¿Desarrollo de ácido l-láctico en yogur fermentado?
El desarrollo de aditivos alimentarios ecológicos y libres de contaminación es una dirección de investigación importante para la industria de piensos en el siglo XXI, y las preparaciones microbianas de piensos son la principal forma de lograr este objetivo. . Este artículo presenta principalmente la descripción general del desarrollo, el mecanismo de acción y las formas de mejorar el efecto de aplicación de las preparaciones microbianas de bacterias del ácido láctico, y espera con interés las perspectivas de seguridad y aplicación de los microorganismos de las bacterias del ácido láctico.
En vista de los problemas residuales de los antibióticos, hormonas y estimulantes y de las amenazas para la salud humana, los científicos han orientado su investigación hacia la alimentación con preparados microecológicos con efectos promotores del crecimiento y beneficiosos para la salud. Las preparaciones microecológicas se refieren a productos fisiológicamente activos y sus metabolitos que pueden regular el desequilibrio ecológico, mantener el equilibrio microecológico, mejorar el nivel de salud del huésped (humano, animales y plantas) o mejorar su estado de salud bajo la guía de la teoría microecológica, y pueden productos biológicos. que promueven el crecimiento y reproducción de esta flora fisiológica (Bao Xinghao et al., 1999).
1. Desarrollo de preparados microbianos para piensos
Los microorganismos del pienso deben ser seguros y estables en términos de características biológicas y genéticas, por lo que deben someterse a estricta patología y toxicología antes de su uso. Las pruebas han demostrado que no es tóxico, es inofensivo y no tiene efectos secundarios como la resistencia a los medicamentos. Actualmente, las especies microbianas comúnmente utilizadas incluyen bacterias del ácido láctico, bacilos, baquelita, actinomicetos, luz y bacterias. La FDA de EE.UU. (1989) estipula que se permite alimentar a más de 40 tipos de microorganismos, de los cuales casi 30 son bacterias del ácido láctico. Las cepas microbianas 65438 a 0994 aprobadas por el Ministerio de Agricultura de mi país incluyen Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Streptococcus faecalis, Bifidobacterium, Lactobacillus, Streptococcus lactis, etc. , la mayoría de las cuales también son bacterias del ácido láctico. Este artículo analiza el mecanismo de acción de las preparaciones microbianas de bacterias del ácido láctico y su desarrollo y utilización.
2 Composición y distribución de las bacterias lácticas
Las bacterias lácticas (BAL) son bacterias que pueden producir grandes cantidades de ácido láctico a partir de carbohidratos fermentables (principalmente glucosa). En la actualidad, se ha encontrado que este tipo de bacterias incluyen al menos 18 géneros en la taxonomía bacteriana, entre los que se incluyen principalmente: Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus, Leuconostoc, Enterococcus, Lactococcus y Sarcobacterium spp., Atropobium spp., Pediococcus spp., Aerococcus spp. ., varias especies de Coccus spp., Listeria spp., Bacillus spp., Trichomonad spp., Erysipelothrix spp., Bifidobacterium spp. y Saccharomyces spp.
La gran mayoría de las bacterias lácticas son bacterias quimiotróficas anaeróbicas o anaeróbicas facultativas y son Gram-positivas. Crece y se reproduce en un ambiente anaeróbico o microaerófilo, ligeramente ácido, rico en minerales y nutrientes orgánicos. Las aguas residuales, los cultivos de producción de fermentación (como ensilaje, sidra, cerveza, encurtidos, salsa de soja, yogur, queso) y los tractos digestivos de los animales contienen niveles más altos de bacterias del ácido láctico. Los lactobacilos predominan en el estómago y el intestino superior de los terneros. Lactobacillus y Lactobacillus fermentum se aislaron del jugo gástrico de terneros alimentados con leche, mientras que Lactobacillus acidophilus es la bacteria ácido láctica dominante en el rumen de los terneros y Lactobacillus fermentum es la bacteria ácido láctica dominante que se adhiere a las células epiteliales columnares.
