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¿Cómo permanecen vivos los probióticos hasta el momento de ser consumidos?

Por Gabriel Vinderola, Dr. en Química, Investigador Principal del Consejo Nacional de Investigaciones Científicos y Técnicas (CONICET) en el Instituto de Lactología Industrial (INLAIN, CONICET-UNL) y Profesor Asociado de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Litoral.

Como docente-investigador, la mayor parte del tiempo se comparte con personas del ambito académico y científico. Pero a través de las actividades de divulgación, tengo también la posibilidad de interactuar con personas que no tienen formación en ciencias, pero que tienen curiosidad por el mundo científico. Una pregunta que me hacen a menudo es: “¿Es posible que los probióticos sigan vivos cuando están deshidratados y en una cápsula?” La respuesta es sí. Permítanme proporcionar algo de información básica sobre los probióticos y explicar mi respuesta.

La idea de consumir microbios vivos para promover la salud no es nueva. En 1907, Élie Metchnikoff, discípulo de Louis Pasteur, el padre de la microbiología, asoció el consumo de leches fermentadas que contenían lactobacilos vivos, con una vida prolongada y saludable en campesinos búlgaros (see here). Esta idea fue retomada más tarde por el concepto de probióticos: microorganismos vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas, confieren un beneficio para la salud del huésped (Hill et al. 2014). Son cuatro criterios sencillos y pragmáticos los permiten concluir si determinadas cepas de microorganismos reúnen las condiciones para ser consideradas probióticos. Los probióticos deben: i) estar correctamente identificados (género, especie, cepa); ii) ser seguros para el uso previsto; iii) estar respaldados por al menos un ensayo clínico en humanos que demuestre su eficacia; y iv) estar vivos en el producto, y en cantidades suficientes para ser eficaces, durante todo el período de conservación (Binda et al. 2020). Estar viables en el momento del consumo es una de las características clave de los probióticos.

La vida es la condición que distingue a los animales y las plantas de la materia inorgánica. La vida implica actividad metabólica y la capacidad de crecer y reproducirse. Para que la vida sea posible, deben darse ciertas condiciones ambientales, las cuales difieren para los distintos organismos. Para los microorganismos en general, la disponibilidad de agua y nutrientes, la temperatura adecuado y la ausencia de inhibidores de crecimiento (como la acidez o los antibióticos) son condiciones esenciales para su desarrollo. Sin embargo, es posible manipular ciertas condiciones para lograr un estado en el que el crecimiento puede ponerse en “stand-by”, pero el microorganismo seguirá vivo. Nosotros los humanos no podemos imaginarnos en una condición “en modo de espera”, en la que estemos vivos aún sin ninguna actividad metabólica, pero para los microbios esto sí es posible. Los probióticos pueden estar en alimentos (ciertos yogures, jugos de fruta, barras de cereales) o en suplementos alimenticios (cápsulas, píldoras, sachets) en un estado de “hibernación”, caracterizado por la ausencia de crecimiento, de reproducción, en espera a que se den las condiciones adecuadas para retomar la actividad metabólica. Esto último ocurre cuando los probióticos llegan al intestino, donde encuentran la temperatura adecuada, los nutrientes necesarios, la ausencia de inhibidores y el agua necesaria para retomar su actividad metabólica. Por lo tanto, en el caso de los microorganismos, hay una disociación de la vida y la actividad metabólica. Incluso sin tener ninguna actividad metabólica, pueden seguir vivos, pero en un estado de latencia.

Al abrir un suplemento alimenticio que contenga probióticos, probablemente encontraremos un polvo seco blanco. Así es como los microorganismos pueden estar en un estado de latencia, debido a un proceso tecnológico llamado liofilización. La liofilización es un proceso de dos etapas en el que las células primero se congelan rápidamente a temperaturas muy bajas (de -40 a -70°C, o menos, utilizando nitrógeno líquido, por ejemplo). Luego, el agua congelada se elimina mediante un proceso de evaporación a baja presión y baja temperatura, llamado sublimación. Este proceso elimina la mayor parte del agua de las células, dejando a los microorganismos en un estado de inactividad o latencia. La actividad de agua es la forma en que los científicos miden la disponibilidad de agua para los probióticos. Esta medida tecnológica oscila entre 0 (sin disponibilidad de agua) y 1 (con total disponibilidad agua). Una actividad de agua cercana a 0 impide el crecimiento. En los suplementos dietarios, la liofilización deja la actividad de agua en un valor menor a 0,2, lo que asegura que no se produzca actividad metabólica durante la vida útil del producto.

Células de un probiótico constituido por bifidobacterias liofilizadas (indicadas por un círculo rojo). Esta es una imagen de microscopía electrónica de barrido amplificada 10.000 veces. Las células están incrustadas en una matriz de polidextrosa deshidratada, sin agua.

