Conservación de bacterias y microorganismos por liofilización

El avance imparable de la biotecnología hace necesarios nuevos métodos de trabajo que permitan conservar las propiedades de los cultivos. Aunque no lo sepamos, los microorganismos son esenciales en el día a día de los laboratorios, ya sea para la obtención de medicamentos, para la elaboración de alimentos como el pan, quesos o licores, también para múltiples investigaciones y para la fabricación de solventes y reactivos.

En este sentido, la conservación de microorganismos es una tarea fundamental para asegurar la estabilidad y pureza de los cultivos microbianos durante el mayor tiempo posible. Existen diversas técnicas de preservación, siendo la liofilización un método que permite cumplir todos los requisitos necesarios.

Y dirás, ¿qué puede aportar la liofilización a estos procesos? Pues bien, lo cierto es que uno de los principios básicos de la liofilización es, precisamente, la interrupción del crecimiento microbiano, un factor que hace prevalecer la estabilidad genética del cultivo y asegura su viabilidad por un período prolongado.

Como quizá ya sepas, la liofilización consiste en la eliminación del agua presente en una sustancia mediante un proceso de congelación y posterior sublimación (el agua pasa de estado sólido a gaseoso directamente). El proceso de liofilización de cultivos presenta los siguientes pasos:

1. FORMULACIÓN DE LA MUESTRA: una correcta formulación de la muestra a liofilizar es muy importante para asegurar la supervivencia de las células durante el proceso. En resumen, consiste en adicionar los microorganismos a una solución compuesta de agua y una sustancia lioprotectora. ¿Cuál es la función de estas sustancias lioprotectoras? Proteger la célula de los efectos dañinos que pueda sufrir durante la congelación y el secado posteriores. Por ejemplo, cuando el agua se congela, forma cristales de hielo que pueden perforar las células y dañarlas tanto por dentro como por fuera, así que los lioprotectores se colocan alrededor evitando estos efectos. Un ejemplo de sustancias lioprotectoras pueden ser la leche descremada, el suero equino, algunos polialcoholes o distintos disacáridos como la trehalosa, la lactosa, la maltosa o la sacarosa. La leche descremada se considera como un lioprotector ideal por su composición, bajo coste y fácil adquisición.
2. CONGELACIÓN: por supuesto, esta etapa es fundamental para la obtención final de un producto de calidad completamente deshidratado. Así, la muestra ya formulada y colocada en viales de vidrio se introduce en el congelador a -20ºC durante unas horas.
3. SECADO: para poder realizar el secado, se tienen que dar unas condiciones especiales de presión y temperatura. Una vez transferidas las muestras al liofilizador, se enciende el sistema de vacío hasta alcanzar la presión necesaria para que se produzca la sublimación (el hielo se transforma en vapor) y el solvente se vaya evaporando.
4. SELLADO DE LOS VIALES: es importante también que los viales se sellen correctamente en condiciones de vacío, una vez se haga evidente la deshidratación de la muestra.

La liofilización es el método más utilizado para la conservación de microorganismos ya que paraliza el metabolismo celular, algo muy importante al trabajar con bacterias, por ejemplo, muy sensibles al calor y a cambios ambientales.

Este método, por tanto, permite la óptima supervivencia de los microorganismos en largos períodos de tiempo sin alterar sus características morfológicas y biológicas.

Las ventajas de la liofilización son evidentes:

• Permite la ESTANDARIZACIÓN del proceso y la réplica de las cepas liofilizadas.
• Se minimiza el riesgo de cambio genético en las células al limitar su metabolismo por falta de agua y las mantiene VIABLES DURANTE LARGO TIEMPO, hasta diez años.
• NO SE ALTERAN las características genéticas de las muestras formuladas.
• La disminución del contenido de humedad da lugar a un material compacto que posteriormente se puede DISOLVER DE NUEVO CON FACILIDAD.
• En ocasiones, resulta difícil preservar ciertos microorganismos empleando sustratos líquidos. En estos casos, se recomienda emplear SOPORTES SÓLIDOS como pueden ser semillas esterilizadas y tratadas con compuestos químicos para preservar la cepa.

