Viability of lactic acid bacteria microencapsulated by spray drying with malanga starch in two dietary supplements

Authors

  • Ana Cecilia Díaz-López Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas, Facultad de Ciencias de la Nutrición y Alimentos, Laboratorio de Investigación y Desarrollo de Productos Funcionales, libramiento Nte. poniente núm. 1150, colonia Lajas Maciel, Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México, C. P. 29000. / Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas, Facultad de Ciencias de la Nutrición y Alimentos, Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México.
  • Virginia Villa-Cruz Universidad de Guadalajara, Departamento de Ciencias de la Tierra y de la Vida, Lagos de Moreno, Jalisco, México.
  • Gilber Vela-Gutiérrez Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas, Facultad de Ciencias de la Nutrición y Alimentos, Laboratorio de Investigación y Desarrollo de Productos Funcionales, libramiento Nte. poniente núm. 1150, colonia Lajas Maciel, Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México, C. P. 29000. / Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas, Facultad de Ciencias de la Nutrición y Alimentos, Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México. https://orcid.org/0000-0001-9609-2293

DOI:

https://doi.org/10.29059/cienciauat.v18i2.1804

Keywords:

dietary supplement, malanga starch, functional food, spray drying, encapsulation

Abstract

Malanga corms are an underground stem with a high nutritional value as it contains carbohydrates and proteins, in addition to being highly digestive; The starch extracted from them can be used in the encapsulation of probiotic microorganisms, which are of great importance for human health. The objective of this work was to develop a food supplement with functional characteristics, added with lactic acid bacteria (Lactobacillus casei) (LAB), using malanga (Xanthosoma sagittifolium) starch. The supplement was obtained by mixing 150 mL of cooked fruit pulp (mango or apple) with 400 mL of sweet whey (pH of 6.0), at a temperature of 45 ± 1 °C until the desired consistency (449.9 mPas/s at a temperature of 25 °C) was achieved. Subsequently, 1 % or 2 % of malanga starch (p/v) and 10 mL of probiotic cultures were added per each 100 mL of mixture. it was then dehydrated at 80 ºC and 150 °C with an air flow of 20 mL/min for apple and 8 mL/min for mango by spray drying. The yield was 12 %, with viability of LAB in the dehydrated supplement at 3 months of storage higher than 1 x 108 CFU/g. The absence of coliform bacteria, as well as Salmonella and Shigella, indicate that the supplements are safe and suitable for consumption. The nutritional composition of the apple supplement was 2.23 % fiber, 5.93 % fat, 4.95 % protein and 79 % carbohydrates; the mango supplement content was 0.59 % fiber, 7.6 % fat, 4.2 % protein and 80.20 % carbohydrates. The malanga starch allowed the LAB microencapsulation and the maintenance of their viability during the storage of sweet whey and fruit-based food supplements.

References

Alfaro-Galarza, O., Chavarría-Hernández, N., Vargas-Torres, A., Zaragoza-Bastida, A. y Palma-Rodríguez, H. M. (2019). Microencapsulación de probióticos mediante secado por aspersión. Investigación y Desarrollo en Ciencia y Tecnología de Alimentos. 19(1): S186-S188.

Aragüez, Y., Pino, J. A., Bringas-Lantigua, M., Ortega, A. y Expósito, I. (2022). Temperaturas de secado para la microencapsulación de saborizantes frutales mediante secado por aspersión. Ciencia y Tecnología de Alimentos. 32: 1-6.

Aristizábal, J. y Sánchez, T. (2007). Guía técnica para producción y análisis de almidón de yuca. [En línea]. Disponible en: https://www.fao.org/3/a1028s/a1028s.pdf. Fecha de consulta: 20 de marzo de 2022.

AOAC, Association of Official Analytical Chemists (1999). Official Methods of Analysis. Association of Official Analytical Chemists. Washington: AOAC. [En línea]. Disponible en: https://law.resource.org/pub/us/cfr/ibr/002/aoac.methods.1.1990.pdf. Fecha de consulta: 9 de marzo de 2020.

Boakye-Abena, A., Wireko-Manu, F. D., Ibok-Oduro, E. W. O., and Gudjónsdóttir, M. (2018). Utilizing cocoyam (Xanthosoma sagittifolium) for food and nutrition security: A review. Food Science Nutrition. 6(4): 703-713.

Cárdenas, M. A. (2018). Extracción de almidón a partir de residuos de banana (Musa paradisiaca) para la elaboración de un polímero. Universidad politécnica salesiana. Cuenca Ecuador. [En línea]. Disponible en: https://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/16241/1/UPS-CT007893.pdf. Fecha de consulta: 21 de marzo de 2020.

