El cultivo simbiótico de bacterias y levaduras (SCOBY) es un cultivo de fermentación simbiótica culinaria ( iniciador ) que consta de bacterias del ácido láctico (LAB), bacterias del ácido acético (AAB) y levadura que surge en la preparación de alimentos y bebidas ácidos como la kombucha . [1] La cerveza y el vino también se fermentan con levadura, pero las bacterias del ácido láctico y los componentes de las bacterias del ácido acético exclusivos de SCOBY generalmente se consideran una fuente de deterioro en lugar de una adición deseada. [2] [3] Tanto las BAL como las AA entran en la superficie de la cebada y la malta en la fermentación de la cerveza y de las uvas en la fermentación del vino; LAB reduce el pH de la cerveza/vino, mientras que AAB toma el etanol producido a partir de la levadura y lo oxida aún más hasta convertirlo en vinagre, lo que produce un sabor y olor amargos. [2] [3] Los AAB también son responsables de la formación de la celulosa SCOBY. [1]
En su forma más común, SCOBY es una biopelícula gelatinosa a base de celulosa o una estera microbiana que se encuentra flotando en la interfaz aire-líquido del contenedor. Esta estera de celulosa bacteriana a veces se denomina película . [4] Las películas SCOBY, al igual que los iniciadores de masa madre , pueden servir para continuar el proceso de fermentación en un nuevo recipiente y reproducir el producto deseado. [4] Esto se puede atribuir a la capacidad de SCOBY para albergar no solo el crecimiento simbiótico, sino también una pequeña cantidad del medio y producto anterior debido a su capacidad para absorber agua. [1] Los SCOBY pueden variar mucho en la densidad celular dentro de la biopelícula debido a las condiciones de fermentación, lo que lleva a posibles variaciones en el producto final; Actualmente se están realizando numerosos estudios para determinar la proporción óptima de SCOBY, si la hubiera, y cultivo líquido para garantizar la máxima consistencia del producto, ya que no existen procedimientos operativos estándar. [4] A continuación se puede encontrar más información, como los organismos y las condiciones de cultivo necesarias para fermentar y formar un SCOBY, las características de la biopelícula y las aplicaciones en alimentos y bebidas con énfasis específico en la kombucha. [5]
Según el producto deseado del SCOBY, se utilizan diferentes especies de bacterias y levaduras. Dichos cultivos generalmente incluyen especies AAB aerobias gramnegativas tales como Acetobacter , Gluconobacter y Komagataeibacter , LAB aerobias grampositivas tales como Lactobacillus , así como diversas levaduras tales como Saccharomyces y Zygosaccharomyces . [1] [2] Las cepas se analizan previamente para determinar su viabilidad en condiciones compatibles, mayor rendimiento del producto deseado e indisposición a competir; una vez elegido, se modifican diversas condiciones de cultivo para lograr un crecimiento y una productividad óptimos. [6]
Para los SCOBY de kombucha , el primer paso es la fermentación por levadura de azúcares como la glucosa del té negro o verde en etanol y dióxido de carbono. [7] Se informa que Zygosaccharomyces participa en el 84,1% de todos los procesos de fermentación SCOBY de kombucha debido a su estabilidad mejorada en condiciones halófilas y con alto contenido de azúcar, mientras que Saccharomyces se utiliza predominantemente por sus tasas de fermentación eficientes y su resistencia a altas temperaturas y contenido de alcohol. [1] También se pueden agregar diferentes variaciones de levadura como medio complementario para introducir diferentes sabores y aromas o garantizar la finalización de la reacción mediante la utilización de diferentes nichos. [1] Si bien estos nichos varían de una levadura a otra, ciertas condiciones de fermentación permanecen consistentes. Dichas condiciones incluyen, entre otras, una alta concentración de sustrato, niveles suficientes de oxígeno, temperaturas entre 20 °C y 30 °C y un pH entre 4 y 4,5. [8]
