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efecto de diferentes granos de kéfir

kefir leche

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RESUMEN

El kéfir es un producto artesanal que está ganando atención científica gracias a su incremento en el consumo atribuido a sus probables provecho para la salud. El efecto sobre los atributos de calidad de los granos de kéfir de diferente origen (doméstico y comercial) y conservados con diferentes métodos (secado y congelación) se evaluó para estandarizar un desarrollo doméstico y semi-industrial. Las caracteristicas químicas (proteínas, lactosa, ácido láctico, etanol y ácido acético), así como las caracteristicas microbianas (recuento total de placas y recuento total de levaduras) se monitorearon a lo largo de el ensayo. Los resultados detallan una distingue estadística entre los granos de kéfir en términos de porcentajes de ácido acético y etanol, lo que transporta a la conclusión de que hay una distingue en las ciudades microbianas que generan estos productos. Los parámetros de ácido láctico, proteínas y lactosa son estadísticamente iguales, así como el desarrollo de la biomasa y la población total de levadura. Nuestros resultados proponen que los dos tipos de granos de kéfir mantienen un desempeño semejante y que sus habilidades metabólicas son equilibrados en todo el tiempo (teniendo presente que los granos domésticos fueron productivos a lo largo de años), lo que supone que los procesos domésticos o semiindustriales podrían estandarizarse fácilmente.

Palabras clave:

grano de kéfir , estándar de calidad , fermentación , proteína , lactosa , ácido láctico

Salte a la secciónComunicación breveREFERENCIAS[194590267 [194590267 [194590267] [194590267 [194590267] [194590267] ]

Comunicación breve

El interés por estudiar y producir bebidas de leche fermentada ha incrementado en los últimos años gracias a la necesidad de hallar métodos alternativos para la prevención de patologías digestivas crónicas ( ] Turkmen et al., 2019 x Turkmen et al., 2019 Turkmen, N., Akal, C. y Barbaros , O. Bebidas a partir de períodico probiótico: una revisión. J. Func t. Comestibles . 2019 ;
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El kéfir es un producto obtenido de la fermentación de la leche con microflora mezclada que está en los granos de kéfir: una mezcla complicada de bacterias y levaduras ( Yilmaz-Ersan et al., 2018 x Yilmaz-Ersan et al., 2018 Yilmaz-Ersan, L., Ozcan, T., Akpinar-Bayizit, A. y Sahin, S. Comparación de la aptitud antioxidante de kefirs de leche de vaca y oveja. J. Dairy Sci. 2018 ;
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Las características químicas del kéfir de leche dependerán de la composición de los granos de kéfir, los elementos químicos de la leche y el desarrollo tecnológico usado para producirlo ( Gao y Li, 2016 [ 19459014] x Gao y Li, 2016 Gao, X. y Li, B. Características químicas y microbiológicas del kéfir granos y sus productos lácteos fermentados: una revisión. Cogent Food Agric. 2016 ;
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Es difícil caracterizar la matriz complicada del kéfir, no solo a nivel sobre nutrición sino también a nivel químico y microbiológico ( Gao y Li, 2016 x Gao y Li, 2016 Gao, X. y Li, B. Características químicas y microbiológicas de los granos de kéfir y sus productos lácteos fermentados: A revisión. Cogent Food Agric. 2016 ;
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Google Scholar Ver todas las referencias FAO / OMS, 2011 ) detalla los estándares de calidad para el kéfir, que se utilizó para considerar la calidad del producto a lo largo de todo el desarrollo.