3. El mecanismo de acción de las bacterias del ácido láctico
Las bacterias del ácido láctico tienen efectos terapéuticos y de salud en humanos y animales, lo cual ha sido demostrado por un gran número de estudios clínicos y de reproducción. ensayos en el país y en el extranjero. Baird (1977) utilizó bacterias del ácido láctico para alimentar lechones destetados y cerdos en crecimiento y engorde, y demostró que ambas pueden aumentar la ganancia de peso diaria y la tasa de conversión alimenticia. Lidbeck et al. (1992) confirmaron que Lactobacillus puede prevenir la diarrea causada por la radioterapia. Cai et al. (1993) realizaron estadísticas sobre los efectos del uso de probióticos. Entre ellos, 7 casos informaron alimentar bacterias de ácido láctico y probióticos a cerdos, con un aumento promedio de 7,67, 6 casos informaron un aumento en la tasa de conversión alimenticia, con un aumento promedio de 5,4, 5 casos informaron alimentar pollos de engorde, un aumento promedio de 7,32. , y 5 casos informaron un aumento en la tasa de utilización del alimento, con un aumento promedio de 9,5 . Cuando se utilizan bacterias del ácido láctico en el engorde del ganado (alimentación doméstica), el aumento de peso diario promedio aumenta en 65438 ± 03,2, la tasa de conversión alimenticia aumenta en 6,3 y la tasa de incidencia disminuye en 27,7. Gallagher et al. (1974) demostraron que las personas que comen yogur pueden utilizar la lactosa de manera más eficiente que las personas que comen leche con la misma concentración de lactosa, aliviando así los síntomas de la intolerancia a la lactosa. Además, existen muchos informes sobre el efecto anticancerígeno de las bacterias del ácido láctico.
Las bacterias del ácido láctico tienen efectos notables en aplicaciones prácticas.
En los últimos dos años, más trabajos de investigación se han centrado en el mecanismo por el cual las bacterias del ácido láctico ejercen estas funciones. Se ha escrito mucho al respecto. En resumen, su principal mecanismo de acción es: 1) Aporta nutrientes y favorece el crecimiento del organismo. 2) Mejorar el ambiente microecológico y limpiar sustancias tóxicas en los intestinos. 3) Regular el sistema inmunológico digestivo, etc.
3.1 Proporcionar nutrición para favorecer el crecimiento corporal.
Si las bacterias del ácido láctico pueden ejercer una actividad metabólica normal en el cuerpo, pueden proporcionar directamente al huésped los aminoácidos esenciales disponibles (como lisina, metionina) y diversas vitaminas (vitaminas B, K, H, etc.). .), y también puede aumentar la actividad biológica de los elementos minerales, proporcionando así los nutrientes necesarios al huésped, mejorando el metabolismo nutricional del animal y promoviendo directamente su crecimiento. Hamad (1979) demostró experimentalmente que el valor nutricional del trigo, el arroz y el maíz mejora considerablemente después de la fermentación con ácido láctico. Bi Decheng et al. (1988) utilizaron Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus para fermentar harina de maíz y trigo y encontraron que el contenido de lisina aumentó en 72 y 85, respectivamente, la metionina aumentó en 40 y 46, la tiamina (VB1) y la riboflavina (VB2). , el nitrógeno libre aumentó 1,6 veces y 6544 veces respectivamente. Además, los metabolitos ácidos producidos por las bacterias del ácido láctico acidifican el ambiente intestinal y el valor de pH óptimo de las enzimas digestivas generales es ácido (amilasa 6,5, glucoamilasa 4,4), lo que favorece la digestión y absorción de nutrientes. La producción de ácidos orgánicos también puede fortalecer la peristalsis y la secreción intestinal y promover la digestión y absorción de nutrientes (Zhang Zhang et al., 2000).
