10 de Septiembre de 2016
Artículo de divulgación

Estudio de la dinámica del starter en quesos funcionales mediante métodos moleculares

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Los fermentos iniciadores (starters) utilizados en la producción de quesos son elementos clave para lograr una elaboración exitosa. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo es estudiar el impacto de la adición de lípidos vegetales y antioxidantes sobre el comportamiento del microorganismo starter, durante las etapas de producción de un queso funcional. El presente trabajo se efectuó en el marco de un proyecto FONARSEC que involucró al INTA, al MINCyT y al consorcio de PyMES asociadas. 

 

Resumen técnico

La calidad de los productos alimenticios funcionales para la prevención de enfermedades degenerativas puede verse afectada por la incorporación de las moléculas bioactivas. En muchos tipos de quesos, la performance de los microorganismos starter es fundamental para lograr una elaboración óptima y para proveer potenciales beneficios probióticos. Los fitoesteroles son un conjunto de lípidos vegetales que han sido utilizados para el diseño de productos lácteos funcionales debido a su capacidad para reducir el colesterol sérico en humanos. No obstante, su efecto sobre el comportamiento del cultivo starter no ha sido aún estudiado. En este trabajo se monitoreó la cinética del ADN y ARN de la bacteria Streptococcus thermophilus, un starter lácteo ampliamente utilizado y con potencial probiótico, durante la producción industrial de un queso funcional, blando y reducido en grasa conteniendo esteres de fitoesteroles y alfa-tocoferol como compuestos bioactivos. Para este propósito, se optimizaron técnicas en tiempo real de PCR cuantitativa (qPCR) y qPCR con transcriptasa reversa (RT-qPCR) y aplicadas sobre muestras obtenidas durante la elaboración y madurado de quesos funcionales y controles. Asimismo, se utilizó un diseño experimental ad hoc para evaluar el umbral de detección de ácidos nucleicos libres para protocolos basados en la concentración de pellets de microorganismos. En nuestro conocimiento, este abordaje directo provee la primera evidencia experimental indicando que el ADN no es un indicador confiable de integridad celular cuando se detecta por qPCR, mientras que el ARN permitiría estimar de modo más preciso tanto viabilidad bacteriana como actividad metabólica. Análisis composicionales revelaron que las moléculas bioactivas se incorporaron efectivamente en la matriz del queso, en niveles considerados óptimos para ejerecer su efecto biológico. El starter S. thermophilus se detectó por qPCR y RT-qPCR durante la producción del queso a escala industrial, desde al menos 30 minutos luego de su inoculación hasta 81 días de madurado, avalando el posible rol de esta especie en la formación de perfiles organolépticos. Asimismo, se observó por primera vez que la adición de concentraciones funcionales de fitoesteroles, no sólo que no afectó la performance del starter sino que correlacionó con un aumento significativo en los niveles de DNA y cDNA específicos, en la mayoría de los tiempos evaluados durante la producción de los quesos. Por lo tanto, estos datos sugieren que el crecimiento y metabolismo de S. thermophilus podrían ser estimulados por la incorporación de estas moléculas bioactivas durante la producción quesera, aportando información de interés para el diseño de alimentos fermentados innovadores.

   

Study of the dynamics of functional cheese starter by molecular methods

The quality of functional food products designed for the prevention of degenerative diseases can be affected by the incorporation of bioactive compounds. In many types of cheese, the performance of starter microorganisms is critical for optimal elaboration and for providing potential probiotic benefits. Phytosterols are plant lipophilic triterpenes that have been used for the design of functional dairy products because of their ability to lower serum cholesterol levels in humans. However, their effect on the starter culture behavior during cheesemaking has not yet been studied. Here, we followed DNA and RNA kinetics of the bacterium Streptococcus thermophilus, an extensively used dairy starter with probiotic potential, during industrial production of a functional, semi-soft, reduced-fat cheese containing phytosterol esters and alpha-tocopherol as bioactive compounds. For this purpose, real-time quantitative PCR (qPCR) and reverse transcription-qPCR (RT-qPCR) assays were optimized and applied to samples obtained during the manufacture and ripening of functional and control cheeses. An experimental set-up was used to evaluate the detection threshold of free nucleic acids for extraction protocols based on pelleted microorganisms. To our knowledge, this straight-forward approach provides the first experimental evidence indicating that DNA is not a reliable marker of cell integrity when detected by qPCR, whereas RNA may constitute a more accurate molecular signature to estimate both bacterial viability and metabolic activity. Compositional analysis revealed that the bioactive molecules were effectively incorporated into the cheese matrix, at levels considered optimal to exert their biological action. The starter S. thermophilus was detected by qPCR and RT-qPCR during cheese production at the industrial level, from at least 30 min after its inoculation until 81 days of ripening, supporting the possible role of this species in shaping organoleptic profiles. We also showed for the first time that the addition of phytosterols at functional concentrations, not only did not affect starter performance but also correlated with a significant increase in target DNA and cDNA levels in most of the time points evaluated throughout cheesemaking. Therefore, these findings suggest that the growth and metabolism of S. thermophilus may be enhanced by the incorporation of these biologically active molecules during cheese production, providing important information for the industrial design of novel fermented foods.

Referencias

Áreas geográficas alcanzadas
    • Argentina