FORMATO ANTEPROYECTO INFORMACIÓN GENERAL

Título del proyecto: Determinación de un protocolo para la obtención de un liofilizado de fruta y probiótico con propiedades funcionales.

GRADO GRUPO

Decimo Uno Uno

Nombre de los investigadores Roles Dirección electrónica

Esneider Durango Murillo Líder esneider0509@gmail.com

Alejandra Cardona Gaviria Comunicadora alejacardona15@gmail.com

Pablo Alejandro Torres Estrada Redactor pablo.ate@gmail.com

Melissa Patiño Arboleda Investigadora mely.paar@gmail.com

Hadaluz Pulgarín Taborda Fotógrafa y vigía

hada.pulgarint@gmail.com

- Nombre del profesor asesor: William Enrique Pérez Campo Yessica Gutiérrez López

CATEGORÍA LÍNEA DE INVESTIGACIÓN

ÁREA TEMÁTICA

Científico Biotecnología Microbiología

- Tutor (asesor externo- adulto responsable administrativo para el manejo de recursos financieros y físicos): Robinson Salazar Díaz Catalina Beltrán Álzate

Duración del proyecto

Valor del proyecto

Aporte externo Aporte

Institucional

16 meses $400.000 $400.000

- ¿El proyecto es continuación de una propuesta presentada anteriormente?: SI NO ¿Cuál es la innovación? Determinación de un protocolo para la obtención de un liofilizado de fruta con probiótico y propiedades funcionales, que puede ser utilizado en la elaboración de diferentes productos alimenticios para aumentar la oferta y variedad de productos dietarios en el mercado. CRONOGRAMA

ACTIVIDADES MES o SEMANA MES o SEMANA

Actividades desencadenantes de temas Semana del 30 de abril al 4 de mayo

Planteamiento de preguntas simples Semana del 7 al 11 de mayo

Transformación a pregunta de investigación

Semana del 14 al 18 de mayo

Exploración e investigación bibliográfica Mes de Mayo

Diseño de la investigación y metodología Semana del 7 al 11 de mayo

Definir pregunta de investigación Semana del 14 al 18 de mayo

Definir hipótesis y objetivo Semana del 21 al 25 de mayo

Experimentación o trabajo de campo Mes de Julio, Agosto, Septiembre y Octubre

Examinar, analizar resultado, discusión Mes de Noviembre

Gráficos, Tablas, Perfiles, Secuencias Enero y Febrero del 2013

Conclusiones Marzo del 2013

Presentación de Resultados Abril del 2013

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DESCRIPCIÓN DEL ANTEPROYECTO

Título de la investigación Determinación de un protocolo para la obtención de un liofilizado de fruta y probiótico con propiedades funcionales. Resumen El grupo de investigación WaveBerries de la Institución Educativa Colegio Loyola para la Ciencia y la Innovación, decide trabajar en el área de Microbiología en la línea de alimentación, con el fin de determinar un protocolo para obtener un suplemento en polvo con las propiedades de la fruta (Mora y Fresa) y de un microorganismo probiótico, que puede ser utilizado en la preparación de comidas para darles características funcionales ya que actualmente en el mercado la oferta de estos productos es muy reducida y se limita únicamente a lácteos, para el desarrollo del proyecto se utilizaron dos procesos con el fin de obtener el liofilizado. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

- Descripción del problema

Actualmente la oferta de productos con propiedades funcionales es muy limitada y se reduce básicamente a lácteos. Teniendo en cuenta la falta de variedad en productos con propiedades funcionales que existe en este momento en el mercado, se consideró importante crear un sustrato que cumpla con estas características y pueda ser utilizado en la producción de otros productos alimenticios además de los lácteos, de esta forma se lograría diversificar la oferta de productos dietarios.

En nuestra sociedad hay personas que poseen enfermedades comunes y no se consideran realmente graves, pero estas afectan constantemente sus actividades diarias por el resto de sus vidas. En este momento en el mercado hay productos que están destinados al mejoramiento de la calidad de vida de estas personas reduciendo el impacto que generan estas enfermedades, pero la oferta de estos productos no es muy variada. Debido a esta problemática se pretende realizar el liofilizado, ya que este podría aplicarse en la elaboración de diferentes productos alimenticios y de esta manera se incrementaría la variedad y oferta en el mercado de productos con propiedades benéficas.

- Antecedentes:

Actualmente en el mercado se encuentran productos con propiedades probióticas que ayudan a mejorar la calidad de vida de las personas que los consuman y a su vez, ofrecen otro tipo de propiedades benéficas para el organismo.

