las 6 horas y la estacionaria a partir de las 9 horas. Aunque el crecimiento fue superior en MRS, los medios alternativos M1 y M2 también permitieron un desarrollo adecuado de la BAL. El pH inicialmente neutro de los medios se acidificó durante la fermentación, alcanzando valores más bajos en MRS en comparación con M1 y M2, lo cual se atribuye a la alta capacidad amortiguadora del suero presente en M1 y M2. La producción de biomasa fue mayor en los medios alternativos que en MRS, destacando un posible efecto de los ingredientes agroindustriales en la mejora del crecimiento bacteriano. El consumo de azúcares no superó el 50% en ninguno de los medios, siendo más eficiente en MRS debido a la presencia de glucosa como fuente principal de carbono, mientras que M1 y M2, con suero de leche, melaza y jarabe de maguey, ofrecieron sacarosa y fructooligosacáridos como fuentes de carbono alternativas. La evaluación de la concentración mínima inhibitoria (CMI) de los sobrenadantes libres de células (SLC) frente a Listeria monocytogenes y Staphylococcus aureus reveló una actividad antimicrobiana significativa, especialmente en el medio M2, sugiriendo la producción de sustancias con potencial bioconservador. En fermentaciones realizadas a nivel de laboratorio en condiciones de reposo a 37°C, se demostró que los medios alternativos permitieron el crecimiento de la BAL Enterococcus faecium con la producción de sustancias con actividad antimicrobiana, principalmente con actividad anti-listerial, lo que abre la posibilidad de sustitución de medios de cultivo estándar. Este estudio demuestra la viabilidad de utilizar subproductos agroindustriales para la producción de BAL con capacidad antimicrobiana, ofreciendo una alternativa sostenible y eficiente para la industria alimentaria.
La información anterior, permitió realizar el cálculo de los parámetros cinéticos de crecimiento en los 3 medios utilizados: velocidad máxima de crecimiento especifico (µmáx), rendimiento y velocidad de consumo de azúcares totales (qs) donde para E. faecium el medio M2 tuvo una µmáx de 1.25 h-1, qs de 2.06 (g azúcar total)/(g biomasa) • h-1 y un rendimiento final de 0.21 (g biomasa)/(g azúcar total) para esta BAL, ahora bien, para S. infantarius el medio M2 tuvo una µmáx de 1.29 h-1, qs de 2.45 (g azúcar total)/(g biomasa)• h-1 y un rendimiento final de 0.20 (g biomasa)/(g azúcar total) , ambos resultados coinciden en un punto, en este medio de cultivo M2 hay una mejor tasa máxima de crecimiento especifica y una conversión eficiente de la energía en biomasa dado el rendimiento obtenido, aunque los datos de qs para E. faecium fueron los menores y para S. infantarius los intermedios, lo cual sugiere una dificultad para hidrolizar los azúcares contenidos en el M2. Estos resultados apuntan a que la actividad antimicrobiana se encuentra favorecida en este medio de cultivo M2 en ambas BAL, ya que se beneficia la producción de biomasa y bacteriocinas, considerando que el crecimiento está asociado con la producción de éstas. Por lo anterior, la optimización de medios de cultivo para las BAL como Enterococcus faecium y Streptococcus infantarius, mediante la incorporación de suero de leche con melaza o jarabe de maguey, ha demostrado ser eficaz en la producción de biomasa y bacteriocinas, aunado a la sostenibilidad en el diseño de procesos para producirlos. Dichos resultados sugieren un potencial prometedor, pero se requieren estudios adicionales, como la purificación e identificación de posibles bacteriocinas. Además, se sugiere explorar condiciones de fermentación adicionales, abriendo la puerta a futuras investigaciones que puedan mejorar aún más la eficiencia y las aplicaciones prácticas de estos bioconservadores.