Las bacterias del ácido láctico

μ- NOTA 20

By Víctor Deroncelé

El ácido láctico o ácido 2-hidroxi-propanoico o ácido α-hidroxi-propanoico, es el responsable de la leche agriada que el hombre conoce desde hace miles de años. El ácido láctico es consecuencia del desarrollo de un tipo peculiar de microorganismos englobados en un grupo denominado bacterias del ácido láctico. Este tipo de microorganismos es en la actualidad ampliamente utilizado en la industria de los alimentos, por sus características metabólicas y probióticas. Aunque las bacterias del ácido láctico incluyen más de 60 géneros, los géneros que aparecen con frecuencia en la fermentación de alimentos generalmente incluyen Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus, Enterococcus, Weissella, etc.¹.

Fig. 1: Aplicaciones de las bacterias del ácido láctico²

Las bacterias del ácido láctico constituyen un grupo muy heterogéneo desde el punto de vista taxonómico. Tienen como característica común la de producir ácido láctico como catabolito único o mayoritario (más de la mitad) en la fermentación de los azúcares. Los miembros más característicos son cocos o bacilos Gram-positivos, ácido tolerantes, inmóviles, catalasa negativos, no esporulados, microaerofílicos o aerotolerantes.  Por lo demás, carecen de actividad respiratoria porque carecen de citocromos y, no reducen el nitrato a nitrito.

Algunos cocos del grupo láctico crecen mal en condiciones estrictamente anaerobias, aunque nunca utilizan el O₂. Otros crecen bien sólo a bajas presiones parciales de oxígeno y por ello se les denomina microaerófilos. Finalmente, muchas bacterias lácticas crecen mejor en una atmósfera que contenga del 5 al 10% de CO₂ y algunas no crecen sin este requisito.

Por lo que respecta a bacilos del grupo láctico, se agrupan actualmente en una sola familia de bacilos grampositivos no esporógenos. Se trata de unas bacterias catalasa negativas y, por lo tanto, estrictamente fermentativas, tanto en presencia como en ausencia de oxígeno. Son bacterias que se presentan en formas que van desde cocobacilos distribuidos irregularmente, a bacilos largos en cadenas, con tendencia pleomórfica considerable.

En 2020, se reclasificó taxonómicamente a las bacterias del ácido láctico, las más de 300 especies en 7 géneros y 2 familias en una sola familia, las Lactobacillaceae, con 31 géneros que incluyen Lactobacillus, Paralactobacillus, Pediococcus, Weissella, Fructobacillus, Convivina, Oenococcus, Leuconostoc y 23 nuevos géneros que comprenden organismos anteriormente clasificados como especies de Lactobacillus⁴.

La identificación de las bacterias del ácido láctico se puede realizar mediante crecimiento en medios de cultivo selectivos. Para ello, existen una serie de medios de cultivo disponibles; sin embargo, los más utilizados son el agar M17 y el agar Rogosa acidificado o agar MRS, para aislar bacterias con morfología de cocos y bacilos, respectivamente⁵. Estos se incuban con 5% de CO₂, a 30-37 ºC durante 24-72 horas.

La clasificación fenotípica de las bacterias aisladas se realiza según sus características fisiológicas y bioquímicas. Los diferentes aislados se seleccionan primero en base a su tinción de Gram y el test de Catalasa. También se realizan pruebas: microscopía para evaluar la forma, prueba de oxidasa, capacidad de crecimiento a diferentes temperaturas y concentraciones de NaCl y pH, producción de CO₂ a partir de glucosa, actividad antimicrobiana y, finalmente, la resistencia de bacterias lácticas aisladas a diferentes antibióticos.

Tabla 1: Composición química del medio MRS original y de algunos MRS comerciales⁶.

Tabla 2: Composición química del medio MRS original y de algunos MRS comerciales⁶.

Las bacterias del ácido láctico también se han clasificado según sus características de producción de ácido debido a la fermentación de los azúcares presentes y la temperatura de crecimiento. Las bacterias del ácido láctico son fermentadoras de carbohidratos y, como tales, pueden diferenciarse como organismos homofermentativos o heterofermentativos en función de su capacidad para fermentar azúcares de seis carbonos.

Las bacterias del ácido láctico homofermentativas como Lactococcus, Pediococcus, Enterococcus y Streptococcus producen dos moléculas de lactato a partir de una molécula de glucosa, es decir, utilizan las hexosas siguiendo la vía de Embden-Meyerhof-Parnas. Sin embargo, hay homofermentativas obligadas y facultativas. Estas últimas tienen glucosa-6-P-deshidrogenasa y siguen la vía de la pentosa. El que utilicen una u otra vía, alternativa o simultáneamente, depende de las condiciones de cultivo.

Las bacterias del ácido láctico heterofermentativas como Wiessella, Leuconostoc y algunos lactobacilos producen etanol, dióxido de carbono (CO₂) y lactato a partir de una molécula de glucosa. Las heterofermentativas producen solamente 50% de ácido láctico; fermentan 1 mol de glucosa para formar 1 mol de ácido láctico, 1 mol de etanol y 1 mol de CO₂ . 1 mol de ATP es generado por mol de glucosa.

Referencias.

1. Mokoena MP. Lactic acid bacteria and their bacteriocins: classification, biosynthesis and applications against uropathogens: a mini-review. Molecules 2017;22(8):1255.
2. Raj T, Chandrasekhar K, Kumar AN, Kim S-H. Recent biotechnological trends in lactic acid bacterial fermentation for food processing industries. Systems Microbiology and Biomanufacturing 2021:1-27.
3. i Farràs RP, Giménez AJ. Bioquímica de los microorganismos. Reverté; 2020.
4. Zheng J, Wittouck S, Salvetti E, Franz CMAP, Harris HMB, Mattarelli P, O’toole PW, Pot B, Vandamme P, Walter J. A taxonomic note on the genus Lactobacillus: Description of 23 novel genera, emended description of the genus Lactobacillus Beijerinck 1901, and union of Lactobacillaceae and Leuconostocaceae. International journal of systematic and evolutionary microbiology 2020;70(4):2782-2858.
5. Hassan AN, Frank JF. Starter cultures and their use. FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY-NEW YORK-MARCEL DEKKER- 2001:151-206.
6. Hayek SA, Gyawali R, Aljaloud SO, Krastanov A, Ibrahim SA. Cultivation media for lactic acid bacteria used in dairy products. Journal of Dairy Research 2019;86(4):490-502.