Introducción
Los probióticos se denominan como un amplio grupo de bacterias no patógenas, que presentan diversos beneficios potenciales para la salud, y que se vienen utilizando durante siglos en la forma de productos fermentados a base de leche, tales como yogur1),(2),(3, bebidas lácteas4),(5, postres6, purés, quesos, entre otros7. La Organización Mundial de la Salud (OMS), ha definido a los probióticos como “microorganismos vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas, confieren un beneficio a la salud”2),(8),(9),10. La Academia Americana del Comité de Pediatría sobre Nutrición en Probióticos los definen como “los microbios que generan pequeños subproductos moleculares metabólicos que ejercen una influencia reguladora beneficiosa en las funciones biológicas y que pueden funcionar como inmunomoduladores”11. Finalmente, una reciente declaración de Liu X et al., definen a los probióticos como “un microorganismo vivo que como suplemento alimenticio es beneficioso para la salud”12. Los probióticos se suplementan con prebióticos, los cuales son componentes alimentarios que aportan un beneficio en salud, asociado a un efecto en la microbiota13.
Uno de los aspectos encontrados, y al cual se le da una gran relevancia con el empleo de probióticos en alimentos, es que es denominado alimento funcional por generar un beneficio en salud13),(15),(16, y está relacionado con los requisitos que deben tener estos microorganismos benéficos: en preparados para seres humanos, por ejemplo, se requiere que el alimento tenga un mínimo de un millón de organismos probióticos viables por gramo de producto, o 107 Unidades Formadoras de Colonia g-1 (UFC), consumidos en cantidades suficientes que puedan producir una ingesta diaria de 108 UFC17),(18),19. Otros de los requisitos son que los microorganismos deben ser de origen humano, no patógeno, resistentes a la destrucción por procesamiento térmico y por secreciones del tracto gastrointestinal, capaces de colonizarlo y de producir sustancias antimicrobianas, y de modular respuestas inmunes e influir en las actividades metabólicas humanas13),(14),(20. Todas las características deben ser cumplidas a cabalidad por el microorganismo que sea empleado en el desarrollo del producto alimenticio para consumo humano, pues un incumplimiento en alguna de estas puede generar efectos negativos en la persona, o no producir ninguno de los efectos benéficos esperados. Es así como la normatividad internacional tiene estipulada, en su reglamentación, seguir el documento denominado Guidelines for the Evaluation of Probiotics in Food de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) y la OMS antes de solicitar un Health Claim para un producto alimenticio13. Este documento explica el paso a paso de todos los requisitos que debe cumplir un producto alimentario funcional con probióticos para inicialmente ser aceptado y ser evaluado como Health claim. Los requisitos que se deben cumplir en el alimento son:
Entre los entes más rigurosos que reglamentan el uso de probióticos en alimentos se encuentra la Europea Food Safety Authority, la cual exige varios estudios clínicos para poder aceptar un informe o documento escrito, que denominan dossier19. Mientras que para la EFSA no hay términos medios, las regulaciones en Japón, por ejemplo, permiten clasificar un alimento probiótico funcional en dos niveles: el tipo 1, que se denomina clasificado, y el tipo 2, que se denomina estandarizado, con solo haber cumplido el requisito número 1 de la guía de la FAO/OMS , de manera que pueden ser comercializados. Casi lo mismo sucede en América con la FDA, lo cual aplica para todo el continente, en la cual la regulación permite vender un producto probiótico funcional categorizándolo solamente como nutracéutico20. Por todos los aspectos ya mencionados, el objetivo de este artículo es realizar una revisión detallada del estado del arte sobre el empleo de las bacterias probióticas, principalmente en aquellos que son los actualmente más empleados en el desarrollo de nuevos productos alimenticios funcionales para lactantes en el ámbito de la industria.
