La nisina es eficaz contra una amplia gama de bacterias grampositivas, incluidas las bacterias formadoras de esporas, como C. botulinum y B. cereus, y se utiliza para inhibir el crecimiento vegetativo de las esporas en quesos procesados, carnes, bebidas y algunos alimentos enlatados.
Aplicaciones
Productos de queso procesado
La nisina se ha establecido como un conservante muy eficaz en productos de queso procesado pasteurizado, incluyendo queso en bloque, rebanadas, pastas para untar, salsas y aderezos. Esto se debe a que el procesamiento térmico típico (85–105 °C durante 5–10 minutos) del queso crudo durante la fusión no elimina las esporas. Sin la adición de nisina, la composición del queso procesado pasteurizado favorecería el crecimiento de las esporas. Los formadores de esporas asociados con el queso procesado incluyen Clostridium butyricum, Clostridium tyrobutyricum, Clostridium sporogenes y Clostridium botulinum. El crecimiento de esporas de las tres primeras especies puede provocar el deterioro debido a la producción de gas, malos olores y licuefacción del queso, mientras que C. botulinum produce una toxina potencialmente mortal. El nivel de nisina necesario para inhibir el crecimiento de esporas en el queso procesado y otros productos depende de varios factores: el nivel de esporas clostridiales presentes, la composición del alimento (por ejemplo, NaCl, fosfato disódico), el pH y el contenido de humedad; la vida útil requerida y la temperatura de almacenamiento. En general, los niveles de nisina utilizados para controlar el deterioro no botulínico en el queso procesado varían de 6,25 a 12,5 mg/kg. Para la protección antibotulínico, el nivel requerido es de 12,5 mg/kg o más.
Otros productos lácteos pasteurizados
Otros productos lácteos pasteurizados, como los postres refrigerados, no pueden someterse a una esterilización completa sin dañar sus cualidades organolépticas, y por ello a veces se conservan con nisina para prolongar su vida útil. Por ejemplo, las pruebas realizadas con un postre lácteo de chocolate demostraron un aumento de la vida útil de 20 días con 3,75 mg/kg de nisina añadidos a 7 C. De manera similar, la leche evaporada enlatada tiene una vida útil más prolongada con nisina añadida. La adición de nisina a la leche está permitida en algunos países debido a los problemas de vida útil asociados con el clima (temperaturas ambientales elevadas), el transporte a larga distancia y la refrigeración inadecuada. Se ha demostrado que el uso de nisina en niveles de 0,75 a 1,25 mg/litro duplica con creces la vida útil del producto. Sin embargo, no está permitido en la Unión Europea, los Estados Unidos y otros países con climas templados. También se ha demostrado que la adición de nisina a la leche aromatizada tratada a altas temperaturas prolonga la vida útil.
Productos de huevo líquidos pasteurizados
Los productos de huevo líquido pasteurizados pueden contener el huevo entero, la yema o la clara. El tratamiento térmico aplicado (62-65 °C durante 2-3 minutos) mata la salmonela, pero no todas las esporas bacterianas y las células vegetativas. Muchas de las bacterias supervivientes son psicrotróficas, por lo que los productos de huevo líquido pasteurizados suelen tener una vida útil limitada. En un ensayo con huevo entero líquido pasteurizado, la nisina (5 mg/l) prolongó significativamente la vida útil refrigerada (>60 días). La nisina también protegió al huevo contra el crecimiento de Bacillus cereus psicrotrófico.
Productos de panadería con placa calefactora de alto contenido de humedad
Entre los productos típicos de panadería que se preparan en la plancha se encuentran los crumpets y las tortas de papa. Se elaboran a base de harina, tienen un alto contenido de humedad (48-56 %), son no ácidos (pH 6-8) y se cocinan ligeramente en una plancha durante su producción. Se venden a temperatura ambiente y tradicionalmente se tuestan antes de consumirlos. La harina que se utiliza para elaborar estos productos siempre contiene niveles bajos de esporas de Bacillus y las condiciones son ideales para su crecimiento, por lo que no es sorprendente que se hayan reportado brotes de intoxicación alimentaria asociados con las toxinas de B. cereus.
