<p style="text-align:justify">Por: Monserrat Escobari y Edith Ponce-Alquicira. Departamento de Biotecnolog&iacute;a. Universidad Aut&oacute;noma Metropolitana Iztapalapa, M&eacute;xico.&nbsp; <p style="text-align:justify">Fotos: Banco de im&aacute;genes <p style="text-align:justify">El grupo de las bacterias &aacute;cido l&aacute;ctico (BAL) comprende un diverso espectro de bacterias Gram-positivas, que se caracterizan por producir &aacute;cido l&aacute;ctico como principal metabolito; presente en varios h&aacute;bitats y particularmente en el tracto gastrointestinal de animales y humanos. En general las BAL se reconocen como microorganismos seguros y son empleados como agentes para la bioconservaci&oacute;n por su capacidad para controlar la microbiota alterante en l&aacute;cteos, verduras, carnes, caf&eacute;, cacao, ensilados y bebidas fermentadas, adem&aacute;s contribuyen de forma significativa en el desarrollo de sabor y textura. Un aspecto importante es que algunas BAL presentan actividad probi&oacute;tica ya que cuando se administran en cantidades adecuadas confieren beneficios al hu&eacute;sped, mejorando la microbiota y salud intestinal, adem&aacute;s pueden actuar como moduladores del sistema inmunol&oacute;gico, aminoran los efectos de la intolerancia a la lactosa, el asma, adem&aacute;s de infecciones gastrointestinales. <p style="text-align:justify">La mayor&iacute;a de los probi&oacute;ticos en humanos son bacterias del &aacute;cido l&aacute;ctico (BAL) que se utilizan para la elaboraci&oacute;n de productos l&aacute;cteos fermentados, carnes y vegetales. Las cepas probi&oacute;ticas incluyen miembros de los g&eacute;neros Pediococcus, Lactobacillus, Bifidobacterium y Enterococcus, entre otros. Es muy importante poder mejorar la estabilidad de las bacterias probi&oacute;ticas para ampliar sus nuevos usos y para garantizar dosis m&iacute;nimas efectivas para productos particulares. Investigar las caracter&iacute;sticas de BAL aisladas de productos c&aacute;rnicos es de inter&eacute;s ya que se requiere m&aacute;s informaci&oacute;n relacionada con la evaluaci&oacute;n de sus propiedades probi&oacute;ticas, as&iacute; como identificar y definir especies de BAL aisladas que cumplan los requisitos m&iacute;nimos necesarios para el estado probi&oacute;tico y propiedades saludables para el ser humano.&nbsp; <p style="text-align:justify">Pediococcus pentosaceus ha sido aislada de diversos productos c&aacute;rnicos y puede tener un potencial uso como cultivo iniciador y en carne; ya que se han probado diferentes cepas que pertenecen a este g&eacute;nero y se utilizan como bacterias probi&oacute;ticas, es por ello de gran inter&eacute;s describir la termoresistencia, actividad antimicrobiana y propiedades probi&oacute;ticas de Pediococcus pentosaceus.&nbsp; <p style="text-align:justify">Probi&oacute;ticos&nbsp; <p style="text-align:justify">Un probi&oacute;tico es un cultivo de microorganismos vivos, principalmente BAL o bifidobacterias, que afecta de manera ben&eacute;fica la salud del hu&eacute;sped cuando se ingiere en cantidades suficientes. La colonizaci&oacute;n del intestino por bacterias probi&oacute;ticas previene el crecimiento de bacterias da&ntilde;inas por exclusi&oacute;n competitiva, modulaci&oacute;n del sistema inmune y por la producci&oacute;n de &aacute;cidos org&aacute;nicos y compuestos antimicrobianos. Las BAL son residentes normales del tracto gastrointestinal, el n&uacute;mero de BAL en el est&oacute;mago es de &lt;3 log UFC/ml, en el &iacute;leon 2-5 log UFC/g y en el colon 4-9 log UFC/g.