Vegetable matrices as potential carriers for probiotic bacteria viability

Abstract

Según los aforismos de Hipócrates (460-370 AD) “Que la medicina sea tu alimento y el alimento tu medicina” y “Todas las enfermedades comienzan en el intestino”, actualmente, los científicos que estudian el microbioma humano aconsejan que una dieta saludable debe de incluir alimentos fermentados para mejorar de forma transitoria los microorganismos vivos en nuestro intestino. Como resultado, los alimentos fermentados han aumentado en popularidad y los consumidores demandan este tipo de alimentos. Sin embargo, la mayoría de alimentos probióticos que actualmente se encuentran en el mercado son de origen lácteo, los cuales no pueden ser consumidos por varios sectores de la población como: alérgicos a las proteínas lácteas, vegetarianos estrictos e intolerantes a la lactosa. Por lo tanto, existe la necesidad de investigar nuevas matrices alimentarias como vehículos de microorganismos probióticos para poder ofrecer a los consumidores una alternativa a los productos lácteos. Sin embargo, el uso de microorganismos probióticos en matrices alimentarias alternativas puede representar un reto para la viabilidad de los microorganismos. Por lo tanto, la cuidadosa selección de las matrices alimentarias como vehículos que puedan asegurar una elevada viabilidad de los probióticos para alcanzar el intestino grueso, es un factor esencial para el desarrollo de alimentos probióticos. Por consiguiente, el objetivo principal de la Tesis Doctoral, fue determinar la influencia de diferentes matrices vegetales (matrices poliméricas y bebidas) como potenciales transportadores de bacterias probióticas para poder asegurar su viabilidad en el rango de 106-107 UFC/mL o g de alimento en el momento del consumo, para poder alcanzar el intestino grueso en elevadas concentraciones. Como parte de los objetivos específicos se investigaron los siguientes aspectos: la viabilidad de los probióticos durante el proceso de elaboración, almacenamiento y bajo condiciones de digestión gastrointestinal in vitro, el efecto sinérgico de los prebióticos y probióticos, los parámetros fisicoquímicos de las bebidas, las propiedades antioxidantes, la aceptación sensorial, la biotransformación de los compuestos fenólicos de las matrices, así como la influencia de zumos de frutas como vehículos de los probióticos sobre la capacidad de los probióticos para mejorar la integridad de la barrera del epitelio intestinal, la adherencia microbiana y la citoxicidad a las células Caco-2.

According to the Hippocrates´ aphorisms (460-370 BC) “Let food be your medicine and medicine be your food” and “All diseases begin in the gut”, nowadays, scientists studying the human microbiome suggest that healthy diets should include fermented foods to transiently strengthen living microbes in our gut. As a result, fermented food has gained popularity and consumers demand this type of food. However, most commercial probiotic foods in the market are dairy fermented foods and certain sectors of the population such as those allergic to milk proteins, strictly vegetarian and lactose intolerants, cannot consume them. Therefore, the need arises to explore new non-dairy matrices as carriers of probiotics to offer consumers an alternative to fermented dairy products. However, the use of probiotic cultures in alternative food matrices remains a critical problem because it could represent a major challenge for probiotic viability. Therefore, careful selection of food matrices as probiotic carriers is an essential factor in the development of probiotic foods to ensure a high viability of probiotics to reach the large intestine. Accordingly, the main objective of the PhD Thesis was to determine the influence of different vegetable matrices (polymeric matrices and beverages) as potential carriers for probiotic bacteria in order to ensure their viability in the range of 106-107 CFU/mL or g of food at the consumption time, to reach the large intestine in high amounts. The following aspects have been also investigated as part of the specific objectives: probiotic viability during manufacturing, storage and under gastrointestinal in vitro digestion, the synergistic effect of prebiotics and probiotics, the fermented beverages physicochemical parameters, antioxidant properties, sensory acceptance, and biotransformations of the phenolic compounds, and the influence of fruit juices as probiotic carriers on the ability of a probiotic strain to improve in vitro epithelial intestinal barrier integrity and the microbial intestinal adherence and potential cytotoxic effect to Caco-2 cells.