Estos productos de panadería tienen una vida útil corta (3-5 días), pero un estudio reciente en el Reino Unido encontró niveles muy altos de Bacillus (108 ufc/g) en tortas de papa mucho antes de la fecha de caducidad. La popularidad de los crumpets en Australia y el riesgo de intoxicación alimentaria por B. cereus, exacerbado por las altas temperaturas ambientales, llevaron a realizar pruebas de fábrica con nisina. La adición de nisina a la masa de crumpets en concentraciones de 3,75 mg kg1 y superiores inhibió eficazmente el crecimiento de B. cereus a niveles seguros. Esto llevó a que en Australia se establecieran regulaciones que permitieran el uso de nisina en esos productos horneados con alto contenido de humedad.
Alimentos enlatados
La nisina se utiliza en alimentos enlatados principalmente para controlar el deterioro termófilo. En la mayoría de los países, es obligatorio que los alimentos enlatados de baja acidez (pH > 4,5) reciban un tratamiento térmico mínimo (F0 = 3) para garantizar la destrucción de las esporas de C. botulinum. La supervivencia de las esporas resistentes al calor de los termófilos Geobacillus stearothermophilus y Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum durante este proceso es responsable del deterioro, especialmente en condiciones cálidas. El deterioro bacteriano de los alimentos de alta acidez (pH < 4,5) se limita a especies bacterianas no patógenas, resistentes al calor, acidúricas y formadoras de esporas, como Clostridium pasteurianum, Bacillus macerans y Bacillus coagulans. El deterioro resultante del crecimiento de todas estas bacterias se puede controlar eficazmente con nisina. Los niveles de adición generalmente están entre 2,5 y 5,0 mg kg1 y los ejemplos de productos incluyen verduras enlatadas, sopas, leche de coco y budines de cereales (como arroz, sémola y tapioca).
Productos de carne y pescado
En relación con los productos cárnicos procesados, la nisina se ha considerado como un sistema conservante alternativo al del nitrito, debido a las preocupaciones sobre la seguridad toxicológica. Sin embargo, varios estudios han demostrado que la nisina no funciona a su máximo potencial en los sistemas cárnicos. Los resultados generalmente indican que la nisina solo es eficaz en niveles altos, es decir, 12,5 mg/kg y más. Las razones propuestas para la inadecuación de un sistema conservante de nisina en las carnes incluyen: baja solubilidad en los sistemas cárnicos; unión de la nisina a las partículas y superficies de la carne; distribución desigual; y posible interferencia con el modo de acción de la nisina por los fosfolípidos. Sin embargo, tanto la atmósfera modificada como el envasado al vacío en combinación con nisina han mostrado resultados más prometedores.
Se han realizado relativamente pocos estudios sobre el uso de nisina como conservante de pescado y mariscos. Sin embargo, el riesgo potencial de botulismo del pescado refrigerado envasado al vacío o en atmósferas de gas modificadas impulsó una aplicación experimental de nisina por aspersión a filetes de bacalao, arenque y caballa ahumada inoculados con esporas de C. botulinum tipo E. La producción de toxina se retrasó cinco días en comparación con el control a 10 °C, pero solo medio día a 26 °C. Las investigaciones recientes sobre la aplicación de nisina a la carne de langosta enlatada, para controlar Listeria monocytogenes, han sido muy positivas. El procesamiento térmico de la langosta enlatada, que se vende congelada, solo se puede lograr calentándola a 60 °C durante 5 minutos sin que se produzca una contracción indeseable del producto. Este procesamiento térmico da como resultado una reducción de 2 log de L. monocytogenes, mientras que la adición de nisina a la salmuera a 25 mg/l aumenta la reducción en 5-6 log.
Queso natural
La nisina se puede utilizar para evitar la formación de burbujas en algunos quesos curados duros y semiduros, como el Emmental y el Gouda. Esta formación de burbujas se produce por la contaminación con los formadores de esporas anaeróbicas C. butyricum y C. tyrobutyricum, generalmente de una fuente de leche cuando la vaca ha sido alimentada con ensilado. Las bacterias convierten el ácido láctico en ácido butírico, que causa el sabor y el aroma desagradables del queso. La formación de gases H2 y CO2 durante la maduración también da lugar al desarrollo de demasiados agujeros grandes en el queso. Los quesos también pueden estar contaminados con Lactobacillus spp., que causan sabores desagradables y producción de gases, y con los patógenos causantes de intoxicación alimentaria L. monocytogenes y Staphylococcus aureus, todos ellos sensibles a la nisina.