Una vez el proceso de liofilización ha terminado, para mantener los viales de vidrio con las cepas de microorganismos durante largo tiempo, es recomendable almacenarlos en gavetas o cajoneras que sean de material resistente a los golpes y al fuego, sobre todo si estamos hablando de grandes producciones. Existen diferentes tipos de muebles similares a ficheros metálicos de seguridad, que te permitirán restringir el acceso a su contenido, además de controlar que los materiales liofilizados no sufran daño.

Si bien es cierto que la liofilización permite la conservación a largo plazo sin cadena de frío con menos del 15% de humedad y con una alta estabilidad microbiológica, si la temperatura ambiente es alta, lo más recomendable es guardar los viales en una nevera.

Preservar en el tiempo los microorganismos es fundamental para trabajar en investigación y en industrias como la farmacéutica, la agrícola o la alimentaria. Antes de la aplicación de métodos más avanzados de conservación como la liofilización, las colecciones de cultivos sufrían distintas complicaciones como la adaptación al ambiente in vitro, las mutaciones de tipo genético, la pérdida accidental de cultivos o la contaminación de los mismos.

Gracias a la liofilización, se consiguió el almacenamiento a largo plazo con los procesos metabólicos suspendidos, causando un daño mínimo a las células y asegurando su máxima viabilidad y estabilidad genética. En la industria de los productos biológicos, se emplea para conservar plasma sanguíneo, suero, soluciones de hormonas, fármacos, trasplantes quirúrgicos de arterias, piel o huesos, además de bacterias, virus y levaduras. En la industria de la alimentación se utiliza, por ejemplo, para preservar probióticos y prebióticos.

Los probióticos son microorganismos vivos (bacterias y levaduras) que resultan beneficiosos para la salud una vez ingeridos. Actúan principalmente en el aparato digestivo, protegiéndolo de microorganismos nocivos y mejorando la digestión y la función intestinal.

No obstante, no todos los suplementos dietéticos ni todas las cepas de microorganismos pueden considerarse probióticos, aun a pesar de estar etiquetados como tales. Existen 4 condiciones que deben cumplir:

1. Estar correctamente identificados en cuanto a género, especie y cepa.
2. Resultar seguros para el uso previsto.
3. Estar respaldados por al menos un ensayo clínico en humanos que demuestre su eficacia.
4. Estar vivos en el producto, en cantidades suficientes para ser eficaces, durante todo el período de conservación.

Es en este aspecto, el de la conservación en el tiempo, en el que se considera fundamental la liofilización para la preservación de estos microorganismos probióticos. Mediante la liofilización, al eliminar la mayor parte del agua de las células, los microorganismos permanecen en estado de latencia o inactividad, lo que asegura su vida útil.

De esta manera, los probióticos que encontramos en suplementos alimenticios (normalmente en forma de polvo blanco) o añadidos a ciertos alimentos (yogures, quesos, leches fermentadas, etc.) ESTÁN VIVOS a su manera. Su actividad metabólica está suspendida: mediante liofilización en el caso de los suplementos alimenticios y mediante una combinación de baja temperatura y acidez en el caso de los alimentos lácteos.

Estos son algunos ejemplos de alimentos que contienen probióticos naturales: chucrut, yogur natural, miso o soja fermentada, kimchi, kéfir, encurtidos, suero de mantequilla, etc.

CURIOSIDADES BARNALAB liofilizados:

Hablando de levaduras, puedes conseguir un verdadero pan de masa madre a partir de ciertos sobres de microorganismos liofilizados en fino polvo (existentes en el mercado) que contienen millones de levaduras y bacterias lácticas que se reactivan en contacto con el agua. ¡La liofilización facilita la vida!