Revisión: Síntesis Enzimática de Galacto-oligosacáridos a partir de residuos de la industria láctea: Desafíos tecnológicos y oportunidades

Resumen

Los Oligosacáridos no digeribles (NDOs) son carbohidratos de bajo peso molecular y presentan importantes propiedades fisicoquímicas y fisiológicas; contando muchos de ellos con características prebióticas. Dentro de ellos, los galacto-oligosacáridos (GOS) han ganado mayor interés tanto en la mejora de su producción, como en el estudio más a fondo de sus características propias por las que han sido catalogadas como sustancias prebióticas. Los GOS son producidos comercialmente por transgalactosilación de varias fuentes de ß-galactosidasas (E.C. 3.2.1.23) a partir de lactosa como sustrato. La lactosa es extraída de la leche, especialmente del suero de quesería por procesos de separación y purificación, siendo posible además de ser utilizada en la producción de una gran variedad de derivados lactosados y de esta manera dar un aprovechamiento al suero, ya que como residuo de la industria láctea se convierte en un problema contaminante para el medio ambiente.

Keywords: Prebióticos; Galactooligosacáridos; Lactosa; ß-galactosidasa; Suero; Industria Láctea

1. Introducción:

Los prebióticos son definidos como ingredientes alimenticios no digeribles que benefician la salud del hospedero estimulando selectivamente el crecimiento y/o actividad de un número limitado de bacterias en el colon [1, 2]. El establecimiento de bífidobacterias como microflora presente en el intestino de los bebes ha sido atribuido a la presencia de oligosacáridos de galactosa, los que han sido encontrados en la leche materna [2].

Los galacto-oligosacáridos (GOS) son producidos de lactosa, hecho que ha sido conocido desde hace más de 50 años; luego del descubrimiento de su actividad bifidogénica, los GOS han sido clasificados como ingredientes alimenticios prebióticos, tomando su producción industrial un mayor interés comercial [6, 10]. Estas características son atribuidas principalmente a los 4´- y 6´-galactosil-lactosa (GOS-3) y algunos oligosacáridos de peso molecular mayor (GOS-4 y GOS-5) debido a que se ha demostrado que son metabolizados completamente por la flora microbiana presente en el colon [11, 15, 18, 19].

La enzima utilizada para la producción de GOS es la ß-galactosidasa, la cual es una glicosidasa que en un proceso convencional podrá catalizar una reacción de hidrólisis, pero bajo condiciones adecuadas de reacción tales como temperatura, pH, elevadas concentraciones de sustrato y la fuente enzimática, producirá GOS de diferente tamaño por transgalactosilación [25, 26, 27].

Algunas técnicas han sido desarrolladas para la inmovilización de la ß-galactosidasa, obteniéndose productividades relativamente bajas pero el reuso del catalizador lo hace atractivo para ser usado en la industria alimentaria [28, 29].

Es importante resaltar que este producto de valor agregado es producido de lactosa, sustancia que es extraída de la leche, especialmente del suero de quesería, siendo posible además utilizar el suero, en la producción de una gran variedad de derivados lactosados y de esta manera darle un aprovechamiento, ya que como residuo de la industria láctea se convierte en un problema contaminante para el medio ambiente [31, 32, 34].

La presente revisión buscará abordar la síntesis de los galacto-oligosacáridos, compuestos de características prebióticas importantes, utilizando ß-galactosidasa, enzima de fácil disponibilidad y ampliamente estudiada, a partir de lactosa como sustrato la cual es extraída del suero de quesería.

2. Prebióticos:

Son compuestos definidos como sustancias no digeribles (fibras dietarías) que muestran algunos efectos biológicos positivos en humanos, tales como estimulación selectiva del crecimiento o bioactividad de un número limitado de microorganismos benéficos presentes o terapéuticamente introducidos en el intestino, mejorando de esta manera la calidad de éstos. Los prebióticos resisten la fermentación por la micro flora no benéfica a lo largo del intestino (contrario a las fibras dietarías) [1, 2].

Dentro de las numerosas bacterias anaerobias presentes en el intestino, las del género Bifidobacteria y Lactobacilli son las que más utilizan los prebióticos. Además de ello, principalmente las bifidobacterias inhiben el crecimiento de bacterias putrefactivas (Clostridium perfringens) y patogénicas (E. coli, Salmonella, Listeria y Shigella) presentes [3, 4, 5].

Bajo el criterio de seleccionar un ingrediente alimenticio con características prebióticas, Gibson et al. [1] establecieron algunos criterios que estos compuestos deberían cumplir:

1. Ser resistente a los ácidos gástricos, a la hidrólisis por enzimas presentes en el tracto gastrointestinal y a la absorción.

2. Ser fermentable por la microflora intestinal.

3. Estimular selectivamente el crecimiento y/o actividad de las bacterias intestinales asociado a la salud y el bienestar tales como Bifidobacteria y Lactobacilli.