En numerosos estudios, la mayoría de ellos completados en la última década, el interés primordial es la caracterización de la matriz complicada de microorganismos kéfir y su efecto sobre el huésped ( Oliveira de Leite et al., 2015 x Oliveira de Leite et al., 2015 Oliveira de Leite, A., Miguel, MAL, Peixoto, RS, Ruas-Madeido, P., Paschoalin, VMF, Mayo, B. y Angosto, S. Potencial probiótico de cepas de bacterias de ácido láctico recluidas aisladas de los granos de kéfir brasileño. J Dairy Sci. 2015 ;
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Google Académico Ver todas las referencias Apar et al., 2016, 2016 ). Por otro lado, ninguno de los estudios se centró en la comparación de los granos de kéfir comerciales y domésticos para saber si uno u otro es más bueno para la calidad final del producto en términos de características químicas y microbianas. El kéfir es un producto artesanal, con variabilidad potencial; Sin importar esto, la calidad es un elemento fundamental para el valor y la seguridad del producto. La caracterización de parámetros microbiológicos clave respaldará y garantizará la calidad y la producción comercial de kéfir artesanal.

Entonces, el propósito de este estudio fue caracterizar el desempeño de los granos de kéfir de diferente origen y conservados con diferentes métodos. Se han realizado fermentaciones por lotes para detectar si había diferencias entre el kéfir producido con diferentes granos; Los parámetros de calidad se usaron para vigilar las caracteristicas del producto. Es la primera oportunidad que se documenta la producción de kéfir usando granos de kéfir domésticos de Costa Rica.

Los granos de kéfir usados en este estudio surgen de 2 fuentes diferentes; algunos granos se consiguieron localmente de un lugar de vida costarricense, y los otros se adquirieron comercialmente a través de la compañía estadounidense Cultures for Health (Morrisville, NC); estos últimos son granos de kéfir liofilizados.

Ya que los granos de kéfir comerciales ya están liofilizados, evaluamos el efecto de 2 métodos de conservación (congelación y secado) en los granos de kéfir domésticos. Para el desarrollo de congelación, pesamos una exhibe de 10 g de granos de kéfir y la ubicamos en un envase de vidrio, cubrimos los granos con leche (2% de grasa) de la Cooperativa de Productores de Leche Dos Pinos RL (Alajuela, Costa Rica), pasteurizada a UHT; después lo ubicamos dentro de un congelador a una temperatura de −8 ° C a lo largo de 76 h. Los granos se descongelaron a temperatura ámbito a lo largo de 12 hy se activaron para realizar los experimentos de fermentación. Para el método de deshidratación, lavamos los granos con agua destilada estéril, y se colocaron muestras de 10 g dentro de un horno a una temperatura inferior a 40 ° C (para evadir la inactivación de las ciudades microbianas) a lo largo de precisamente 76 horas o hasta que su masa permaneciera constante; determinamos esto pesando la exhibe numerosas ocasiones hasta que no disminuyó en masa. Almacenamos las muestras deshidratadas en recipientes herméticos de vidrio cubiertos con leche en polvo.

Para la activación, los granos domésticos conservados, así como los liofilizados comerciales, se inocularon en leche tratada con UHT (2% de grasa) dentro de un envase estéril (5,5 g por 200 ml de leche) y se guardaron en este ámbito a lo largo de 24 ha temperatura ámbito. Los granos se separaron de la leche utilizando filtración, utilizando un filtro con malla de tamaño 14; después se usaron los mismos granos para reinocular otro lote de leche siguiendo el trámite descrito antes, en la misma proporción. Repetimos este desarrollo 3 veces; desde este instante, los granos se consideraron activados. Después de la activación, mantuvimos los dos tipos de granos a temperatura ámbito, en el mismo tipo de leche usada para la experimentación. La leche fría se alimentó todos los días, después de descartar la previo, para sostener la viabilidad de los granos de kéfir a lo largo de todo el desarrollo de experimentación.