&nbsp; <p style="text-align:justify">Se ha informado que las condiciones para que las BAL se utilicen como probi&oacute;ticos incluyen m&iacute;nimamente lo siguiente: a) deben reconocerse como seguras (GRAS), b) deben ser tolerantes al &aacute;cido y la bilis y c) deben producir sustancias antimicrobianas como &aacute;cido l&aacute;ctico y bacteriocinas. Adem&aacute;s, deben poseer la capacidad de sobrevivir en los productos con un n&uacute;mero suficiente durante su producci&oacute;n y almacenamiento y tener la capacidad de adherirse a la mucosidad intestinal, las c&eacute;lulas epiteliales, auto-agregaci&oacute;n y co-agregaci&oacute;n para formar una barrera que bloquea la colonizaci&oacute;n por pat&oacute;genos.&nbsp; <p style="text-align:justify">Resistencia a acidez y sales biliares&nbsp; <p style="text-align:justify">Los probi&oacute;ticos comienzan su acci&oacute;n en el tracto gastrointestinal siendo capaces de sobrevivir un pH &aacute;cido en el est&oacute;mago y posteriormente resisten los &aacute;cidos biliares al comienzo del intestino delgado. El pH del HCl excretado en el est&oacute;mago es de 0.9. Sin embargo, la presencia de alimentos eleva el valor del pH al nivel de pH 3. Despu&eacute;s de la ingesti&oacute;n de alimentos, el est&oacute;mago tarda 2 &plusmn; 4 h en vaciarse. Las sales biliares se sintetizan a partir del colesterol en el h&iacute;gado, se almacenan en la ves&iacute;cula biliar y se liberan en el intestino delgado despu&eacute;s de la ingesti&oacute;n de l&iacute;pidos. Este detergente es cr&iacute;tico para los microorganismos ya que sus membranas celulares est&aacute;n compuestas de l&iacute;pidos y &aacute;cidos grasos. Sin embargo, algunos microorganismos pueden hidrolizar las sales biliares con la enzima hidrolasa de sal biliar, disminuyendo su solubilidad y por tanto debilitando su efecto detergente.&nbsp; <p style="text-align:center"> <p style="text-align:justify">Actividad antibacteriana&nbsp; <p style="text-align:justify">Las cepas de P. pentosaceus han presentado actividad antibacteriana, demostrada por su capacidad de producir una zona clara contra bacterias pat&oacute;genas mediante m&eacute;todos de difusi&oacute;n por agar en diversos estudios. Algunos reportes sugieren que la actividad antagonista de estas cepas BAL es causada principalmente por &aacute;cidos org&aacute;nicos producidos como resultado del metabolismo de la glucosa. Otros posibles factores pueden ser algunos p&eacute;ptidos y bacteriocinas que desempe&ntilde;an actividad antimicrobiana a pH bajo. <p style="text-align:justify">Acidez y producci&oacute;n de &aacute;cidos org&aacute;nicos&nbsp; <p style="text-align:justify">Las cepas de BAL tienen diferentes capacidades en la supervivencia de la acidez, debido a que son afectadas espec&iacute;ficamente por los mecanismos de homeostasis de pH. Los tres sistemas principales involucrados en la homeostasis de pH de BAL son el sistema de arginina deaminasa, la bomba de protones H+-ATPasa y el sistema de glutamato descarboxilasa (Cotter y Hill, 2003).&nbsp; <p style="text-align:justify">El mecanismo de inhibici&oacute;n del &aacute;cido l&aacute;ctico a la c&eacute;lula bacteriana tiene propiedades hidrof&oacute;bicas, facilitando la difusi&oacute;n en forma de protones en la c&eacute;lula a trav&eacute;s de la&nbsp; <p style="text-align:justify">membrana celular. Como resultado, el pH intracelular es m&aacute;s alto que el pH extracelular. La actividad antimicrobiana de los &aacute;cidos org&aacute;nicos y del pH es complementaria, debido a su naturaleza lipof&iacute;lica, pueden atravesar la membrana celular y disociarse en el citoplasma, interfiriendo con funciones