Falade, O. and Okafor, A. (2014). Physical, functional, and pasting properties of flours from corms of two Cocoyam (Colocasia esculenta and Xanthosoma sagittifolium) cultivars. Journal of Food Science and Technology. 52(6): 3440-3448.

Falade, O. and Okafor, A. (2015). Physical, functional, and pasting properties of flours from corms of two Cocoyam (Colocasia esculenta and Xanthosoma sagittifolium) cultivars. Journal of Food Science and Technology. 52(6): 3440-3448.

FAO, Food and Agriculture Organization (2017). Base de datos estadísticos corporativos de la Organización para la Agricultura y la Alimentación. Producción de leche. [En línea]. Disponible en: http://www.fao.org/faostat/es/#home. Fecha de consulta: 3 de junio de 2019.

Gil-Garzón, M. A., Alzate-Tamayo, L. M., Sánchez-Camargo, A. del P. y Millán-Cardona, L. de J. (2011). Secado por aspersión: una alternativa para la conservación de los compuestos bioactivos y aromáticos del extracto de ajo (Allium sativum L.). Revista Lasallista de Investigación. 8(2): 40-52.

González-Cuello, R. E., Pérez-Mendoza, J. y Morón-Alcázar, L. (2015). Efecto de la Microencapsulación sobre la viabilidad de Lactobacillus del brueckii sometido a jugos gástricos simulados. Información Tecnológica. 26(5): 11-16.

Guevara-Bretón, N., López-Malo, A. y Jiménez-Munguía, A. (2009). Optimización de la encapsulación de L, casei y L. reuteri con maltodextrina en un secador por atomización. [En línea]. Disponible en: https://smbb.mx/congresos%20smbb/acapulco09/TRABAJOS/AREA_III/CIII-09.pdf. Fecha de consulta: 4 de marzo de 2019.

Guizar-Miranda, A., Montañéz-Soto, J. L. y García-Ruiz, I. (2008). Parcial caracterización de nuevos almidones obtenidos del tubérculo de camote del cerro (Dioscorea spp). Revista Iberoamericana de Tecnología Postcosecha. 9(1): 81-88.

Ignacio, S., Pérez-Trujillo, E. F. y Gonzáles-Pariona F. J. (2020). Contenido de almidón nativo de variedades nativas de papa (Solanum spp.). Revista de Investigación Agraria. 2(1):15-25.

Kavitake, D., Kandasamy, S., Devi, P. B., and Shetty, P. H. (2018). Recent developments on encapsulation of lactic acid bacteria as potential starter culture in fermented foods – A review. Food Bioscience. 21: 34-44.

Martínez-Leo, E. E. (2018). Manual de nutrición funcional. INISEAN. (Primera edición). Mérida, Yucatán: Editorial Minayal. 24-32 Pp.

Moumita, S., Goderska, K., Johnson, E. M., Das, B., Indira, D., Yadav, R., and Jayabalan, R. (2017). Evaluation of the viability of free and encapsulated lactic acid bacteria using in-vitro gastro intestinal model and survivability studies of synbiotic microcapsules in dry food matrix during storage. LWT - Food Science and Technology. 77: 460-467.

Ndabikunze, B. K., Talwana, H. A. L., Mongi, R. J., Issa-Zacharia, A., Serem, A. K., Palapala, V., and Nandi, J. O. M. (2011). Proximate and mineral composition of cocoyam (Colocasia esculenta L. and Xanthosoma sagittifolium L.) grown along the Lake Victoria Basin in Tanzania and Uganda. African Journal of Food Science. 5(4): 248-254.

Niebla-Bárcenas, L. (2009). Evaluación de encapsulamiento de compuestos de sabor en matrices de almidón. [En línea]. Disponible en: https://tesis.ipn.mx/handle/123456789/6411. Fecha de con-sulta: 5 de marzo de 2019.

NOM-112-SSA1-1994 (1994). Norma Oficial Mexicana. Bienes y servicios. Determinación de bacterias coliformes, técnica del número más probable. México. [En línea]. Disponible en: http://www.ordenjuridico.gob.mx/Documentos/Federal/wo69535.pdf. Fecha de consulta: 3 de junio de 2019.

NOM-114-SSA1-1994 (1994). Norma Oficial Mexicana. Bienes y servicios. Método para la determinación de salmonella en alimentos. México. [En línea]. Disponible en: http://www.ordenjuridico.gob.mx/Documentos/Federal/wo69538.pdf. Fecha de consulta: 3 de junio de 2019.