El uso de nisina es una alternativa atractiva a otros agentes, incluido el nitrato de sodio, que se ha vuelto cada vez más impopular y generalmente solo funciona contra microorganismos específicos (por ejemplo, Clostridium). Sin embargo, se deben usar cultivos iniciadores resistentes a la nisina junto con la nisina para garantizar el desarrollo exitoso del queso. También se está investigando el uso de cultivos iniciadores productores de nisina para fabricar queso con niveles significativos de nisina. En la actualidad, ningún cultivo iniciador productor de nisina existente tiene las actividades generadoras de sabor, formadoras de ojos y acidificantes y la resistencia a bacteriófagos que son adecuadas para la fabricación de la mayoría de los tipos de queso. Sin embargo, se ha desarrollado un cultivo iniciador productor de nisina para la producción de Gouda utilizando la técnica de transferencia genética de grado alimenticio de conjugación. Durante la producción, el crecimiento de clostridios y S. aureus se inhibieron durante todo el período de maduración.
Los quesos frescos blancos blandos (por ejemplo, ricotta, paneer) no requieren cultivos iniciadores, sino que se coagulan alternativamente mediante acidificación directa, cloruro de calcio o cuajo. En estos quesos, la nisina controla de manera muy eficaz el crecimiento de L. monocytogenes. El análisis de la vida útil de la ricotta en un ensayo inoculado demostró que la adición de 2,5 mg/l de nisina a la preproducción de leche podría inhibir eficazmente el crecimiento de L. monocytogenes a 6–8 °C durante al menos 8 semanas. La ricotta elaborada sin la adición de nisina contenía niveles peligrosos del organismo en 1–2 semanas de incubación.
Yogur
La adición de nisina al yogur batido en la fase postproducción tiene un efecto inhibidor sobre el cultivo iniciador (una mezcla de cepas de Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus y Streptococcus thermophilus), evitando así la posterior acidificación excesiva del yogur. De esta forma, se consigue aumentar la vida útil del yogur manteniendo el sabor del mismo (menos ácido).
Aderezos para ensaladas
El desarrollo de aderezos para ensaladas con acidez reducida brinda un mejor sabor y protege los ingredientes añadidos. Sin embargo, aumentar el pH (de 3,8 a 4,2) puede hacer que los aderezos para ensaladas sean propensos al deterioro por bacterias de ácido láctico durante el almacenamiento a temperatura ambiente. Este crecimiento se ha controlado con éxito mediante la adición de nisina en niveles de 2,5 a 5 mg/l.
Bebidas alcohólicas
La nisina tiene un papel potencial en la producción de bebidas alcohólicas. Se ha demostrado que la nisina es eficaz para controlar el deterioro causado por bacterias del ácido láctico, como Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc y Oenococcus, a un nivel de 0,25–2,5 mg/l tanto en cerveza como en vino. Las levaduras no se ven afectadas en absoluto por la nisina, lo que permite su adición durante la fermentación. Las aplicaciones identificadas de la nisina en la industria cervecera y vinícola incluyen: su adición a los fermentadores para prevenir o controlar la contaminación, aumentar la vida útil de las cervezas no pasteurizadas, reducir los regímenes de pasteurización y lavar la levadura de inoculación para eliminar las bacterias contaminantes (como un método alternativo al lavado ácido, que afecta la viabilidad de la levadura). Anteriormente, la nisina no podía usarse durante las fermentaciones del vino que dependen de la fermentación del ácido maloláctico. Sin embargo, este problema se ha superado mediante el desarrollo de cepas de Oenococcusoenos resistentes a la nisina, que pueden crecer y mantener la fermentación maloláctica en presencia de nisina. En la producción de aguardientes de frutas, la adición de nisina reduce el crecimiento de bacterias lácticas competitivas y favorece directamente el crecimiento de la levadura fermentadora, para aumentar el contenido de alcohol en al menos un 10%.
Referencia: ENCICLOPEDIA DE MICROBIOLOGÍA DE ALIMENTOS.