Metodología
Se contó con más de 50 referencias bibliográficas que tuvieran como característica los siguientes componentes: desarrollo de un nuevo producto funcional a partir de una bacteria probiótica y su efecto benéfico en salud primordialmente en lactantes, además de las normativas que vigilan estas innovaciones. Estas referencias bibliográficas se encontraron publicadas en bases de datos EBSCO HOST, PLOS y DOAJ, y se usaron las palabras claves: lactante, alimento funcional, probióticos, Bacillus coagulans, Gastroenterología y Antropometría. La búsqueda bibliográfica se llevó a cabo entre marzo de 2016 y octubre de 2017. Los criterios de inclusión implicaron a los artículos que estudiaban los efectos clínicos de los probióticos en lactantes y las innovaciones alimentarias funcionales para los mismos. Sin embargo, mediante este tipo de criterio, se pudo evidenciar que existe poca literatura científica reciente al respecto. Igualmente, se rechazaron aquellos artículos sobre probióticos relativos a los probióticos como aplicación en alimentación veterinaria o en procesos de descontaminación ambiental a partir de microorganismos. Se encontró que las matrices alimentarias más estudiadas son las de la leche y sus productos, mientras que, para productos no lácteos, los probióticos siguen siendo un nicho de estudio apenas explorado.
Desarrollo del tema
En los últimos años, el interés por el papel benéfico de las bacterias probióticas en la salud humana se ha intensificado de gran manera, debido a que mejoran el equilibrio microbiano intestinal21; estos beneficios en salud se atribuyen a la ingesta de alimentos que contienen cultivos probióticos8. Otros efectos benéficos que se les atribuyen son que: reducen o eliminan dolencias tales como la irritación del colon, el estreñimiento y la diarrea del viajero17),(22; inhiben bacterias patógenas23; sintetizan vitaminas del grupo B, reducen los niveles de amoníaco en la sangre y la absorción del colesterol24; evitan la formación de tumores25, mejoran la absorción de calcio y la utilización de lactosa mediante la producción de b-galactosidasa26),(27, contribuyen con efectos benéficos en infecciones gastrointestinales; disminuyen la inflamación en la enfermedad intestinal inflamatoria y en las afecciones del hígado10; mejoran la sintomatología en la diabetes28; contribuyen con una disminución de peso y con el tratamiento contra la obesidad29, y se ha visto, además, que combaten la infección por Helicobacter pylori30,31.
Para comprobarse los efectos benéficos de estos microorganismos, son necesarios estudios clínicos que validen su efecto, aspecto considerado en la normatividad de la FAO/OMS, la cual es el punto de partida para cualquier otra reglamentación o regulación al respecto en el mudo17.
Entre los requisitos que debe cumplir un probiótico está el de poblar el tracto gastrointestinal; algunos estudios solo han hipotetizado al respecto, como el de Hickey et al., mientras que otros ya han empezado a incurrir en estos hallazgos, y han demostrado que ciertas cepas como las de Lactobacillus y Bifidobacterium, sÍ tienen la capacidad de poblar este tracto. Por ejemplo en el estudio realizado por Rodes et al.; donde mediante un análisis in vitro se monta una simulación de la microbiota dentro de un colon32),(33),(34),(35.
Es de anotar que algunos ensayos clínicos con probióticos se han realizado en población infantil, donde se ha encontrado que una mayor densidad de bacterias beneficiosas en los bebés logra conferir un mayor grado de protección contra enfermedades, tales como alergias e infecciones gastrointestinales23),(27),(36),(37),(38. Asimismo, se ha encontrado que la colonización bifidobacteriana en población lactante está asociada a un menor riesgo de padecer alergias21),(22),(24),(30, entre ellas la rinitis25). Además, se han reportado estudios sobre tratamientos en la enterocolitis necrotizante, una de las enfermedades más características de los recién nacidos y que tiene alto riesgo de muerte11),(26),(28) .
Probióticos más utilizados en la industria de alimentos funcionales
La literatura científica recolectada reporta las Bacterias Acido Lácticas (BAL) como una de las especies más comúnmente utilizadas como probióticos en la industria de alimentos funcionales. Entre ellas se destacan dos de gran importancia y empleo en la industria de alimentos, Lactobacillus y Bifidobacterium2),(21),(29),(31, pues son bacterias cuyas cepas se encuentran principalmente en el tracto gastrointestinal humano del adulto39; un alimento natural que las contiene en gran cantidad es la leche materna humana. Estas bacterias probióticas se emplean en procesos de fermentación u obtención de otras sustancias que impliquen la producción de un ingrediente funcional especial, para conseguir el efecto nutricional y beneficioso en la salud3),(38. Desde el punto de vista normativo, estos probióticos cuentan con el respaldo de la FAO/OMS Guidelines for the Evaluation of Probiotics in Food, ya que cumplen con los tres numerales de requisitos exigidos por este17),(15.