celulares, como la translocaci&oacute;n de sustrato y la fosforilaci&oacute;n oxidativa, incremento de protones en el interior celular excediendo la capacidad tamp&oacute;n del citoplasma, provocando el transporte hacia el exterior mediante bomba de protones, agotando las reservas energ&eacute;ticas de la c&eacute;lula, la bomba de protones se detiene y se provoca el descenso del pH interno, esto causa desnaturalizaci&oacute;n de prote&iacute;nas y desestabilizaci&oacute;n de componentes estructurales y funcionales, interfiriendo as&iacute; con la viabilidad celular. A pesar de que las bacterias son sensibles al pH &aacute;cido del est&oacute;mago, algunas BAL pueden sobrevivir y crecer a ese pH relativamente bajo porque tienen un sistema que transporta simult&aacute;neamente &aacute;cido l&aacute;ctico y protones al exterior de la c&eacute;lula. <p style="text-align:justify">Producci&oacute;n de bacteriocinas&nbsp; <p style="text-align:justify">Las bacteriocinas son p&eacute;ptidos con actividad antimicrobiana producidos por s&iacute;ntesis ribosomal; existen numerosas bacteriocinas y cada una tiene espectros de inhibici&oacute;n particulares, actuando no solo frente a bacterias estrechamente relacionadas sino que tambi&eacute;n pueden afectar a otras especies bacterianas, hongos y algunos par&aacute;sitos, caracter&iacute;stica que es aprovechada para la manipulaci&oacute;n de poblaciones bacterianas a nivel de tracto digestivo con el fin de excluir pat&oacute;genos, mejorar la digestibilidad e incrementar la actividad inmunol&oacute;gica de muchas especies animales. Las bacteriocinas de BAL son generalmente estables a pH &aacute;cido o neutro, indicando una adaptaci&oacute;n al entorno natural de las bacterias que las producen. Se han reportado m&aacute;s de 230 bacteriocinas en bases de datos como BACTIBASE.&nbsp; <p style="text-align:justify">Las bactriocinas de la clase IIa o pediocinas son un grupo de bacteriocinas de bajo peso molecular, estables a los tratamientos t&eacute;rmicos y producidos principalmente por bacterias del g&eacute;nero Pediococcus. Dentro de su secuencia de amino&aacute;cidos contienen una secuencia N-terminal conservada YGNGVXCXXXXCXV, con dos residuos de ciste&iacute;na unidos mediante un enlace disulfuro y cuyo gen estructural pedA se encuentra asociado a otros genes de inmunidad y trasporte pedB, the pedC and pedD. Dentro de las bacteriocinas de la clase II, la Pediocina A es una de las de mayor inter&eacute;s por su capacidad de acci&oacute;n contra Listeria monocytogens, S. aureus y Pseudomonas. Algunos ejemplos de productos comerciales con esta bacteriocina incluyen a ALTA&reg; (Kerry Bioscience), Fargo 23&reg; (Quest International) y Bactoferm F-LC&reg; (Chr. Hansen) como conservadores en productos vegetales y c&aacute;rnicos.&nbsp; <p style="text-align:justify">Capacidad de auto-agregaci&oacute;n y co-agregaci&oacute;n&nbsp; <p style="text-align:justify">Las BAL probi&oacute;ticas tienen la capacidad de formar un agregado articular consigo mismas (auto-agregaci&oacute;n) y con bacterias pat&oacute;genas (co-agregaci&oacute;n), acorde con Bao y col. (2010). Ramirez-Chavarin y col., en 2013 mencionaron que hay estudios en donde se ha informado que la capacidad de auto-agregaci&oacute;n se correlaciona con la adherencia, que es un requisito previo para la colonizaci&oacute;n del tracto gastrointestinal y la infecci&oacute;n por pat&oacute;genos. La coagregaci&oacute;n, por el contrario, est&aacute; vinculada a la capacidad de interactuar estrechamente con los pat&oacute;genos; la capacidad de co-agregaci&oacute;n, junto con la hidrofobicidad de la superficie celular y la capacidad de agruparse con cepas pat&oacute;genas se pueden utilizar para la selecci&oacute;n preliminar y la identificaci&oacute;n de bacterias probi&oacute;ticas con aplicaciones potenciales en sistemas humanos y animales.