Resumen

En un contexto de búsqueda constante de métodos seguros y sostenibles para conservar los alimentos, se llevó a cabo esta investigación sobre las propiedades antifúngicas de extractos acuosos (EA) y fracciones proteicas derivadas de fermentaciones de masa madre tipo poolish. Este estudio se centró en evaluar la eficacia antifúngica de los extractos y fracciones obtenidas a partir de fermentaciones con diferentes cepas de lactobacilos, específicamente Lactiplantibacillus plantarum NRRL B-4496, Lactobacillus acidophilus NRRL B-4495, y Lactobacillus casei 21/1.

Se evaluó la capacidad antifúngica de los EA obtenidos de masas madre tipo poolish fermentadas con Lactiplantibacillus plantarum NRRL B-4496. Los resultados indicaron que estos extractos acuosos poseen una fuerte actividad antifúngica, inhibiendo significativamente el crecimiento de mohos como Penicillium chrysogenum, Penicillium corylophilum y Aspergillus niger. Este efecto fungistático se atribuyó principalmente a la presencia de ácidos láctico y acético, así como posiblemente a péptidos antifúngicos presentes en los EA. Además, la adición de masa madre tipo poolish en la fabricación de pan demostró prolongar la vida útil del producto al inhibir el crecimiento de mohos durante un período de diez días.

Por otro lado, se exploraron las propiedades químicas y antifúngicas de los EA obtenidos de fermentaciones con L. acidophilus NRRL B-4495 y L. casei 21/1. Se observó que la adición de estas cepas afectó el pH y la acidez titulable de las masas madre, en el poolish fermentado con L. casei se observaron valores más bajos de pH y mayores niveles de acidez. Los análisis químicos identificaron ácido láctico y ácido acético como los principales componentes en los EA, con concentraciones que variaban dependiendo de la cepa utilizada. Se encontró que concentraciones entre el 25% y el 50% de EA redujeron significativamente la tasa de crecimiento radial de los mohos evaluados (Penicillium chrysogenum y Penicillium corylophilum), especialmente cuando se utilizó L. acidophilus en la fermentación.

Además, se investigó el potencial antifúngico de fracciones proteicas derivadas de las fermentaciones de masa madre tipo poolish con Lactiplantibacillus plantarum NRRL B-4496. Se encontró que estas fracciones proteicas, especialmente aquellas con un peso molecular superior a 30 kDa, exhibieron una fuerte capacidad antifúngica contra Penicillium chrysogenum y Penicillium corylophilum. La neutralización e hidrólisis de estas fracciones resultaron en una disminución significativa de su actividad antifúngica, destacando la importancia de los ácidos orgánicos en la actividad antifúngica y de las fracciones proteicas.

Los hallazgos de esta investigación sugieren que tanto los extractos acuosos como las fracciones proteicas derivadas de fermentaciones de masa madre tipo poolish con cepas específicas de lactobacilos representan alternativas prometedoras como agentes antifúngicos naturales en la industria de la panificación. Estos hallazgos no solo tienen implicaciones para la seguridad alimentaria al reducir la dependencia en los conservadores sintéticos, sino que también fomentan prácticas más sostenibles en la producción de alimentos, específicamente en productos de panificación.

Abstract

In the constant search for safe and sustainable methods to preserve food and examine natural alternatives for antimicrobial agents, this research was carried out on the antifungal properties of aqueous extracts (AE) and protein fractions derived from poolish sourdough fermentations. This study focused on evaluating the antifungal efficacy of extracts and fractions obtained from fermentations with different strains of lactobacilli, specifically Lactiplantibacillus plantarum NRRL B-4496, Lactobacillus acidophilus NRRL B-4495, and Lactobacillus casei 21/1.

The antifungal capacity of AEs obtained from poolish-type sourdoughs fermented with Lactiplantibacillus plantarum NRRL B-4496 was evaluated. The results indicated that these aqueous extracts possess strong antifungal activity, significantly inhibiting the growth of molds such as Penicillium chrysogenum, Penicillium corylophilum, and Aspergillus niger. This fungistatic effect was mainly attributed to the presence of lactic and acetic acids, and possibly to antifungal peptides present in AEs. Additionally, the addition of poolish sourdough in bread making was shown to prolong the product´s shelf lifeproduct´s shelf life by inhibiting mold growth over ten days.

Besides, the chemical and antifungal properties of AEs obtained from fermentations with L. acidophilus NRRL B-4495 and L. casei 21/1 were explored. It was observed that the addition of these strains affected the pH and titratable acidity of the sourdoughs; in the poolish fermented with L. casei, lower pH values, and higher acidity levels were observed. Chemical analyses identified lactic acid and acetic acid as the main components in the AEs, with concentrations varying depending on the strain used. It was found that concentrations between 25% and 50% of AE significantly reduced the radial growth rate of the molds evaluated (Penicillium chrysogenum and Penicillium corylophilum), mainly when L. acidophilus was used in the fermentation.

Furthermore, the antifungal potential of protein fractions derived from poolish sourdough fermentations with Lactiplantibacillus plantarum NRRL B-4496 was investigated. These protein fractions, especially those with a molecular weight greater than 30 kDa, exhibited strong antifungal capacity against Penicillium chrysogenum and Penicillium corylophilum. The neutralization and hydrolysis of these fractions resulted in a significant decrease in their antifungal activity, highlighting the importance of organic acids and protein fractions in the antifungal activity.

The findings of this research suggest that both aqueous extracts and protein fractions derived from poolish sourdough fermentations with specific strains of lactobacilli represent promising alternatives as natural antifungal agents in the baking industry.  These findings have implications for food safety by reducing reliance on synthetic preservatives and encouraging more sustainable food production practices, specifically bakery products.

Palabras clave: Masa madre, bacterias ácido-lácticas, productos de panificación, agentes antifúngicos.

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Índice de contenido

Portada

Agradecimientos

Índices

Capítulo 1. Introducción

Capítulo 2. Objetivos

Capítulo 3. Artículos de investigación

Capítulo 4. Conclusiones y recomendaciones

Capítulo 5. Evidencias de productos

Referencias

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Hernandez Figueroa, R. H. 2024. Evaluación de las propiedades antifúngicas de compuestos bioactivos provenientes de masas madre fermentadas tipo poolish y su utilización como conservadores en hogazas de pan. Tesis Doctorado. Ciencia de Alimentos. Departamento de Ingeniería Química, Alimentos y Ambiental, Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla. Mayo. Derechos Reservados © 2024.