Género Lactobacillus y Bifidobacterium
El Lactobacillus es un género muy heterogéneo que abarca bacterias con una amplia gama de propiedades bioquímicas y fisiológicas23. Es el más grande de los que pertenecen a la familia BAL (Ver Tabla 1), con 185 especies descritas de forma válida en la literatura, y que aumentaron de forma sustancial en 145, en 2008, como consecuencia de la reclasificación de otras múltiples especies. Desde la clasificación inicial de la especie Lactobacillus acidophilus, en 1920 (Holanda), hasta alrededor de 1970, muchos Lactobacillus aislados de las superficies mucosas humanas se siguieron identificando colectivamente como L. acidophilus. 0.
El L. acidophilus es una bacteria Gram positiva, crece de manera óptima desde 37 hasta 42 ° C, y máximo 45 °C. La especie alcanza su mayor tasa de crecimiento en medios ligeramente ácidos de pH 5,5 a 6,0, y cesa su crecimiento por debajo de pH 4,0. Es un fermentador obligatorio en la producción de ácido láctico a partir de la fermentación de hidratos de carbono, y es uno de los más sensibles al oxígeno11. La caracterización de sus cepas probióticas ha permitido estudiar cuanto abarca su estabilidad en producto, su resistencia a la bilis, su tolerancia a bajo pH, su adhesión a los colonocitos humanos en cultivo celular, su producción antimicrobiana y su actividad lactasa 21), (32), (41), (42
Otra BAL muy caracterizada en sus efectos benéficos son los Enterococos, bacterias importantes en los alimentos y en la microbiología clínica43. Son bacterias Gram positivas, sin esporulación, formadoras de catalasa-oxidasa con carga negativa, y son bacterias facultativas anaerobias que se pueden producir solas, en parejas o en cadenas. La mayoría de las cepas de esta especie son comensales inofensivas y mayormente presentan carácter benéfico para la salud. Además, se pueden utilizar en cultivos iniciadores para alimentos fermentados; por ejemplo, Enterococcus faecalis se utiliza con éxito en la preparación de quesos, acelerando la maduración y mejorando las características organolépticas de éstos. A raíz de esto, se intensifica el interés tecnológico por los Enterococos, los cuales se utilizan como el cultivo iniciador propicio para diferentes quesos europeos, tales como Mozarella Water Buffalo, Feta, Venaco y el queso Cebreiro. Finalmente, debido a las propiedades bioquímicas deseables y bien documentadas de esta bacteria, tales como la capacidad de producir péptidos antimicrobianos conocidos como bacteriocinas, puede ser utilizada como biopreservativo en alimentos44.
Entre las bacterias BAL probióticas más estudiadas, encontramos a Lactobacillus rhamnosus. Es una bacteria que cumple con los estándares de las Naciones Unidas y con los requisitos clínicos, según documentación del ensayo FAO / OMS de 200117. Esta bacteria presenta una alta tolerancia en condiciones de acidez, por lo que prevalece en el estómago, sobrevive al tránsito intestinal y es capaz de adherirse a la mucosa colónica humana, para luego ser capaz de colonizar el tracto gastrointestinal, después del respectivo tratamiento6),(40. La evidencia existente reporta efectos benéficos del L. rhamnosus en la prevención y el tratamiento de la diarrea asociada a antibióticos, la diarrea por rotavirus, trastornos gastrointestinales e infecciones en las vías respiratorias en los niños, e inhibe el crecimiento y la adhesión de enteropatógenos45.