En este estudio, se realizaron 3 fermentaciones por tipo de grano habilitado (de origen doméstico congelado, secado doméstico y comercial) en 24 h cada una, utilizando leche tratada a UHT (2 % de grasa). Las fermentaciones se han realizado usando matraces Erlenmeyer estériles de 250 ml con un diámetro de boca de 3 cm y un diámetro inferior de 7,5 cm. Primero, calentamos la leche a la temperatura a la que sucedió la fermentación (35 ° C), después se agregaron los granos activados en proporciones de 5,5 g por 200 ml. Los recipientes de vidrio se colocaron en las rejillas de un conjunto de incubación de agitación orbital (Shel Lab modelo SSI3, Sheldon Manufacturing Inc., Cornelius, OR), con condiciones de temperatura dominada (35 ° C) y agitación (50 rpm). No seleccionamos las condiciones de temperatura, agitación y masa de grano de kéfir al azar; Los experimentos descritos en este artículo son los puntos centrales de un diseño estadístico compuesto central que cubre una extensa selección de condiciones (no publicado).

La determinación de la masa de grano de kéfir se transporta a cabo después de la fermentación para vigilar el porcentaje de desarrollo de biomasa obtenido de los granos. Para este propósito, los granos se filtraron utilizando un filtro de plástico con malla de tamaño no. 14 que antes fue desinfectado con 70% de alcohol y evaporado dentro de un gabinete de seguridad microbiológica de fluído laminar (BSC, Labculture clase II, tipo A2, serie E; Esco Micro Pte. Ltd., Singapur). Los granos de kéfir se enjuagaron dentro de este filtro con agua destilada. Después, los granos se dejaron secar a temperatura ámbito en papel de filtro. Al final, pesamos los granos de kéfir en una balanza de precisión (modelo Radwag PS 2100 R1, Radwag USA LLC, Miami, FL), y el peso inicial se sustrajo para señalar el desarrollo de biomasa.

El análisis químico del kéfir tiene dentro la determinación de proteínas, lactosa, acidez total, ácido acético y etanol. El contenido de proteína después de la fermentación se determinó usando el método Kjeldahl ( ISO, 2014 x ISO, 2014 ISO. Leche y productos lácteos – Determinación del contenido de nitrógeno – Parte 1: Inicio de Kjeldahl y cálculo de proteína cruda. ISO 8968–1: 2014. Organización En todo el mundo de Normalización (ISO) ,
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El método Fehling (método Lane y Eynon) se usó para saber la lactosa, reduciendo el azúcar gracias a la existencia de un grupo hidroxilo hemiacetal libre ( NFSS, 2010 x NFSS, 2010 NFSS. Determinación de lactosa y sacarosa en comestibles para lactantes y niños pequeños, leche y productos lácteos. Norma de seguridad GB 5413.5–2010. Ministerio de Salud de la República Habitual de China ,
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Determinamos la acidez total por medio de el método de medición de acidez titulable ( ISO, 1980 x ISO, 1980 [19459048 ] ISO. Determinación de la leche en polvo de acidez titulable (método de rutina). ISO 6092: 1980. Organización En todo el mundo de Normalización (ISO) ,
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Las determinaciones de la concentración de etanol y ácido acético en kéfir usando métodos y condiciones de resonancia magnética nuclear de protones (1H-NMR) se adaptaron de los métodos informados para productos lácteos ( Sundekilde et al., 2014 [ 19459014] x Sundekilde et al., 2014 Sundekilde, Reino Unido, Gustavsson, F., Poulsen, NA, Glantz, M., Paulsson, M., Larsen, LB y Bertram, HC Asociación entre el metaboloma de la leche bovina y las caracteristicas de coagulación inducidas por el cuajo de la leche. J. Dairy Sci. 2014 ;
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Lu et al., 2018 ).

