Estudio de las propiedades tecnológicas, antimicrobianas, antifúngicas y secuestrantes de aflatoxina de los subproductos de la industria cervecera artesanal y su potencial como aditivo en la alimentación para aves - Sampaolesi, Sofía (2020)
La cerveza es la bebida alcohólica más consumida a nivel mundial. En Argentina, su consumo se ha intensificado en las últimas décadas y diversificado en años recientes, de la mano del fenómeno de las cervecerías artesanales de pequeña y mediana escala, que se distribuyen a lo largo y ancho de nuestro país. Los cerveceros artesanales buscan mejorar su proceso de elaboración de forma permanente y ampliar la variedad de estilos de cerveza y de ingredientes incorporados a sus recetas. Desde las inquietudes suscitadas en su quehacer artesanal en la cervecería, una cooperativa de productores locales platenses acudió a la Universidad en busca de asistencia técnica. Nuestro grupo de investigación adoptó el desafío de caracterizar starters cerveceros y sus levaduras aisladas respecto de sus propiedades tecnológicas y de estudiar la estabilidad de los starters mixtos con el objetivo de asesorar a los cerveceros respecto de su manipulación. Por otro lado, la elaboración de esta bebida apareja la generación de residuos sólidos, como el bagazo de malta y las levaduras floculadas, que suponen un problema de descarte para los cerveceros artesanales. Los elevados costos de procesamiento que requieren los desechos de alta carga orgánica para su adecuado descarte son inasequibles para productores cerveceros de pequeña y mediana escala. Sin embargo, es posible reutilizar estos residuos sólidos, de considerable valor nutritivo, como materia prima para la producción de alimento balanceado para animales. A la luz de las inquietudes y demandas del sector de los cerveceros artesanales locales y con la experiencia de nuestro grupo de investigación en el estudio de microorganismos probióticos y antifúngicos y su aplicación en alimentación animal, la presente tesis abordó de forma amplia la caracterización de levaduras cerveceras con potencial para ser empleadas como aditivo alimenticio en pequeños establecimientos avícolas. A partir de la bibliografía consultada, surgieron múltiples hipótesis acerca de la funcionalidad de las levaduras activas presentes en el residuo de cervecería. Por un lado, numerosos estudios dan cuenta de las propiedades y los mecanismos probióticos de Saccharomyces cerevisiae var. boulardii, especialmente en el antagonismo de enteropatógenos como Escherichia coli y Salmonella sp. Esta levadura guarda estrecha relación taxonómica con S. cerevisiae cervecera, lo que sugiere que ciertas cepas empleadas en la elaboración de cerveza y que forman parte del residuo de fermentación podrían compartir algunos aspectos probióticos con S. boulardii. Siguiendo esta hipótesis, un alimento balanceado formulado con el residuo de levaduras cerveceras podría redundar en propiedades probióticas antimicrobianas y tener efecto positivo en la sanidad de aves de cría. Por otro lado, se ha reportado la capacidad biocontroladora sobre hongos filamentosos y secuestrante de micotoxinas de levaduras aisladas de diferentes nichos. La contaminación del alimento balanceado por hongos filamentosos reduce su calidad nutricional y se ve favorecida en condiciones inadecuadas de almacenamiento, como la alta humedad y la ventilación insuficiente frecuentes en silos. Muchos de estos hongos son capaces de producir micotoxinas, metabolitos tóxicos de alto impacto en la sanidad animal y en los parámetros zootécnicos. La contaminación fúngica, además de producir pérdidas económicas sustanciales para la actividad pecuaria, es riesgosa para la salud humana, ya que ciertas micotoxinas, como la aflatoxina B1, sufren biotransformación y acumulación en el cuerpo del animal y pueden llegar a ser consumidas por personas a través de su carne. Otra de las hipótesis de este trabajo es que las levaduras vivas que componen el residuo cervecero podrían actuar como agentes de biocontrol fúngico y secuestrantes de micotoxinas en el alimento balanceado adicionado. La presente tesis abordó la caracterización del desecho de levaduras floculadas de la fermentación cervecera sin pre-tratamientos de secado o inactivación. Este residuo incluye a la levadura activa y al sobrenadante de mosto fermentado, que contiene etanol y otros metabolitos potenciales antagonistas. Adicionalmente, se estudiaron aspectos tecnológicos de la producción cervecera vinculados a la manipulación de levaduras y de starters mixtos, de interés para los cerveceros artesanales locales. El capítulo 4 detalla los resultados de la etapa de aislamiento e identificación a nivel de cepa de levaduras provenientes de la actividad cervecera, tanto de muestras provistas por productores artesanales locales como de muestras comerciales. Entre las levaduras pertenecientes al género Saccharomyces, se estudió la presencia de híbridos interespecíficos, particularmente Saccharomyces pastorianus, el híbrido natural propio del nicho cervecero, empleado en la producción de cerveza lager. Este capítulo también aborda la caracterización tecnológica de las levaduras aisladas a través del estudio de sus parámetros de crecimiento en sustratos de interés para la producción cervecera y de sus parámetros fermentativos del mosto de cebada, mediante la realización de micro-fermentaciones a escala de laboratorio. Adicionalmente, se estudió la capacidad de levaduras S. cerevisiae aisladas de kefir de agua de llevar a cabo la fermentación del mosto de cebada en las condiciones mencionadas, como estudio exploratorio de una fuente alternativa de potenciales nuevas cepas cerveceras. En el capítulo 5 se inicia la caracterización funcional de las muestras cerveceras completas y de las cepas aisladas a partir de las mismas, evaluando su capacidad de sobrevivir a las condiciones del tracto gastrointestinal de pollos emulado in vitro. A continuación, se abordó el estudio de sus propiedades auto-agregantes y co-agregantes con enteropatógenos, de su capacidad de producir metabolitos con efecto bacteriostático y bactericida, de adherirse a un modelo celular de epitelio intestinal y el efecto del co-cultivo de levaduras y bacterias sobre la infectividad y el daño celular producido por enteropatógenos en el modelo intestinal. En el capítulo 6 se describe la caracterización de levaduras cerveceras seleccionadas respecto de sus propiedades biocontroladoras de Aspergillus sp. y secuestrantes de aflatoxina B1. Se estudió el efecto de la presencia de levaduras cerveceras y sus metabolitos solubles sobre la germinación y crecimiento de Aspergillus flavus y Aspergillus parasiticus toxigénicos; se determinó el efecto de metabolitos volátiles producidos por las levaduras sobre el desarrollo fúngico; se cuantificó la capacidad de las levaduras de secuestrar aflatoxina B1 y su efecto citoprotector sobre una línea celular de hepatocitos expuesta a la micotoxina. El capítulo 7 inicia con la producción de un residuo de levaduras en el laboratorio, explorando el proceso de elaboración de cerveza y el producto de fermentación del mosto obtenido al emplear un starter cervecero mixto en diferentes esquemas de co-fermentación. Se determinó la capacidad de dicho residuo de capturar y retener aflatoxina B1 luego del pasaje por el tracto gastrointestinal de pollos simulado in vitro. Finalmente, se formuló y caracterizó fisicoquímica y microbiológicamente un alimento balanceado para pollos adicionado con el residuo de levaduras, y se estudió su capacidad de biocontrolar la micobiota natural presente en el alimento en condiciones de humedad y temperatura que favorecen el desarrollo de hongos filamentosos.