3.2 Mejorar el entorno microecológico
Condiciones normales Todo el tracto digestivo de los animales alberga una gran cantidad de microorganismos. En cuanto a su función, se puede dividir en tres tipos: 1) Tipo ***, principalmente bacterias anaeróbicas facultativas. En el equilibrio ecológico, su crecimiento microbiano y síntesis de proteínas, digestión y absorción, antagonismo biológico e inmunidad son beneficiosos para el huésped. 2) El tipo patógeno, que suele ser pequeño en número, parasita en partes normales y no enferma al huésped. Si se sale de control, puede provocar reacciones adversas en el huésped. 3) Tipo intermedio, que tiene funciones tanto fisiológicas como patógenas. Un aumento en su número conducirá a un aumento de bacterias y toxinas saprofitas y promoverá el envejecimiento del huésped (Kang Bai, 1988). El equilibrio de las poblaciones microbianas es muy importante para la salud del organismo y los lactobacilos pueden regular este equilibrio microecológico y garantizar el estado fisiológico normal del huésped.
Durante el crecimiento y metabolismo de las bacterias lácticas se liberan algunas sustancias con actividad antibacteriana, como ácidos orgánicos, peróxido de hidrógeno, dióxido de carbono, etc. , todos los cuales mostraron actividad antimicrobiana in vitro. Muchas bacterias del ácido láctico pueden producir bacteriocinas, como la nisina, los lactobacilos, los acidophilus, etc. Las investigaciones muestran que estas sustancias desempeñan un papel importante en la inhibición de bacterias patógenas. Generalmente se considera que la adhesión es un factor de virulencia importante de las bacterias patógenas (Finary et al., 1997). La adhesión a la mucosa intestinal es un requisito previo para que las bacterias patógenas colonicen y produzcan síntomas clínicos. Las bacterias del ácido láctico pueden evitar que las bacterias patógenas se adhieran a la superficie de las células epiteliales intestinales, colonizando e invadiendo las células intestinales. Algunas personas llaman a este mecanismo "antiadherencia". La composición de las sustancias químicas intestinales también es un factor importante que afecta el entorno microecológico. Las toxinas, sulfuros, indoles y fenoles son sustancias irritantes y tóxicas para los intestinos y son signos de una mayor actividad de las bacterias putrefactas en los intestinos. Bifidobacterium puede prevenir la descarboxilación de aminoácidos por bacterias patógenas, reducir la concentración de amoníaco en el contenido intestinal, reducir eficazmente la síntesis de aminas tóxicas y mejorar el ambiente intestinal.
3.3 Regular la función del sistema inmunológico
Los preparados de bacterias del ácido láctico pueden mejorar la inmunidad en dos aspectos: primero, afectan las respuestas inmunes no específicas y potencian los fagocitos mononucleares (monocitos y macrófagos). ). células) y la actividad de los leucocitos polimorfonucleares, estimulando la secreción de especies reactivas de oxígeno, enzimas lisosomales y monocitos, el segundo es estimular respuestas inmunes específicas, como mejorar los niveles de IgA, IgM e IgG en la superficie de la mucosa y en suero; inmunidad, Promover la proliferación de linfocitos T y B y fortalecer la inmunidad celular. Schiffrin et al. (1994) encontraron que Lactobacillus NII LJ 1 y Bifidobacterium lactis Bb12 02 podrían mejorar la fagocitosis de E. coli por fagocitos in vitro. El uso combinado de Streptococcus thermophilus y Salmonella puede actuar como adyuvante inmunológico y aumentar significativamente el contenido de IgA en suero.