Cuantificamos bacterias de ácido láctico y levadura de los granos de kéfir en De Man, Rogosa y Sharpe ( MRS ) agar y agar de dextrosa de patata ( PDA ) agar con cloranfenicol, respectivamente. Diluciones diez ocasiones en agua con peptona estéril al 0,1% se colocaron en placas MRS y PDA. Incubamos placas MRS a lo largo de 24 a 36 h en condiciones anaeróbicas (recipientes donde el oxígeno se agotó quemando una vela para hacer un ámbito bajo en O 2 y prominente en CO 2 ), y placas PDA en el transcurso de un mínimo de 48 h en condiciones aeróbicas, las dos a temperatura ámbito (aproximadamente 23 ° C). Indicamos la tasa de supervivencia microbiana por recuentos completados antes y después de cada régimen de conservación (congelación y secado), y la tasa de desarrollo microbiano por recuentos completados antes y después de la fermentación. El género y las especies no se concluyeron porque el interés era principalmente en entender cómo el recuento total perjudica la calidad química y no qué tipo de bacteria o levadura sobreviven.

We analyzed the data with a hypothesis for 2 medians and comparison for 2 treatments to evaluate if there was a significant difference between the kefir grains used, with each type of kefir grains as a treatment. For α = 0.05, nx + ny − 2 df and a null hypothesis of the form H 0 : µx = µy.

As mentioned before, preservation treatments were only carried out on household unpreserved kefir grains. The objective was to obtain a method suitable for grain preservation and maintenance throughout the study, as well as throughout kefir domestic and semi-industrial production. However, before applying any preservation method, microbiological counts of both yeasts and lactic acid bacteria were performed on both types of starter cultures (domestic and commercial) after the activation of the grains. In Table 1 Table 1 , we can see the results obtained before preservation treatments for both types of grains. Lactic acid bacteria and yeast counts did not differ between local grains and purchased grains ( P > 0.05), not rejecting the hypothesis and concluding that the values are not significantly different.

Table 1 Microbial counts (means ± SD) before preservation treatment for both types of grains and after treatments for local grains onlyItemYeastBacteriaLocal grains, log (cfu/mL)7.92 ± 0.068.21 ± 0.14Purchased grains, log (cfu/mL)7.91 ± 0.048.23 ± 0.20After freezing, log (cfu/mL)7.87 ± 0.068.18 ± 0.13After dehydration, log (cfu/mL)7.90 ± 0.057.82 ± 0.05 * * *

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* Significantly different (α = 0.05).

The local kefir grains were subjected to both freezing and dehydration processes to evaluate the survival of bacteria and yeast, in terms of the total counts. Table 1 Table 1 shows the bacterial and yeast counts before and after each treatment.

According to the literature, during freezing and activation of kefir grains, temperature conditions and the concentration of grains are some of the cambiantes that can affect the percentage of microbial survival within the sample ( Chen et al., 2006 x Chen et al., 2006 Chen, H.-C., Lin, C.W., and Chen, M.J. The effects of freeze drying and rehydration on survival of microorganisms in kefir. J. Anim. Sci. 2006 ;
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Google Scholar See all References Chen et al., 2006 ). For this part of the experiment, the same activation conditions were analyzed, at room temperature, without agitation and following the procedure explained above. We used milk as a means of preservation (in the case of freezing) and activation, and the concentration during activation of grains was 5.5 g per 200 mL per sample.

