Los probióticos son microorganismos vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas, confieren beneficios para la salud al huésped. Sin embargo, la producción comercial de probióticos implica desafíos significativos, especialmente en términos de costos.
Los medios de cultivo tradicionales, como el caldo Brain-Heart Infusion (BHI) o Tryptic Soy Broth (TSB), son extremadamente costosos, lo que limita la viabilidad económica de la producción a gran escala. Por lo tanto, la búsqueda de alternativas económicas se ha convertido en una prioridad para la industria.
Un equipo de investigadores del Grupo de Investigación en Procesos Agroindustriales (GIPA) de la Universidad de La Sabana (Colombia) diseñaron un medio de cultivo basado en subproductos agroindustriales utilizando suero, melaza de caña de azúcar y torta de palmiste como componentes para producir Lactococcus lactis A12, Priestia megaterium M4 y Priestia sp. M10 aislados de la microbiota intestinal asociada a la tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus).
Requisitos nutricionales de los microorganismos
Para prosperar, los microorganismos necesitan nutrientes específicos, como carbohidratos (p. ej., glucosa, dextrosa, lactosa y maltosa), aminoácidos (fuentes de nitrógeno) y minerales. El fósforo también es crucial para su crecimiento y metabolismo. Estos nutrientes suelen suministrarse a través de medios de cultivo comerciales
Los probióticos destinados a la nutrición de los peces suelen producirse en medios comerciales. El proceso implica separar la biomasa probiótica mediante centrifugación, lavado y resuspensión en solución salina o tampón de fosfato antes de su inclusión en el alimento para animales. Sin embargo, los medios comerciales pueden ser costosos, pueden representar entre el 30 y el 40 % de los costes de producción.
Alternativas rentables: subproductos agroindustriales
Una alternativa económica a los medios comerciales es el uso de subproductos agroindustriales. Estos subproductos pueden cumplir una doble función: como fuente de nutrientes para la producción de biomasa y como material de pared protectora en los procesos de secado, mejorando la eficiencia de encapsulación de las bacterias probióticas. El uso de subproductos clasificados para uso alimentario puede eliminar la necesidad de recuperación de biomasa, lo que reduce los costos de producción y promueve una economía circular.
El suero, la melaza y la torta de palmiste son ejemplos de subproductos agroindustriales utilizados en la nutrición animal. Estos subproductos han demostrado reducciones de costos significativas; algunos estudios informan una disminución del 62 al 86 % en los costos de los medios de cultivo, al tiempo que mantienen o incluso mejoran la producción de biomasa en comparación con los medios comerciales.
De acuerdo con estudios científicos, el suero de leche y la melaza de caña de azúcar se han utilizado con éxito para la producción de especies de LAB y Bacillus, y la torta de palmiste se ha utilizado para producir enzimas y biomasa a partir de Bacillus subtilis y L. plantarum.
Una Solución Innovadora
El estudio publicado en la revista Scientific Reports ha demostrado la posibilidad de desarrollar un medio de cultivo económico utilizando subproductos agroindustriales para producir probióticos destinados a la nutrición de los peces.
Los investigadores lograron emplear suero de leche, melaza de caña de azúcar y torta de coco como componentes clave para cultivar con éxito tres cepas bacterianas beneficiosas aisladas del intestino de la tilapia del Nilo: Lactococcus lactis A12, Priestia megaterium M4 y Priestia sp. M10.
Optimización del Medio de Cultivo
Los científicos descubrieron que altas concentraciones de suero de leche combinadas con bajas concentraciones de melaza de caña de azúcar y torta de coco, junto con agitación, proporcionaron las mejores condiciones de crecimiento para las bacterias. El medio de cultivo óptimo logró producir niveles bacterianos comparables a los obtenidos con el costoso caldo BHI.
Impacto económico
El costo estimado del nuevo medio de cultivo es de tan solo USD $3.01 por litro, lo que representa una reducción del 86.93% en comparación con el caldo BHI, cuyo costo es de USD $23.04 por litro. Este hallazgo tiene el potencial de revolucionar la industria de probióticos al reducir significativamente los costos de producción.
Implicancias para la acuicultura
El desarrollo de un medio de cultivo económico a base de subproductos agroindustriales no solo reduce los costos, sino que también promueve la sostenibilidad. Al aprovechar residuos agrícolas, este enfoque contribuye a la economía circular y minimiza el impacto ambiental.
Conclusión
“Los resultados obtenidos mostraron que este medio de cultivo a base de subproductos agroindustriales puede utilizarse como una alternativa eficiente y de bajo costo para producir estas bacterias probióticas potenciales para su uso en la suplementación de alimentos para animales”, concluyen los investigadores.
El estudio representa un avance significativo en la producción de probióticos. El éxito en el cultivo de Lactococcus lactis A12 y las dos especies de Priestia en condiciones de monocultivo utilizando un medio de cultivo económico abre nuevas posibilidades para la producción sostenible y asequible de probióticos. Esta innovación tiene el potencial de mejorar la accesibilidad a estos microorganismos beneficiosos para la nutrición animal, en particular de los peces.
El estudio fue financiado por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (Minciencias) y la Universidad de La Sabana; así como por el proyecto “Implementation of biotechnological tools and recirculation systems to achieve the sustainability of tilapia farming as a productive strategy for food safety and security in La Guajira”, financiado por General System of Royalties.
Contacto
María Ximena Quintanilla Carvajal
Grupo de Investigación en Procesos Agroindustriales (GIPA), Doctorado en Biociencias, Facultad de Ingeniería, Universidad de La Sabana
Campus del Puente del Común, Km. 7, Autopista Norte de Bogotá, Chia, Cundinamarca, Colombia
Email: maria.quintanilla1@unisabana.edu.co
Referencia (acceso abierto)
Valle Vargas, M.F., Villamil Diaz, L.M., Ruiz Pardo, R.Y. et al. Design of an agro-industrial by-products-based media for the production of probiotic bacteria for fish nutrition. Sci Rep 14, 17955 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-68783-z