Gill (1998) enumeró algunos informes experimentales de bacterias del ácido láctico en cualquier animal entre 1985 y 1995, y todos los resultados fueron positivos. El mecanismo de estimulación de las bacterias del ácido láctico en el sistema inmunológico aún está en estudio. Ouwehand et al. (1999) propusieron una posible forma de estimular la inmunidad mediante la ingestión de prebióticos (incluidas las bacterias del ácido láctico): las sustancias antigénicas pasan a través del epitelio folicular conectivo de acumulación linfática de dos maneras: una es que los metabolitos o fragmentos microbianos pasan directamente como pequeños. antígenos moleculares Células epiteliales ordinarias o mediante uniones estrechas entre células epiteliales en segundo lugar, las propias células microbianas se transfieren de las células M a los macrófagos ubicados en la cápsula de las células M mediante pinocitosis. Una vez que el antígeno ingresa al tejido linfoide, es procesado por células presentadoras de antígeno o entregado directamente a los linfocitos para producir la respuesta inmune correspondiente.
4. Aplicación y desarrollo de bacterias ácido lácticas
4.1 Principios de atención en el cribado de cepas
Debido al profundo conocimiento de las características metabólicas y genéticas de las bacterias del ácido láctico y su mecanismo de acción, y una gran cantidad de resultados de ensayos clínicos han demostrado su viabilidad como adyuvante para el cuidado de la salud y aditivo alimentario, y la gente ha aceptado ampliamente las bacterias del ácido láctico como productos para el cuidado de la salud. Los probióticos actualmente en el mercado para ganado y aves de corral incluyen principalmente Bacillus, Lactobacillus, Bifidobacterium, cultivos de levadura, etc. La detección de cepas bacterianas y la medición de su actividad son cuestiones clave en la investigación de probióticos, que determinan la eficacia de las preparaciones microbianas. Fuller (1989) y Ouwehand et al (1999) propusieron respectivamente los principios de detección de los probióticos. En resumen, los puntos principales son los siguientes: 1) La fuente del host original. Existe una relación de selección recíproca específica entre el huésped y las bacterias intestinales. Las bacterias de las cerdas tienen más probabilidades de colonizar los lechones, por lo que la fuente de las cepas debe ser coherente con el usuario. Sólo así se pueden potenciar los efectos específicos de los probióticos. 2) Colonización y adhesión. La adhesión de los probióticos a la pared intestinal es un paso importante en el proceso de colonización de los probióticos y es el requisito previo para la reproducción a gran escala y convertirse en una población dominante. Por lo tanto, la adhesión es uno de los criterios importantes para la detección de cepas de probióticos. 3) Supervivencia en ambientes ácidos y con alto contenido de sales biliares. La administración oral es la principal vía para que los probióticos ingresen al intestino, por lo que los probióticos deben verse afectados por el ácido clorhídrico en el estómago y las altas concentraciones de sales biliares en el intestino delgado antes de ingresar al intestino grueso. Sólo las cepas con una alta tasa de supervivencia en ácido clorhídrico y sales biliares pueden ser eficaces. 4) Funciones fisiológicas específicas. Varios probióticos tienen sus propias funciones fisiológicas específicas. Por ejemplo, Lactobacillus acidophilus tiene un fuerte efecto regulador sobre el sistema inmunológico del huésped, mientras que Lactobacillus acidophilus tiene un fuerte efecto inhibidor sobre Escherichia coli. Sólo mediante un estudio en profundidad y la comprensión de las características biológicas de cada cepa podemos diseñar preparados microecológicos con claros efectos de crecimiento según las diferentes situaciones. 5) La cantidad de bacterias viables en el producto es estable. La cantidad de bacterias viables en las preparaciones microecológicas es la clave de su eficacia. Por lo tanto, la aplicación de preparaciones de bacterias vivas requiere una cierta cantidad de bacterias viables en una unidad de producto para lograr estándares de dosificación terapéutica eficaces.