The P -values obtained for lactic acid bacteria and yeast counts after freezing were 0.85 and 0.35 (>0.05) respectively, not rejecting the hypothesis and indicating that the data are not significantly different. For the dehydration method, the P -values for lactic acid bacteria and yeast were 0.01 (<0.05) and 0.73 (>0.05), concluding that the drying method is not suitable for the preservation of bacteria because there is a significant difference between the bacterial counts before and after this preservation method. We attribute this to poor rehydration conditions; at a rehydration temperature of 25°C the recovery of yeast is greater than that of bacteria in kefir grains due to the damage to the cell during drying ( Chen et al., 2006 x Chen et al., 2006 Chen, H.-C., Lin, C.W., and Chen, M.J. The effects of freeze drying and rehydration on survival of microorganisms in kefir. J. Anim. Sci. 2006 ;
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Bacteria had a higher survival rate after freezing compared with yeasts. This could have been because the recovery of bacteria cells when milk is used as a means of preservation in freezing is more significant, because milk has specific characteristics that make it an efficient cryoprotectant (the substance that is used to protect the cell against freezing damage; Kaewiad et al., 2016 x Kaewiad et al., 2016 Kaewiad, K., Kaewnopparat, N., Faroongsarng, D., Wungsintaweekul, J., and Kaewnopparat, S. Optimisation of Bambara groundnut water extract and skim milk composition as cryoprotectant for increasing cell viability of Lactobacillus spp. using response surface methodology. Int. J. Food Sci. Technol. 2016 ;
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Google Scholar See all References Kaewiad et al., 2016 ). Other reports in the literature have also indicated that lactic acid bacteria survive the freezing process better than fungi and yeasts; although the latter can survive freezing, the survival rate is much lower than that observed for bacteria ( Bolla et al., 2011 x Bolla et al., 2011 Bolla, P.A., de los Angeles Serradell, M., de Urraza, P.J., and Antoni, G.L.D. Effect of freeze drying on viability and in vitro probiotic properties of a mixture of lactic acid bacteria and yeasts isolated from kefir. J. Dairy Res. 2011 ;
78 : 15–22 https://doi.org/10.1017/S0022029910000610 . ( 20822567 )
Google Scholar See all References Bolla et al., 2011 ). Additionally, some literature reports show that the freezing rate (the speed at which the temperature drops) has a greater effect on the viability of fungi and yeasts than on that of lactic acid bacteria ( Ojha and Brijesh, 2016 x Ojha and Brijesh, 2016 Ojha, K.S. and Brijesh, K.T. Novel Food Fermentation Technologies. Springer International Publishing ,
New York, NY ; 2016
Google Scholar See all References Ojha and Brijesh, 2016 ).

The results in Table 2 Table 2 show no significant differences (α = 0.05) in terms of mass growth for the fermentation experiments carried out with the 2 types of kefir grains. We evaluated biomass growth as a percentage increment in biomass; we showed that the household grains (preserved by freezing) had a biomass increase of 7.20 ± 0.13%, whereas the lyophilized commercial grains had a biomass increase of 7.18 ± 0.19%. We concluded that under the operating conditions at which the fermentations are carried out, both types of kefir grains react in the same way in terms of physical growth.

Table 2 Comparison of en fase de prueba and theoretical quality parameters (means ± SD) of kefirParameterLocal grains (frozen)Purchased grainsCodex Alimentarius 1 P -valueYeasts, log (cfu/mL)6.61 ± 0.066.63 ± 0.05min 40.71Bacteria and yeasts, log (cfu/mL)13.55 ± 0.0413.58 ± 0.06min 70.61Biomass growth (%)7.20 ± 0.137.18 ± 0.19—0.88Protein (%)4.36 ± 0.064.35 ± 0.02min 2.70.64Lactose (%)2.94 ± 0.112.92 ± 0.07—0.76Total acidity (%)1.22 ± 0.031.23 ± 0.01min 0.6 (lactic acid)0.73Ethanol (%)0.036 ± 0.0090.027 ± 0.001—0.19Acetic acid (%)0.086 ± 0.0030.077 ± 0.007—0.13

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1 min = minimum. Codex Alimentarius: FAO/WHO, 2011 x FAO/WHO, 2011 FAO/WHO. Codex Alimentarius: Milk and milk products. 2nd ed.  World Health Organization ,
Geneva, Switzerland ; 2011 ( Food and Agriculture Organization, Rome, Italy. )
Google Scholar See all References FAO/WHO, 2011 .