Bifidobacterium se destaca por ser una bacteria probiótica que también posee reconocimiento mundial a nivel científico y soporte documentado mediante la guía de la FAO/WHO17 , siendo un importante grupo de cepas probióticas comúnmente utilizadas en los productos lácteos fermentados46. Son gram-positivas, anaerobias, no móviles y sin esporulación. Las especies incluidas en el género Bifidobacterium47 se pueden observar en la tabla 1 y tabla 2 2),(3.
El pH óptimo para el crecimiento de las Bifidobacteria está entre 6,0 y 7,0, y prácticamente ninguna puede crecer por debajo de pH 4,5 o por encima de 8,5. La temperatura óptima de crecimiento está entre 37 a y 41 °C, la mínima entre 25-28 °C y la máxima entre 43 a 45 °C48. Algunos de los cultivos de Bifidobacterium más utilizadas como probióticos son B. adolescentis, B. longum, B. infantis y B. breve. Para el caso de la estabilidad de las bifidobacterias en el yogur, investigado por Underwood et al., se informa que varios ingredientes, como la cisteína de la proteína del suero de la leche y la caseína hidrolizadas, son eficaces para mantener su viabilidad en este. Así mismo, es vital el uso de bacterias lácticas como iniciadores de su producción, para intensificar la estabilidad de la bifidobacteria36. Por otro lado, Ferreira et al. reporta que las Bifidobacterium, particularmente la B. animalis ssp lactis, es más resistente contra el estrés ambiental y más estable en yogur, en comparación a la Bifidobacterium longum, Bifidobacterium breve y Bifidobacterium bifidum, que son bifidobacterias humanas, lo cual ha conllevado a que la B. animalis se utilice mayormente en los productos lácteos fermentados del mercado actual49.
Factores fisicoquímicos que afectan el desempeño de un probiótico
Factores como el tipo de la cepa, la actividad del agua, la sensibilidad al oxígeno, la temperatura y el almacenamiento son también muy influyentes; debido a esto, no todas las cepas pueden ser fácilmente fabricadas ni comercializadas industrialmente50),(51),(52. Para que un probiótico pueda ser producido a nivel industrial, éste debe presentar un valor alto de crecimiento microbiano viable24. Por consiguiente, una medida de la concentración de la cepa en UFC determina los efectos mínimos en salud, lo que explica que ya existan referencias en la literatura de estos datos: por ejemplo, para la leche acidophilus se exige una concentración de 1x107 UFC de probiótico por mL, para lograr el efecto esperado3),(53). Así mismo, otro factor que afecta a los probióticos es la temperatura, pues varios estudios reportan que trabajar por debajo de 45⁰ C propicia la supervivencia de las bacterias2),(12),(48.
Otro aspecto muy importante es la formulación de la matriz54, ya que, desde el punto de vista tecnológico, es la que más puede afectar la funcionalidad de un probiótico3,(47),(55. Puesto que el desempeño de los probióticos con efecto funcional es bien conocido en leche, quesos y helados lácteos56),(57, pero poco en matrices tales como en cereales, avena, confitería y frutas, estas últimas implican un gran reto22),(39. Por consiguiente, para mejorar el desempeño de diversos probióticos en estas nuevas matrices, se viene aplicando la encapsulación o microencapsulación como sustituto tecnológico58),(59).
También se reportan estudios donde se ha llegado a analizar el comportamiento de tales matrices y su actividad probiótica desde la producción de sustancias por parte de estos, entre las que se encuentran las enzimas como las a-galactosidasas12. Igualmente, se ha observado, para el caso de tres especies diferentes de banano, que cada una presenta sustancias nutricionales tales como prebióticos60, componentes que proporcionan alimento y que pueden beneficiar más a un probiótico que a otro, favoreciendo por consiguiente la actividad prebiótica y los carbohidratos requeridos para su viabilidad61).
La Microencapsulación se ha empleado como una metodología que beneficia la viabilidad y la estabilidad del probiótico en el alimento, debido a que encapsula el probiótico con una cubierta de aditivo químico grado alimento y de naturaleza química afín al alimento en el que va a ser incorporado62),(63, lo que favorece la biodisponibilidad en el organismo específicamente en el tracto gastrointestinal7),(13),(61),(64. La misión principal de la microencapsulación es proteger de la oxidación, humedad y los cambios bruscos de temperatura al probiótico durante largos periodos de almacenamiento9),(59),(65.
