Microencapsulation of probiotics by multiple emulsion using protein– polysaccharide blends: seawater stability and viability for aquaculture
Este estudio demuestra que la microencapsulación de *L. acidophilus* y *L. plantarum* mediante secado por pulverización de doble emulsión utilizando una mezcla de proteína-polisacárido de WPI/GA/MD al 10% de sólidos totales preserva eficazmente la viabilidad de los probióticos y la estabilidad en agua de mar durante seis meses, ofreciendo una alternativa robusta y sostenible a los antibióticos en la acuicultura de camarón.
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En el mundo de la cría de camarones, los primeros días de la vida de un camarón son un tiempo de extrema vulnerabilidad. Las larvas son criaturas diminutas que se alimentan por filtración y flotan en la columna de agua, dependiendo de alimento microscópico para sobrevivir y crecer. Durante décadas, los criadores han utilizado antibióticos para mantener sanos a estos delicados animales, pero el uso excesivo de estos fármacos ha provocado la aparición de bacterias resistentes y daños ambientales. Un número creciente de científicos busca una alternativa natural: los probióticos. Estos son bacterias beneficiosas que, al ser suministradas a los camarones, pueden potenciar sus sistemas inmunológicos y combatir patógenos dañinos. Sin embargo, hay un inconveniente. Las bacterias utilizadas como probióticos son frágiles. Se mueren fácilmente por el oxígeno del aire, el calor del procesamiento y la salinidad del agua de mar. Para ser útiles, estas células vivas deben ser protegidas, empaquetadas y entregadas exactamente cuando y donde los camarones las necesiten.
Este desafío llevó a un equipo de investigadores en México a explorar un método para ocultar estas sensibles bacterias dentro de caparazones protectores microscópicos. Su objetivo era crear una fuente de alimento que flotara en el agua de mar el tiempo suficiente para que las larvas de camarón la encontraran, se disolviera lentamente para liberar las bacterias y mantuviera vivas a las bacterias durante el duro proceso de convertir la mezcla en un polvo seco. Los investigadores se centraron en una técnica específica llamada doble emulsión, que funciona como un sándwich de agua-en-aceite-en-agua. Imagine una diminuta gota de agua que contiene las bacterias, rodeada por una capa de aceite, que luego se suspende en un cuerpo de agua más grande. Esta estructura protege a las bacterias del mundo exterior. Para hacer esta estructura lo suficientemente fuerte como para sobrevivir, el equipo mezcló proteínas y azúcares de origen vegetal para formar una pared protectora alrededor de las gotas. Probaron diferentes recetas, variando las cantidades de estos ingredientes para ver qué combinación creaba el escudo más estable y efectivo.
El equipo experimentó con tres mezclas diferentes de materiales de pared. Una mezcla utilizó proteína de suero, una proteína láctea común, combinada con dos tipos de gomas vegetales. Otra utilizó proteína de suero con un conjunto diferente de gomas y una sustancia similar al almidón llamada maltodextrina. La tercera dependía únicamente de la proteína de suero y la maltodextrina. Crearon estas mezclas en diferentes concentraciones, que iban desde un contenido de sólidos bajo hasta alto, y luego las sometieron a un proceso de secado por pulverización (spray-drying). Este paso consiste en pulverizar la mezcla líquida en una corriente de aire caliente para eliminar instantáneamente el agua y crear un polvo fino. Este es un momento crítico para las bacterias, ya que el calor y el secado rápido pueden matarlas fácilmente. Los investigadores necesitaban encontrar una receta que permitiera a las bacterias sobrevivir a este proceso, manteniendo al mismo tiempo la capacidad de formar partículas lo suficientemente pequeñas como para que las diminutas larvas de camarón las coman.
Tras crear los polvos, los científicos los pusieron a prueba en agua de mar artificial. Midieron cuánto tiempo permanecían flotando las partículas y con qué rapidez se disolvían. Los resultados mostraron que la composición del material de la pared importaba enormemente. Una mezcla específica, hecha de proteína de suero, goma arábiga y maltodextrina en una alta concentración de sólidos, resultó ser la clara ganadora. Las microcápsulas hechas con esta receta se disolvían muy lentamente, perdiendo menos del cinco por ciento de su masa tras cuatro horas en el agua. Más importante aún, se mantuvieron flotando durante unas impresionantes 1.000 minutos, mucho más allá de la ventana de alimentación típica de las larvas de camarón. Esto significaba que el alimento probiótico permanecería disponible en la columna de agua, esperando a ser comido, en lugar de hundirse al fondo donde las larvas no podrían alcanzarlo. En contraste, otras mezclas se disolvían mucho más rápido o no lograban mantenerse boyantes.
Los investigadores también comprobaron cuántas bacterias sobrevivieron al viaje de líquido a polvo. Aunque el calor del secador por pulverización mató a una parte significativa de la población de bacterias, aproximadamente un tercio de la población original permaneció viva en las mejores formulaciones. Esta tasa de supervivencia se considera exitosa para este tipo de proceso. Para asegurar que sus recuentos fueran precisos, el equipo utilizó dos métodos diferentes: una técnica tradicional de cultivar las bacterias en una placa y un método moderno que utiliza una luz especial que brilla cuando incide sobre células vivas. Los dos métodos coincidieron casi perfectamente, confirmando que las bacterias estaban, de hecho, vivas y sanas. Al almacenarse en un ambiente fresco durante seis meses, las mejores formulaciones retuvieron un alto número de bacterias vivas, muy por encima del nivel necesario para ser efectivas.
Utilizando simulaciones por computadora para mirar más allá en el futuro, el equipo proyectó que estas formulaciones de alta calidad probablemente seguirían siendo efectivas durante incluso más tiempo, potencialmente más allá de los seis meses probados. Sin embargo, fueron cuidadosos al señalar que esta es una proyección basada en los datos que poseen, y que la verdadera prueba vendrá cuando estos polvos se alimenten a camarones vivos. El estudio aún no implicaba alimentar a los camarones; en su lugar, se centró enteramente en perfeccionar la cáscara física y demostrar que las bacterias podían sobrevivir al viaje desde el laboratorio hasta el tanque. Al identificar la combinación específica de ingredientes que ofrece la mejor protección, flotabilidad y supervivencia, los investigadores han proporcionado una base sólida para el siguiente paso. Han creado un candidato para una forma de alimentación de camarones sostenible y libre de antibióticos, una que mantiene seguras a las delicadas bacterias hasta que estén listas para hacer su trabajo en el agua.
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