4.2 Líneas de investigación que pueden mejorar el efecto de aplicación de las bacterias del ácido láctico
Para aprovechar al máximo el efecto de las bacterias del ácido láctico, en los últimos años se han realizado muchos esfuerzos. en la transformación de cepas microbianas, procesos de producción, formas de productos, etc. Mucho trabajo de investigación. Existen principalmente los siguientes aspectos: 1) Compatibilidad multicepa. Los experimentos han demostrado que una combinación de Lactobacillus y Bifidobacterium puede aumentar su eficacia. El cultivo de cepas anaeróbicas estrictas y cepas anaeróbicas no estrictas puede aumentar el rendimiento y la tasa de supervivencia de las bacterias anaeróbicas y ayudar a cada cepa a desempeñar su función. 2) Aumentar la cantidad de bacterias del ácido láctico en el producto terminado. Añadir oligoelementos (hierro, cobre, zinc, selenio, molibdeno, etc.), aminoácidos (Arg, Tyr, Pro, Phe, etc.) y vitaminas del grupo B, etc. Puede promover el crecimiento de cepas y extender su tiempo de supervivencia en productos terminados (Tang et al., 1996). 3) Utilizando un portador adecuado, las cepas probióticas pueden llegar sin problemas al lugar deseado. Se ha confirmado que el yogur es un portador eficaz de Lactobacillus y Bifidobacterium y mejora la tasa de supervivencia después de ingresar al intestino (Kailasapathy et al., 2000). 4) Uso combinado de probióticos, preparados enzimáticos, ftalatos orgánicos, polifenoles, hierbas medicinales chinas y otras sustancias. Shi et al. han estudiado sucesivamente la aplicación de probióticos con enzimas añadidas en cerdos de engorde, ovejas, conejos, vacas, pollos y otros animales y aves de corral. Como resultado, tiene un evidente efecto promotor del crecimiento, reduce los costos de alimentación y logra beneficios económicos evidentes. A juzgar por los resultados de la investigación, la combinación de probióticos de bacterias del ácido láctico y otros aditivos alimentarios ha logrado buenos resultados de aplicación.
5. Seguridad de los preparados microecológicos de bacterias lácticas.
Cuando se utilizan microorganismos vivos en piensos y alimentos, se debe prestar atención a su potencial patógeno, a la posibilidad de transferencia de genes resistentes a los medicamentos y a su reproducción y mutación incontrolables. Adams (1999) resumió las enfermedades infecciosas que pueden causar las bacterias del ácido láctico: endocarditis, bacteriemia y otras infecciones del pecho y del tracto digestivo. Tenga en cuenta los peligros potenciales de las bacterias del ácido láctico mencionadas anteriormente. Pero deberíamos ver la parte beneficiosa de las bacterias del ácido láctico. Existe evidencia de que, con excepción de los enterococos, las bacterias del ácido láctico causan relativamente pocas infecciones en humanos. Por lo tanto, los científicos creen que el uso de bacterias del ácido láctico es seguro sólo bajo una supervisión y control efectivos y después de una inspección estricta. Los elementos de prueba incluyen principalmente: propiedades inherentes, metabolitos, toxicidad, respuesta consistente y cuantitativa a las membranas mucosas. Evaluación clínica, estudios epidemiológicos, etc. Dunn et al. (1999) también recordaron a los investigadores que al evaluar, también deben tener en cuenta que cada cepa debe probarse y no se pueden especular sobre cepas y productos similares antes de que estos resultados se hayan confirmado de forma independiente; instituciones de investigación.
Los preparados microecológicos de bacterias del ácido láctico proporcionan una nueva opción eficiente, inofensiva y libre de contaminación para la alimentación y la cría de ganado y aves de corral. Su surgimiento y desarrollo se ajustan a la corriente principal actual de industrialización de alta tecnología y protección ambiental. En su aplicación, se tienen plenamente en cuenta las características de la flora animal y la relación entre el huésped y el medio ambiente, y su uso científico y razonable seguramente se convertirá en el producto líder de los aditivos alimentarios en este siglo.