El segundo paso en la formación de SCOBY es la introducción de diferentes bacterias en el cultivo líquido para convertir el etanol producto de la fermentación en ácidos orgánicos como el ácido láctico o el ácido acético. Estos procesos se conocen como fermentación del ácido láctico y metabolismo del etanol , respectivamente. [7] Un posible subproducto de esta reacción es la celulosa, que sirve como base para la biopelícula SCOBY. [4] Al igual que las levaduras, las especies de bacterias elegidas, así como las condiciones de cultivo, afectan directamente tanto las características del producto líquido de kombucha como la composición y morfología de la película SCOBY. Si bien hay muchas especies que tienen los mecanismos necesarios para formar celulosa como Acetobacter y Komagataeibacter , Gluconaceobacter es una de las más utilizadas, residiendo en entre el 86 y el 99% de los cultivos tanto líquidos como de biopelículas. [1] Las condiciones de cultivo necesarias de estas bacterias son similares a las de las levaduras, pero requieren más oxígeno debido a su naturaleza aeróbica al oxidar el etanol para formar ácidos orgánicos. [9]
Una vez que se dan las condiciones internas del cocultivo, la mezcla simbiótica se deja fermentar. Ciertos estudios han afirmado que el tiempo óptimo de fermentación es de 10 días, pero la duración puede modificarse para cambiar el contenido del rendimiento; mayores tiempos de fermentación se correlacionan con niveles más altos de ácidos orgánicos y otros aminoácidos, lo que puede atribuirse a los matices ácidos de algunas Kombucha. [9] A pesar de los controles establecidos, las especies que componen los cultivos mixtos aún pueden iniciar cambios metabólicos de preparación a preparación con el más mínimo cambio en las condiciones de cocultivo y alterar las cualidades del producto, como la concentración de azúcar, por lo que es necesario un monitoreo adecuado cuando se ejecuta en un proceso continuo. Modo o reutilización de un cultivo iniciador . [1]
La formación de la película de celulosa en la superficie del caldo produce un producto con características únicas que tanto las bacterias como los consumidores consideran ventajoso. Tras la inoculación en el cultivo, bacterias como Acetobacter inmediatamente comienzan a juntar moléculas de glucosa fuera de la célula y a unirlas mediante enlaces β (1-4) para formar estructuras largas y delgadas que se extienden desde sus membranas celulares llamadas fibrillas . [1] La nanocelulosa que compone estas fibrillas demuestra una gran resistencia y estabilidad al mismo tiempo que permite interacciones hidrofílicas y biocompatibilidad, lo que la convierte en un gran recurso para el cultivo. [10] Una variedad de eventos de enlace inter e intramolecular unen numerosas fibrillas en las estructuras finales, mucho más grandes, conocidas como microfibrillas; Debido a la integridad de las microfibrillas y la naturaleza lineal y organizada de los enlaces de celulosa, la biopelícula resultante también puede denominarse matriz o estera. [10] Esta biopelícula es un mecanismo de defensa natural para el cocultivo y puede soportar condiciones extremas como temperatura y radiación UV. [10] Dos características adicionales de las nanofibrillas de celulosa SCOBY (su alta pureza y cristalinidad) son actualmente un objetivo de la investigación biomédica en la formación de estructuras de tejido biocompatibles, componentes cardiovasculares como vasos sanguíneos, injertos óseos y reemplazos de tejido conectivo. [11] Las fibrillas de nanocelulosa también se pueden extraer mediante hidrólisis ácida y utilizarse en las industrias de envasado de alimentos, confección y tratamiento de aguas residuales. [1] [10]
El grosor de una kombucha SCOBY depende de todas las condiciones de preparación, pero un estudio informó un grosor promedio de dos a cinco milímetros. [12] Los SCOBY pueden dividirse para iniciar múltiples cultivos o deshidratarse para su almacenamiento y uso posterior. Una vez eliminado, el cultivo comenzará a regenerar una nueva película conocida informalmente como "bebé SCOBY". Este proceso se puede repetir varias veces durante meses seguidos. [13]
Además de la kombucha, existe una variedad de otros alimentos y bebidas que requieren una "cultura simbiótica" similar en su producción, como por ejemplo:
La Universidad Tecnológica de Queensland y la Biblioteca Estatal de Queensland han estado utilizando kombucha scoby para producir un biotextil viable, llamado " cuero vegano ". [14]
A small international team of material and computer engineers from Cornell University has tested the possibility of using kombucha SCOBY to produce electronic circuit boards.[15]