NOM-210-SSA1-2014 (2014). Norma Oficial Mexicana. Productos y servicios. Métodos de prueba microbiológicos. Determinación de microorganismos indicadores. Determinación de microorganismos patógenos. México. [En línea]. Disponible en: https://dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5398468&fecha=26/06/2015#gsc.tab=0. Fecha de consulta: 3 de junio de 2019.

NOM-181-SCFI/SAGARPA-2018 (2018). Norma Oficial Mexicana. Yogurt-Denominación, especificaciones fisicoquímicas y microbiológicas, información comercial y métodos de prueba. México. [En línea]. Disponible en: http://dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5167303&fecha=16/11/2010. Fecha de consulta: 3 de junio de 2019.

Osorio-González, C. S., Sandoval-Salas, F., Hernández-Rosas, F., Hidalgo-Contreras, J. V., Gómez-Merino, F. C. y Ávalos-de-la-Cruz, D. A. (2018). Potencial de aprovechamiento del suero de queso en México. [En línea]. Disponible en: https://revista-agroproductividad.org/index.php/agroproductividad/article/view/922. Fecha de consulta: 20 de marzo de 2019.

Parra-Huertas, R. A. (2009). Lactosuero: Importancia en la industria de alimentos. Revista Facultad Nacional de Agronomia Medellín. 62(1): 4967-4982.

Prakash, B., Kujur, A., Singh, P. P., Kumar, A., and Yadav, A. (2017). Plants-derived bioactive compounds as functional food ingredients and food preservative. Journal of Food Science. 1: 004.

Pushpangadan, P., George, V., Sreedevi, P., Bincy, A. J., Anzar, S., Aswany, T., …, and Ijinu, T. P. (2014). Functional foods and nutraceuticals with special focus on mother and child care. Annals of Phyto-medicine. 3(1): 4-24.

Serna-Loaiza, S., Martínez, A., Pisarenko, Y., and Cardona-Alzate C. (2018). Integral use of plants and their residues: the case of cocoyam (Xanthosoma sagittifolium) conversion through biorefineries at small scale. Environmental Science and Pollution Research. 25: 35949-35959.

Torres-Rapelo, A. L., Montero-Castillo, P. M. y Julio-González, L. C. (2014). Utilización de almidón de malanga (Colocasia esculenta L.) en la elaboración de salchichas tipo Frankfurt. Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial. 12(2): 97-105.

Vázquez-Esnoval, C. O., Pinto-Ruiz, R., Rodríguez-Hernández, R., Carmona-de-la-Torre, J. y Gómez-de-Jesús, A. (2017). Uso, producción y calidad nutricional del lactosuero en la región central de Chiapas. Avances en Investigación Agropecuaria. 21(1): 65-77.

Vela-Gutiérrez, G., Santos-Vázquez, A. G. y Velázquez-López, A. A. (2020). Viabilidad de bacterias ácidolácticas en dos productos funcionales formulados con lactosuero y malanga. Biotecnia. 22(3): 138-145.

Velázquez-López, A., Covatzin-Jirón, D., Toledo-Meza, M. D. y Vela-Gutiérrez, G. (2018). Bebida fermentada elaborada con bacterias ácido lácticas aisladas del pozol tradicional chiapaneco. CienciaUAT. 13(1): 165-178.

Vera-Peña, M. Y., Cortes-Rodríguez, M. y Valencia-García, F. E. (2019). Secado por atomización de bacterias ácido lácticas: una revisión. Ingeniería y Ciencia. 15(29): 179-213.

Zuñiga, B. V. (2019). Extracción y análisis comparativo de las características del almidón de malanga (Xanthosoma saggitifolium), yuca (Manihot esculenta) y papa china (Colocasia esculenta). (Tesis inédita de ingeniería agroindustrial). Universidad Nacional de Chimborazo. [En línea]. Disponible en: http://dspace.unach.edu.ec/handle/51000/5485. Fecha de consulta: 9 de junio de 2023.

Published

2023-11-16

How to Cite

Díaz-López, A. C., Villa-Cruz, V., & Vela-Gutiérrez, G. (2023). Viability of lactic acid bacteria microencapsulated by spray drying with malanga starch in two dietary supplements. CienciaUAT, 18(2), 145-154. https://doi.org/10.29059/cienciauat.v18i2.1804

Issue

Section

Biotechnology and Agricultural Sciences