Los seres humanos han estado fermentando alimentos y bebidas (desde kimchi y yogur hasta cerveza y kombucha) durante más de 13.000 años.
La fermentación, un proceso natural que utiliza microorganismos para crear alcoholes y ácidos a partir de carbohidratos, puede conservar los alimentos para que duren más y puede mejorar la calidad de los alimentos al convertir algunos componentes en formas más fáciles de digerir.
Algunos alimentos fermentados que contienen microorganismos vivos se denominan probióticos y pueden aumentar la vida útil de los alimentos y brindar una variedad de beneficios adicionales, como promover un microbioma intestinal saludable y reducir los niveles de colesterol.
Somos químicos y nuestro equipo quería encontrar una manera de comprender qué probióticos son los más activos en el cuerpo. Entonces, desarrollamos un sensor de cartón que podría monitorear la actividad metabólica de los probióticos.
Como generalmente se consideran seguros, los probióticos también son uno de los suplementos dietéticos más populares en el mercado actual y representan más de 50 mil millones de dólares al año.
Lactobacillus, Bifidobacterium y Saccharomyces son los probióticos más comunes. Por ejemplo, los fabricantes de alimentos utilizan cultivos iniciadores de Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus para coagular la leche y hacer yogur.
Estudios recientes también han encontrado que los probióticos pueden prevenir el desarrollo de bacterias dañinas en el cuerpo, reducir los niveles de colesterol, reducir el estreñimiento, controlar la presión arterial, mejorar la producción de vitaminas, mejorar la absorción de calcio y estimular el sistema inmunológico.
Sin embargo, los probióticos sólo pueden tener efectos sobre la salud cuando los microorganismos están vivos, lo que significa que son metabólicamente activos e interactúan con el cuerpo del huésped. Por eso, el tipo de probiótico, su formulación y cómo se procesa se vuelven de vital importancia.
Los probióticos crecen a partir de células individuales hasta formar colonias. Los científicos de alimentos pueden estudiar los probióticos contando la cantidad de células viables (también llamadas unidades formadoras de colonias) en los alimentos para determinar cuánto podrían crecer y qué tan activas serán. También pueden estudiar cómo responden los probióticos a un jugo gástrico elaborado en el laboratorio para simular cómo actúan los probióticos en el intestino. El jugo gástrico es el líquido secretado en el estómago durante la digestión.
Sin embargo, la mayoría de estas pruebas son lentas e implican instrumentos costosos y personal calificado. Ahí es donde entran nuestros sensores de cartón.
Nuestro equipo de investigación ha colaborado con un equipo de investigación de Brasil para desarrollar un sensor simple que puede medir la actividad metabólica de los alimentos probióticos.
Construimos los sensores utilizando cartón estándar y un proceso llamado trazado láser. Usamos un láser para convertir una pequeña cantidad de cartón en carbono, volviéndolo eléctricamente conductor. También utilizamos nanopartículas de oro, que mejoran aún más la respuesta del sensor al disminuir la resistividad del material.
Reducir la resistividad del material es importante porque el sensor detecta la actividad metabólica de las bacterias mediante un tipo de reacción química llamada reacción redox. Puede detectar la oxidación de una molécula producida por uno de los probióticos.
Antes de realizar la prueba, el equipo primero calibró el sensor utilizando como modelo un yogur probiótico popular ampliamente disponible en las tiendas de EE. UU. Para cada prueba, solo necesitábamos incubar 100 microlitros de muestra (aproximadamente 1/50 de una cucharadita) durante 10 minutos a temperatura ambiente.
Una vez que calibramos los sensores, probamos qué tan metabólicamente activos eran los microorganismos presentes en la muestra. Probamos tanto la cerveza como el yogur y descubrimos que los sensores podían determinar la actividad metabólica con mayor precisión que otras pruebas que suelen utilizar los científicos.
También descubrimos que las bacterias en la cerveza que probamos, una IPA sin filtrar, tenían más actividad metabólica que los yogures, que eran marcas populares como Siggi's, Yakult y Activia.
Pero, antes de acudir a su cervecería local, es importante tener en cuenta que el sensor solo mide la actividad metabólica total de los microorganismos presentes en la muestra. No detecta nada sobre el tipo de actividad ni los posibles efectos sobre la salud.
Si bien varios grupos han informado sobre los posibles beneficios de la cerveza para la salud, no todas las cervezas proporcionarán estos beneficios. Y tenga en cuenta que medio litro de IPA contiene bacterias beneficiosas, pero también un contenido de alcohol típico de entre el 6 % y el 8 % y entre 180 y 200 calorías.
Muchos investigadores han realizado estudios en este campo utilizando alimentos probióticos más tradicionales que contienen muchos de los microorganismos del intestino. Incluso en estos casos, han descubierto que la capacidad de los probióticos para corregir problemas de salud específicos probablemente sea limitada.
Además, considerando la forma en que se regulan los suplementos que contienen probióticos, es difícil decir si los productos realmente contienen el tipo y la cantidad de bacterias viables que se anuncian en la etiqueta.
Considerando todo esto, el sensor propuesto tiene como objetivo proporcionar una forma simple, portátil y de bajo costo de detectar la actividad de bacterias vivas. Estos sensores algún día podrían ayudar en campos como el de la atención sanitaria.
Proporcionado por The Conversation
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original. 