Así es que sí, los probióticos en los suplementos alimenticios están vivos, a su manera. Este es el caso también de los probióticos incluidos en ciertos alimentos como barras de cereales. En el caso de alimentos con actividades de agua más cercanas a 1, como los yogures, las leches fermentadas, los quesos o los jugos de fruta que contienen probióticos, el factor que limita la actividad metabólica es la baja temperatura a la que se conservan estos productos, combinada en ciertos casos (como los yogures y jugos de fruta) con el bajo pH (o alta acidez) de estos productos. La combinación de baja temperatura y acidez es eficaz para mantener a las células probióticas en un estado de latencia, lo que impide la actividad metabólica que pueda provocar estrés celular y muerte a lo largo de la vida útil del producto. Sin embargo, aunque se controlen estrictamente los factores que impiden la actividad metabólica durante la conservación, puede producirse cierta pérdida de viabilidad celular durante la vida útil de los probióticos en los productos que los contienen. En este caso, se agregan cantidades adicionales de probióticos para que la concentración de células viables necesaria para proporcionar un efecto benéfico sea la adecuada hasta el final de la vida útil del producto.

En los alimentos y suplementos probióticos, el número de células viables se expresa comúnmente como un número de unidades formadoras de colonias, abreviado “UFC”. Como los probióticos están presentes en altas concentraciones, el número de células viables suele alcanzar los miles de millones dentro de una cápsula o en una porción de yogur. Para poder contar un número tan grande de células, los microbiólogos deben hacer diluciones sucesivas del producto probiótico. Luego, pondrán una pequeña gota de las mayores diluciones en la superficie de una placa de Petri que contiene un medio de cultivo en el que crecerán los probióticos. Cada célula probiótica (o grupo de células) es una unidad formadora de colonias, que crecerá en su lugar y formará una colonia visible que puede ser observada a simple vista, y contada.

Placa de medio de cultivo que contiene colonias de una bacteria probiótica. Las células depositadas en la superficie del medio de cultivo se duplicaron varias veces hasta formar una cantidad visible de células: una colonia.

En síntesis, los probióticos están presentes en los alimentos y suplementos como cultivos vivos, pero en un estado de vida diferente al de los organismos superiores. Durante la vida útil de los probióticos, la actividad metabólica se detiene mediante la liofilización (en el caso de suplementos alimenticios) o mediante una combinación de baja temperatura y acidez (en el caso de yogures y jugos de fruta con probióticos, por ejemplo). El crecimiento activo de los probióticos suceso otra vez cuando estos microorganismos entran en el intestino y encuentran las condiciones adecuadas de nutrientes, temperatura, acidez y agua para estar activos y producir sus efectos benéficos sobre la salud.

[IN SPANISH] Creciente interés en Argentina en microorganismos benéficos y alimentos fermentados

Dr. Prof. Gabriel Vinderola, Investigador Principal CONICET, Instituto de Lactología Industrial (INLAIN, CONICET-UNL), Profesor Asociado, Cátedra de Microbiología, Facultad de Ingeniería Química, Universidad Nacional del Litoral, Santa Fe, Argentina.

El interés sobre las bacterias intestinales, los alimentos fermentados y los probióticos está en aumento en Argentina y la región. Nutricionistas e influencers, que en los últimos años han comenzado a promover un estilo de vida más saludable, están aprovechando sus redes sociales para publicar recetas sobre cómo hacer alimentos fermentados, consejos para promover una microbiota más saludable e información sobre el posible papel de los probióticos y prebióticos en la salud humana. Pero, ¿están estas recomendaciones basadas en la ciencia? No siempre! En particular, he tenido la oportunidad de contribuir a que la comunicación sobre la microbiota, los alimentos fermentados, los probióticos y los prebióticos se haga desde la ciencia, para una audiencia amplia y con un leguaje simple.

En Argentina, y desde hace 50 años, hay un programa de televisión con un formato particular: la anfitriona, la Sra. Mirtha Legrand, cada domingo invita a almorzar a 4-6 personas para hablar, durante 3 horas, de política, economía, cultura popular, arte e incluso ciencia. Según ella, se trata del programa de televisión que se ha transmitido, ininterrumpidamente, por más tiempo en el mundo. Cada domingo, miles de personas de Argentina, Uruguay y Paraguay lo sintonizan. En octubre de 2019, me invitaron a unirme a la mesa y hablar sobre el mundo invisible que existe dentro y alrededor de nosotros. Discutimos cómo podemos beneficiarnos de las bacterias a través de alimentos fermentados y los probióticos, y cómo alimentar nuestros microbios intestinales con prebióticos. De hecho, en 2019, di más de 40 charlas sobre este tema a audiencias muy variadas a través de conferencias para profesionales, cursos para estudiantes de doctorado, seminarios y talleres para gente sin formación científica. Estas acciones están dirigidas no sólo a científicos y estudiantes, sino también a niños en escuelas, adolescentes en clubes deportivos y gimnasios o personal que trabaja en hospitales. El interés por los “bichos amistosos” es amplio y variado, y se alimenta de la información que circula por programas de radio y televisión.