&nbsp; <p style="text-align:justify">Capacidad de adherencia a c&eacute;lulas epiteliales&nbsp; <p style="text-align:justify">Un criterio principal para la selecci&oacute;n de cepas probi&oacute;ticas es la capacidad de adherirse a la superficie intestinal ya que se requiere adherencia al moco intestinal para la colonizaci&oacute;n y la actividad antagonista contra enteropat&oacute;genos. Al llegar al intestino, una cepa probi&oacute;tica debe fijarse a las puntas de las microvellosidades y luego adherirse al moco para evitar ser arrastrado por el peristaltismo. El moco intestinal es un modelo cl&aacute;sico para evaluar la adherencia in vitro ya que se pueden ubicar diferentes receptores en el moco del intestino delgado y grueso utilizando las propiedades de adherencia espec&iacute;ficas de una serie de bacterias beneficiosas y pat&oacute;genas.&nbsp; <p style="text-align:justify">Cultivos iniciadores en productos c&aacute;rnicos&nbsp; <p style="text-align:justify">Los cultivos iniciadores se han desarrollado en la industria de la carne para reducir los tiempos de fermentaci&oacute;n, asegurando bajos contenidos de nitrato y nitrito residuales en el producto final y estandarizar las caracter&iacute;sticas organol&eacute;pticas. Puede observarse que la mayor&iacute;a de los cultivos iniciadores disponibles en el mercado son mezclas de una cepa de BAL y una cepa del g&eacute;nero estafilococos y / o micrococos que poseen la actividad nitrato reductasa. Las BAL se agregan entonces como in&oacute;culo natural o como cultivos iniciadores para favorecer el proceso de fermentaci&oacute;n en productos c&aacute;rnicos ya que provocan cambios en el olor, el sabor y la textura, adem&aacute;s de su acci&oacute;n conservante; cuando el valor de pH disminuye (5.9-4.6) por la producci&oacute;n de &aacute;cido l&aacute;ctico como resultado de la utilizaci&oacute;n de carbohidratos, el desarrollo del color ocurre bajo dichas condiciones &aacute;cidas, el &oacute;xido n&iacute;trico se produce a partir del nitrito y luego puede reaccionar con la mioglobina. Finalmente, la inhibici&oacute;n de bacterias pat&oacute;genas y de descomposici&oacute;n es una consecuencia de la acumulaci&oacute;n del &aacute;cido l&aacute;ctico, &aacute;cido ac&eacute;tico, &aacute;cido f&oacute;rmico, etanol, amonio, &aacute;cidos grasos, per&oacute;xido de hidr&oacute;geno, acetaldeh&iacute;do, antibi&oacute;ticos y bacteriocinas. <p style="text-align:justify">Se han utilizado las BAL como cultivos bioprotectores tanto para productos c&aacute;rnicos cocidos como productos c&aacute;rnicos fermentados secos, en los productos c&aacute;rnicos secos el cultivo iniciador se vuelve dominante cambiando el ambiente para garantizar la calidad microbiol&oacute;gica y prevenir el crecimiento de microorganismos indeseables; en los productos c&aacute;rnicos cocidos se necesita un procesamiento t&eacute;rmico para desarrollar textura y destruir las formas vegetativas para asegurar la vida &uacute;til adecuada, por lo cual se requiere el uso de BAL termotolerantes como cultivos iniciadores. <p style="text-align:justify">Pediococcus pentosaceus&nbsp; <p style="text-align:justify">Los pediococcos poseen una morfolog&iacute;a de t&eacute;tradas y esf&eacute;rica, se dividen en dos planos para producir t&eacute;tradas o pares. Son homofermentativos o heterofermentativos facultativos (P. acidilactici y P. pentosaceus), con la excepci&oacute;n de L. dextrinicus que produce &aacute;cido L (+) -l&aacute;ctico, todas las especies producen DL - lactato a partir de glucosa. Los pediococos de la cerveza y de origen vegetal se incluyeron inicialmente en una especie como P. cerevisiae, pero los estudios posteriores sobre aislamiento de estas dos fuentes se mostraron diferentes entre s&iacute; y fueron asignados a P. dumnosus y P. pentosaceus, respectivamente. El h&aacute;bitat com&uacute;n de estos microorganismos son la cerveza, vino, sidra, ensilados, chucrut, vegetales, salchichas fermentadas, leche y productos l&aacute;cteos, salsa de soja, salmueras encurtidas.&nbsp; <p style="text-align:justify">Estudios del potencial probi&oacute;tico de P. pentosaceus como cultivo iniciador y en carne&nbsp; <p style="text-align:justify">El desarrollo de BAL como cultivos iniciadores para alimentos funcionales es una tendencia en la tecnolog&iacute;a de procesamiento de alimentos. Las BAL con propiedades probi&oacute;ticas tambi&eacute;n pueden utilizarse como cultivos iniciadores en productos c&aacute;rnicos probi&oacute;ticos. Un cultivo iniciador con propiedades probi&oacute;ticas en productos c&aacute;rnicos, adem&aacute;s de afectar la textura, el sabor y la vida &uacute;til, debe estar bien adaptado al entorno heterog&eacute;neo que se encuentra en ellos, debe ser fuerte competidor contra la microflora natural de la carne y crecer en un n&uacute;mero que tenga efecto ben&eacute;fico sobre la salud. Es importante determinar y caracterizar las propiedades probi&oacute;ticas de BAL como cultivos iniciadores de productos c&aacute;rnicos ya que es de utilidad para formular productos c&aacute;rnicos secos o cocidos en caso de que adem&aacute;s cuenten con termotolerancia. <p style="text-align:justify">Se ha determinado la supervivencia de P. pentosaceus aislado de cultivos comerciales iniciadores de carne en condiciones &aacute;cidas similares a las del tracto gastrointestinal e intestino delgado. Erkkil&auml; y Petaja (2000) indicaron en sus resultados que 0.3% es una concentraci&oacute;n cr&iacute;tica de sales biliares para seleccionar cepas tolerantes; P. pentosaceus sobrevive a pH 3 y pH 5 con 0.3% de sales biliares. En condiciones &aacute;cidas, as&iacute; como en presencia de sales biliares, el n&uacute;mero de P. pentosaceus disminuy&oacute; en aproximadamente 1 unidad logar&iacute;tmica, lo que indica que sobrevivi&oacute; hasta un 10%.&nbsp; <p style="text-align:justify">Ram&iacute;rez-Chavarin y col., en 2013 reportaron cinco cepas de P. pentosaceus termotolerantes aisladas de productos c&aacute;rnicos cocidos que mostraron todas un buen crecimiento despu&eacute;s de 4 h de incubaci&oacute;n a pH 4 y 5 y una cepa despu&eacute;s de 3 h de incubaci&oacute;n a pH 3; fueron intolerantes a las condiciones de pH 0.5-2, sin embargo los autores indicaron que existen sistemas como la microencapsulaci&oacute;n que ayudan a mejorar la supervivencia de los probi&oacute;ticos cuando se exponen a condiciones &aacute;cidas, sales biliares y tratamientos t&eacute;rmicos.