We determined chemical and microbiological characteristics (percentage of proteins, lactose, ethanol, lactic and acetic acid, and total bacteria and yeast counts) of kefir at the end of the fermentation processes. We compared the results (reported as averages) with the quality parameters indicated by the Codex Alimentarius. Table 2 Table 2 shows no significant differences ( P > 0.05) for any of the data. The lactic acid percentage can be determined by subtracting the acetic acid percentage from the total acidity percentage, in the supposition that these 2 acids are the only 2 produced during fermentation. Results show that the lactic acid percentage is 1,134 ± 0.033 for local frozen grains and 1,153 ± 0.017 for lyophilized purchased grains, complying with the Codex Alimentarius standard for lactic acid percentage.

Although the Codex Alimentarius does not propose a quality limit for the percentage of lactose, the lactose level depends on the matrix composition and whether it was fortified ( Gao and Li, 2016 x Gao and Li, 2016 Gao, X. and Li, B. Chemical and microbiological characteristics of kefir grains and their fermented dairy products: A review. Cogent Food Agric. 2016 ;
https://doi.org/10.1080/23311932.2016.1272152 .
Google Scholar See all References Gao and Li, 2016 ). The product analyzed has lower percentages of lactose than those reported in the literature, a consequence of a higher microbial growth, which promotes the consumption of lactose, and therefore, the generation of organic acids. The lower lactose content and higher microbial counts make the product suitable for people with lactose intolerance.

This study is the first evaluating the quality parameters of kefir by comparing the performance of kefir grains of household and commercial origin. The results from this study give technical insight for the standardization of domestic or semi-industrial production of kefir fermentation. We observed no differences in terms of biomass growth and total microbial replication; we conclude that both kefir grains are suitable to obtain a product that meets the quality parameters for kefir presented by the Codex Alimentarius. The last is an advantage in terms of the possibility of process standardization for kefir at both the domestic and semi-industrial levels. Total counts of microbial populations do not affect the quality parameters stated by the Codex Alimentarius, even though they are from different sources of grains.

Regarding the preservation method, we conclude that freezing is a suitable option as this method can preserve the bacteria within the kefir grains better than the drying method. It has to be clarified that before and after the preservation methods, the counts were made to obtain the total of colony-forming units per milliliter, because the interest is to know how the total populations affect the chemical quality parameters, not to know which specific bacteria and yeast survived.

As kefir could be considered a living product that needs ideal conditions to grow, experiments must be carried out at different values of temperature, agitation, and kefir-to-milk ratio to choose the optimum process conditions employing a 3-dimensional statistical analysis (central composite design).

The fermented dairy market in Costa Rica is growing, with yogurt consumption showing a 10% increase between 2015 and 2016 ( La Nación, 2017 x La Nación, 2017 La Nación. Yogurt es el lácteo con más desarrollo de demanda en país. https://www.nacion.com/economia/consumo/yogurt-es-el-lacteo-con-mas-crecimiento-de-demanda-en-pais/IARE2MHFLNGBVNF45MUBAC4C6Y/story/ ; 2017 .
Google Scholar See all References La Nación, 2017 ). More than 212 fermented milk products are available in the Costa Rican market. Further research is needed to support this growing food category. For example, process-focused studies looking to optimize production parameters, such as temperature, agitation, and kefir-to-milk ratio, are necessary to improve quality. Consumer-facing sensory studies using projective mapping, quantitative descriptive analysis, and temporal dominance of sensation would also be useful in building sensory-based systems to support product quality and continued fermented milk product growth ( Karaçali et al., 2018 x Karaçali et al., 2018 Karaçali, R., Özdemir, N., and Çon, A.H. Aromatic and functional aspects of kefir produced using soya milk and Bifidobacterium species. Int. J. Dairy Technol. 2018 ;
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Google Scholar See all References Karaçali et al., 2018 ).

 

ACKNOWLEDGMENTS

The research was funded by the University of Costa Rica, a public university. Special thanks to the Department of Chemical Engineering, the Tropical Disease Investigation Center (CIET), and the Natural Product Investigation Center (CIPRONA).

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REFERENCES

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