“Almorzando con Mirtha Legrand”, un talk show que ha estado al aire en televisión por más de 50 años en Argentina, donde la discusión sobre microorganismos benéficos fue llevada a la mesa por Gabriel Vinderola (último a la derecha). Mirtha Legrand, de 93 años, está en el centro de los invitados (03/10/2019).

El entusiasmo de la audiencia fue inmediato. Se recibieron numerosos mensajes por correo electrónico, WhatsApp, Facebook o Instagram. La gente demostró estar interesada en saber más, preguntando por fuentes confiables para leer material con base científica, pero “fácil de entender”, planteando preguntas específicas sobre cuestiones intestinales, de dónde obtener probióticos y prebióticos o cómo hacer alimentos fermentados de manera segura. Afortunadamente, las infografías de la ISAPP sobre probióticos y prebióticos ya estaban disponibles en español, traducidas por Miguel Gueimonde (España) y por mí, y fueron un recurso muy utilizado. Sin embargo, la gente solicitaba más información, y hacía más y más preguntas específicas.

Estimulado por el creciente interés, me puse en contacto con una chef local, Ana Milena Giacomini, quien dejó atrás su carrera profesional de abogada para abrir un pequeño restaurante con un menú basado principalmente en alimentos fermentados. Ella ofrece sabrosos platos que incluyen yogur casero, chucrut, kimchi, kéfir de agua, humus fermentado, pan de masa madre, panqueques hechos de harina de arroz fermentada, kombucha, kvass y bebidas gasificadas a base de jengibre fermentado. Con ella organizamos talleres de 4 horas de duración, que actualmente están suspendidos debido a la pandemia por COVID-19. En estos talleres Ana prepara en vivo algunos de estos alimentos fermentados, para a continuación degustarlos, mientras yo explico la ciencia y la microbiología que hay detrás de ellos. Se discuten aspectos relacionados con la identidad, seguridad, estabilidad y los posibles efectos sobre la salud de estos productos. Siempre enfatizo las diferencias entre los alimentos fermentados y los probióticos, a la vez que discuto el potencial valor de incorporar alimentos fermentados, probióticos y prebióticos a la alimentación diaria como una forma de promover la salud intestinal. En estos talleres proporciono además información más específica sobre los efectos en la salud de probióticos para los que se dispone de sólidos meta-análisis que apoyan el uso de ciertos microorganismos en la prevención de la diarrea asociada a antibióticos en niños, el tratamiento de cólicos infantiles, la prevención de alergias y la reducción de la inflamación intestinal. Otros talleres con diferentes chefs de diferentes lugares de Argentina están en lista de espera para cuando esta pandemia de coronavirus termine.

Cena de cuatro pasos que incluye alimentos fermentados en cada plato, preparada por el chef argentino Martin Russo. La entrada consistía en zanahorias fermentadas y hummus, servidas en pan de masa madre.

En estos talleres se espera la asistencia de 30-35 personas cada vez. Entre ellas, nutricionistas interesados en dar respuestas adecuadas a sus pacientes, que se enteran de estos temas en los medios de comunicación o en las redes sociales. Pero también asisten personas que quieren aprender cómo hacer alimentos fermentados, dónde encontrar probióticos y prebióticos, u obtener una orientación clara sobre cómo incorporar bacterias vivas a su dieta. También asisten otros profesionales de la salud (gastroenterólogos, pediatras), docentes e incluso gente de la industria.

El postre eran bochas de helado cubiertas por la madre del vinagre (círculo transparente en la parte superior), enjuagadas y endulzadas.

La mayoría de los interesados en asistir a estos talleres tienen poca experiencia en alimentos fermentados, sólo están familiarizados con productos como el yogur, el queso, el vino o la cerveza. Es más, muchos de ellos desconocen que estos alimentos son fermentados, o no poseen una idea clara de lo que es la fermentación. La mayoría de ellos también tienen un conocimiento muy limitado, o incluso información errónea, sobre los probióticos y prebióticos. Estos talleres ofrecen la posibilidad de que personas interesadas en estos temas aprendan y prueben nuevos alimentos, de que conozcan la ciencia que hay detrás de los alimentos fermentados, los probióticos y los prebióticos, y de que aprendan las diferencias entre ellos de forma científica y en un “lenguaje fácil de seguir”. Estos encuentros son una forma de expandir el interés del público en general sobre el mundo invisible que habita dentro y alrededor nuestro.