&nbsp; <p style="text-align:center"> <p style="text-align:justify">Tres de las cepas resistieron el jugo g&aacute;strico simulado durante 90 minutos, tiempo que es suficiente para alcanzar su sitio de acci&oacute;n en el intestino, tambi&eacute;n cuatro cepas crecieron en concentraciones biliares de hasta 2% y todas crecieron en &aacute;cido tauroc&oacute;lico. En general las cepas tuvieron un buen porcentaje de co-agregaci&oacute;n con E. coli, y Salmonella lo que indic&oacute; que podr&iacute;an funcionar para eliminar las bacterias pat&oacute;genas del tracto gastrointestinal, adem&aacute;s exhibieron una alta capacidad de autoagregaci&oacute;n a las 24 horas y cumplieron con el criterio de adherencia a c&eacute;lulas HEp-2 (derivada de c&eacute;lulas de c&aacute;ncer de faringe humano); Este estudio indic&oacute; que la capacidad termotolerante inherente m&aacute;s la propiedad probi&oacute;tica demostradas de P. pentosaceus, lo perfilan como un cultivo bioprotector viable que puede inocularse en productos c&aacute;rnicos cocidos antes del procesamiento t&eacute;rmico, para garantizar su prevalencia como flora probi&oacute;tica dominante durante y antes de la vida &uacute;til. Tambi&eacute;n Vidhyasagar y Jeevaratnam en 2013 evaluaron seis cepas de P. pentosaceus para determinar las propiedades probi&oacute;ticas in vitro. Llegaron a la conclusi&oacute;n de que las cepas exhib&iacute;an inhibici&oacute;n del crecimiento de pat&oacute;genos intestinales Gram positivos y Gram negativos y pod&iacute;an usarse en alimentos funcionales como una cepa probi&oacute;tica. Arief y col., en 2015 realizaron pruebas de acidez a dos cepas de P. pentosaceus aisladas de carne fresca indonesa, obtuvieron una supervivencia del 46% a pH 2.0, 75% con pH 2.5 y 84% a pH 3.2 con una poblaci&oacute;n inicial de 109-1011 UFC mL-1. Por su parte Chen y col. en 2017 reportaron que P. pentosaceus posee propiedades biol&oacute;gicas potencialmente superiores, especialmente mejorando el rendimiento del crecimiento, el equilibrio de la microbiota intestinal, la calidad de la carne y el microambiente en pollos, y disminuyendo el contenido de amon&iacute;aco en el medio.&nbsp; <p style="text-align:justify">Finalmente Hern&aacute;ndez-Alc&aacute;ntara y col., en 2018 reportaron propiedades probi&oacute;ticas deseables de cinco cepas de P. pentosaceustermotolerantes, aisladas de productos c&aacute;rnicos cocidos, en condiciones de estr&eacute;s g&aacute;strico, la viabilidad de las cepas disminuy&oacute; m&aacute;s de cinco veces, mientras que en la exposici&oacute;n al estr&eacute;s del intestino delgado no afect&oacute; dr&aacute;sticamente la supervivencia de ninguna de las cepas que pudieron crecer en presencia de sales biliares al 0.3%, las cuales presentaron un perfil superficial hidr&oacute;filo, con mayor afinidad por el cloroformo que por el xileno. Las cepas mostraron altos niveles de autoagregaci&oacute;n, as&iacute; como co-agregaci&oacute;n con pat&oacute;genos bacterianos Gram-positivos y Gram-negativos y adherencia a c&eacute;lulas humanas Caco-2 de 2% -5%.&nbsp; <p style="text-align:justify">CONCLUSIONES&nbsp; <p style="text-align:justify">Los estudios revisados en este art&iacute;culo indican que Pediococcus pentosaceus como probi&oacute;tico ejerce efectos beneficiosos mediante una variedad de mecanismos complementarios, que incluyen la resistencia a la acidez, sales biliares y jugo g&aacute;strico, la capacidad de adhesi&oacute;n y la actividad antimicrobiana contra pat&oacute;genos. Sin embargo, sigue existiendo poca informaci&oacute;n disponible sobre Pediococcus pentosaceus con efectos probi&oacute;ticos sobre el crecimiento, la calidad y el microambiente en la carne, en esta revisi&oacute;n solo se encontr&oacute; un reporte de Chen y col. en 2017 que indica que P. pentosaceus posee capacidad como cultivo iniciador probi&oacute;tico de mejorar la calidad de la carne para consumo humano. En general Pediococcus pentosaceus es un microorganismo interesante de estudio que posee caracter&iacute;sticas potenciales como cultivo bioprotector para los procesos de fabricaci&oacute;n de c&aacute;rnicos.&nbsp;