Mecanismos de acción de los probióticos con efecto benéfico para la salud
A pesar de todos los efectos funcionales de muchos probióticos, la forma como ellos actúan no está actualmente clara35; sin embargo, algunos estudios reportan los mecanismos de acción por los cuales se pueden dar los efectos benéficos: por adherencia y colonización en el intestino, y estimulación en la producción de sustancias mucosas, de manera que se fortalecen las uniones intestinales y se inhibe la translocación bacteriana27, por supresión del crecimiento de la bacteria patógena, por producción de sustancias antimicrobianas, por modulación del crecimiento de la microbiota, por producción de sustancias tóxicas, por reducción del pH intraluminal y por exclusión competitiva de bacterias patógenas de sitios de enlace11),(35),(37),(38
Bacillus coagulans, probiótico empleado por la industria de alimentos
Este microorganismo probiótico fue aislado de la malta verde, en 1932, por los científicos HorowitzWlassowa y Nowotelnow53. Luego, científicos japoneses lo denominaron Lactobacillus sporogenes, pero, posteriormente, fue clasificado como Bacillus Coagulans. Este probiótico es una bacteria gram positiva, ácido láctica formadora de esporas; crece en un rango de temperatura entre 35 a 50ºC y su rango de pH óptimo está entre 5.5 y 6.566),(67. La formación de esporas de este probiótico permite que sea resistente a los ácidos gástricos y a la bilis para llegar intacto al intestino grueso, gracias a la cápsula que lo protege53),(68 .
Los beneficios en salud del Bacillus coagulans reportados van desde mejoras en el tratamiento de la hiperlipidemia, la adenovirus, la influenza, la estomatitis aftosa y la caries dental, hasta tratamientos para la artritis 50),(69. Estudios clínicos reportan efectos benéficos en el dolor de estómago de niños, con una mezcla de Bacillus coagulans y prebióticos tales como los FOS (Fructooligosacáridos)14),(51; además, también se ha visto su efecto favorable en el tratamiento de la diarrea infantil51),(70),(71) y de la hipercolesterolemia((72)).
El Bacillus coagulans es un probiótico potencial en alimentos funcionales debido a su capacidad para soportar altas temperaturas, y su formación de esporas lo hace más apto para trabajar en matrices alimentarias basadas en frutas, vegetales, cereales o granos61. Por consiguiente, este probiótico se hace atractivo en el amplio espectro del ámbito de la industria alimentaria, en su línea funcional65),(68),(73. Lo anterior brinda una oportunidad de trabajar los probióticos en alimentos funcionales dirigidos hacia la población infantil.
Probióticos empleados en la producción de alimentos para bebé
Conocidos los efectos en salud de los probióticos para población adulta, se despliega una vertiente en alimentos orientada hacia la línea de alimentos para niños, con un mayor énfasis en la producción de alimentos para bebes lactantes entre los 6 y 12 meses.
Estudios realizados en población infantil, exaltan los efectos positivos y mejoras en el tratamiento infecciones gastrointestinales y cólicos, con alimentos y suplementos que contenían un probiótico o mezclas de al menos dos probióticos74. Es así como, un estudio de Onubi y Poobalan, reportan que Sarawal et al. (2010), para inspeccionar el beneficio de los probióticos en el aumento de la talla y el peso, adicionó bifidobacterium lactis en una fórmula a base de leche para bebes de más de seis meses, y observó un efecto en el aumento de peso. Efectos similares se han encontrado con la adición de especies de Lactobacillus64),(75)
Las principales características de los alimentos suplementados con probióticos para esta población estaban adicionadas a leche, yogurt o a un alimento con origen natural fermentado75. Dentro de esta gama de propuestas, se observó poca exploración de probióticos en productos a base de frutas, las cuales también podrían proveer un excelente medio ambiente para estos microorganismos benéficos, debido a los nutrientes, contenido de carbohidratos y proteínas.
