Efecto de los antimicrobianos naturales vainillina y cinamaldehído emulsificados sobre la inactivación de Escherichia coli, Listeria innocua y Saccharomyces cerevisiae en bebidas proteicas

Abstract

El uso de los agentes antimicrobianos sintéticos ha sido cuestionado por los consumidores. Como alternativa se pueden utilizar compuestos naturales con actividad microbiana como los aceites esenciales, pero uso está limitado por su baja solubilidad en agua y porque en altas concentraciones pueden producir cambios en el aroma y sabor. El cinamaldehído y la vainillina son los principales componentes del aceite esencial de canela y de la vainilla, respectivamente, y son utilizados como aditivos saborizantes. Por otro lado, el suero de leche es el principal subproducto y agente contaminante de la industria láctea. Las proteínas del suero de leche deshidratado permiten formar emulsiones, las cuales pueden mejorar la solubilidad y la actividad antimicrobiana de los aceites esenciales. El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de la emulsificación de cinamaldehído y vainillina sobre la inactivación de microorganismos modelo en bebidas proteicas a base de suero de leche y jugo de manzana, durante el almacenamiento en refrigeración. Para esto, se prepararon y caracterizaron emulsiones de cinamaldehído y vainillina con concentrado de proteína de suero de leche (WPC) y se evaluó su efectividad en la inactivación de E. coli, Listeria innocua y S. cerevisiae en un prototipo de bebida proteica saborizada con jugo de manzana. La emulsificación incrementó la efectividad del cinamaldehído alcanzando una reducción de 1,8; 3,5 y 5 ciclos logarítmicos en E. coli, L. innocua y S. cerevisiae, respectivamente. Mientras que la emulsificación de vainillina tuvo escaso efecto sobre la actividad antimicrobiana, reduciendo hasta 0,5; 1,0 y 1,2 ciclos log en E. coli, L. innocua y S. cerevisiae, respectivamente. Los tratamientos combinados tuvieron efecto aditivo en la reducción de E. coli y un efecto sinérgico frente S. cerevisiae. Tanto el modelo matemático de Gompertz como el de Weibull permitieron describir el efecto de la emulsificación de los antimicrobianos. El modelo de Gompertz permitió describir de mejor manera las curvas de los microorganismos más resistentes al tratamiento, que presentaban zona de hombro o cola con una población remanente viable. Mientras que el modelo de Weibull permitió estudiar el comportamiento de la población, y describir de mejor manera el efecto de los tratamientos combinados. En conclusión, la emulsificación de cinamaldehído con proteína de suero de leche aumentó la actividad antimicrobiana, lo que podría permitir su futura implementación como agente antimicrobiano en bebidas proteicas. Es necesario seguir estudiando la emulsificación de la vainillina para mejorar su incorporación a las bebidas proteicas y su actividad antimicrobiana.

The use of synthetic antimicrobial agents has been disputed by the consumers. A proposed solution might be using essential oils, nonetheless, the use is limited by low solubility and the possibility of change in aroma and flavor. Cinnamaldehyde and vanillin are the main compounds of cinnamon and vanilla bark, and they are used as flavor additives. Whey is a byproduct and the main contaminant of the dairy industry which proteins allow the formulation of emulsions. This technique could improve solubility and antimicrobial activity of essential oils. The objective is to study the effect of cinnamaldehyde and vanillin emulsification in the inactivation of microorganisms. For this, cinnamaldehyde and vanillin emulsion with whey protein concentrate were characterized and their ability to inactivate E. coli, L. innocua and S. cerevisae was evaluated in whey beverages. Emulsification of cinnamaldehyde increased its antimicrobial activity reaching a reduction of 1,8; 3,5 y 5 log cycles in E. coli, L. innocua and S. cerevisae, respectively. Meanwhile, emulsification of vanillin showed little effect on their antimicrobial activity, showing a reduction in 0,5; 1,0 y 1,2 log cycles in E. coli, L. innocua and S. cerevisae, respectively. Combined treatment of cinnamaldehyde and vanillin exhibited an additive effect on E. coli and a synergistic effect on S. cerevisiae. Application of Gompertz and Weibull models allowed the mathematical description of antimicrobial emulsification and their effect on antimicrobial activity. The Gompertz model described the curves with shoulders and tails, and with resistant microorganisms. Meanwhile, the Weibull model allowed the study of the microorganism population and described the effect of the combined treatment. In summary, the emulsification of cinnamaldehyde improved its antimicrobial activity, which could allow the future implementation of this compound as antimicrobial agent in whey beverages.