Se ha comprobado que la leche materna contiene una microbiota compuesta tanto por probióticos como prebióticos propios; por esto, es importante el uso de probióticos en la alimentación infantil, especialmente cuando un bebé no puede ser amamantado, pues proveerle un alimento con un microorganismo que le dará la posibilidad de estimular su sistema inmunológico es una condición ideal para el lactante64).
Estudios han desafiado esta propiedad con probióticos pertenecientes a la familia de las BAL en producto a base de leche o lácteos. Para productos no lácteos, se tiene el Bacillus coagulans, el cual, como otros, ya se encuentra catalogado como alimento Generalmente Reconocido como Seguro en alimentos (GRAS), luego de ser aprobado y cumplir los requerimientos de la Guidelines for the Evaluation of Probiotics in Food de la FAO and WHO. Sin embargo, a este último se le requieren más pruebas reproducibles, especialmente para la población lactante, pues es necesario tener claro si hay efectos secundarios que afecten la salud y el adecuado desarrollo de este. A la fecha, no se ha reportado un caso negativo relacionado con un probiótico catalogado como GRAS13; No obstante, organismos expertos en alimentación infantil, como el comité de la Sociedad Europea de Gastroenterología, Hepatología y Nutrición Pediátrica (ESPGHAN), han insistido en manifestar que los estudios reportados no inspiran mucha confianza, por encontrar incongruencias entre los resultados estadísticos52),(75
Por otro lado, el comité ESPGHAN consideró pertinente declarar que hay que tener en cuenta que, en un bebé recién nacido, su microbiota no se encuentra todavía bien desarrollada; por lo cual la asimilación de una formulación con probióticos podría ser contraproducente antes del tiempo normalmente estipulado75.
Igualmente, ESPGHAN propone expandir el espectro del efecto benéfico en salud de los probióticos en lactantes hacia aspectos como el aumento en la talla de crecimiento del bebé, o hacia sintomatologías relacionadas con infecciones gastrointestinales, cólicos, y al no uso de antibióticos para bebé14. Todo apunta hacia la erradicación de conclusiones en donde los beneficios de un probiótico se replicarían a los demás probióticos semejantes de su género.
Sin embargo, aunque entre líneas es una especie de veto hacia estos intentos de innovación alimentaria en alimentos para bebé, lo que este comité expresa es que, mientras un producto suplementado con probióticos para bebé este bien certificado y apoyado sobre las evidencias científicas y estudios estipulados que pide un correcto Health Claim, se puede promover y comercializar ese producto75.
El éxito de un alimento certificado con probióticos para bebé dependerá del contexto en que sea puesto a prueba. Es por consiguiente que el estudio de Ojocheneme y Poobalam74, en defensa de la adición de probióticos, argumentan y exaltan que normalmente se acentúa el beneficio de estos resultados hacia la conservación de las defensas inmunológicas. En vista de esto, decidieron orientarse hacia el estudio de los efectos en el crecimiento y tamaño que podría llegar a alcanzar un bebé suplementado, es decir, una población infantil compuesta por bebes bien nutridos14),(64),(76),(77),(78),(79.
Más que evitar el uso de probióticos en alimentos suplementados para bebé, el comité ESPGHAN y otros entes reguladores de igual importancia proponen, que los estudios sean de más largo plazo; en los cuales se observe el día a día de su consumo y sus efectos75; queda lo anterior como la actual premisa para el debido proceso de un Health claim.
Conclusiones
Las bacterias ácido lácticas y las bifidobacterias son las de mayor trayectoria y uso actualmente en la preparación de alimentos funcionales de origen lácteo para lactantes. Por otro lado, sigue siendo materia de exploración el estudio de los diferentes probióticos, como el B. coagulans, en matrices tipo frutas, vegetales y granos, entre otros, para consumo en la nutrición de lactantes.
Aunque actualmente se ha avanzado a gran escala sobre el conocimiento de los probióticos en productos lácteos y su beneficio en salud, todavía hay cuestionamientos retadores y desafiantes como los relativos a la viabilidad y biodisponibilidad, según los diferentes entes reguladores.
Reconociendo los beneficios de los probióticos en la salud de los lactantes, su aplicación exige mayor cumplimiento de criterios de la Sociedad Europea de Gastroenterología, Hepatología y Nutrición Pediátrica.