La mayoría de estos productos contienen en su composición un 50% o más de lácteo, lo que hace que las personas que sean intolerantes a la lactosa no consuman este tipo de productos y se priven de los beneficios que se pueden obtener

- Formulación del problema:

¿Qué efecto tiene la concentración de zumo de fruta en el crecimiento de bacterias probióticas bajo condiciones de cultivo controladas, para la elaboración de un liofilizado con propiedades funcionales?

MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL Microorganismo Es un organismo que no se logra ver a simple vista y que puede ser unicelular o pluricelular además posee la capacidad de reproducirse por medio de división. A su vez estos microorganismos pueden producir metabolitos, sustancias del organismo propias de su metabolismo, estas a su vez se dividen en primarias las cuales están encargadas de sustentar las funciones vitales del organismo y en secundarias producidos para el ambiente, estos no son necesarios para el microorganismo, sin embargo son lo que deja el organismo al ecosistema. Características de los microorganismos Los microorganismos poseen diversas características, entre ellos podemos destacar los diferentes beneficios que pueden causar a otros seres, por esto son clasificados en: Bacterias: Son microorganismo del dominio “Bacteria” de igual manera pertenecen a las células procariotas que serán las utilizadas en los experimentos. Las bacterias poseen diversas formas por lo cual son clasificadas en 3 grandes grupos según su morfología: Cocos: cuando su forma es parecida a una esfera. Espirilos: cuando tienen forma de espiral. Bacilos: cuando su forma es similar a la de un bastón.

Por otro lado las bacterias son también dividas en Gram positivas y Gram negativas, el termino “Gram” es derivado del científico que generó el tinte de estos microorganismo, cuando Christian Gram comenzó con sus experimentos este determinó que ciertas bacterias con similitudes físicas recibían el tinte y las llamo Gram positivas y a las aquellas que lo rechazaban las llamo Gram negativas. Ya que las bacterias en la fase experimental pasaran por diferentes procesos que podrían llegar a acabar con ellas, es un alivio conocer que los Lactobacillus (Microorganismos probióticos propios de los lácteos y el pH vaginal) son Gram positivas y producen endósporas, un mecanismo de defensa diseñado por las bacterias para sobrevivir a condiciones adversas, esta protección consiste en que el organismo se encierra en un tipo de concha, de manera que vuelve a su estado inicial de vida, luego cuando la bacteria determina que las condiciones del ambiente son óptimas para su desarrollo, germina de la espora y recrea un ser idéntico al anterior que había entrado en la endóspora. Probioticos: Aquellos alimentos que poseen bacterias con diversas propiedades que ayudan a fortalecer el sistema inmunológico y al ser propias de la constitucion de la flora intestinal al ser consumidas ayudan a mejorar la misma, se pueden observar en los lacteos, principalmente en yogures. Nomenclatura de microorganismo Es el darle nombre a los microorganismos y su objetivo es precisamente elegir el nombre adecuado y nombrar el germen siempre por el mismo nombre evitando así confusiones. Es importante diferenciar entre taxonomía y nomenclatura, ya que nomenclatura es únicamente darle el nombre al organismo luego que se ha completado el trabajo taxonómico. Para nombrar las bacterias se usa el esquema binomial en el cual el nombre de la bacteria está constituido por 2 palabras; la primera es una palabra en latín o latinizada, que se escribe con la primera letra en mayúscula e indica el GÉNERO, usualmente esta palabra proviene del nombre del descubridor u otro científico relacionado o describe la morfología del microorganismo. La segunda palabra indica la ESPECIE, se escribe con minúscula, y es usualmente descriptivo refiriéndose al color, origen, patogenicidad, etc. Ejemplo: Bacillus subtilis ↓ ↓ Género Especie Los nombres científicos de las bacterias deben ser escritos en letra cursiva (Itálica) o en su defecto cada palabra debe ser subrayada. Las reglas y métodos

del sistema de Nomenclatura Bacteriana se encuentran en el Código Internacional de Nomenclatura Bacteriana. Identificación La información acerca de los microorganismos obtenidas de los métodos ya citados, nos permite no sólo la clasificación de nuevos microorganismos sino también la identificación de los microorganismos ya conocidos, aislados de muestras de orígenes diversos. Dos de los métodos utilizados para la identificación son: las claves dicotómicas y los cladogramas. Lactobacillus sp Lactobacillus sp son unos microorganismos que encontramos en el sistema digestivo humano, entre los que precisamente destacan las especies bifidus, casei o acidophilus, entre otros. En este sentido, por poner solo un sencillo ejemplo, conocidos son los denominados como alimentos prebióticos. Tal y como podemos comprobar cada cierto tiempo, estos nombres son muy conocidos a día de hoy en el sector de la alimentación, debido a la introducción de lactobacilos en el mercado alimenticio. Pero, ¿cuáles son los beneficios de los lactobacilos cuando los tomamos en forma, por ejemplo, de yogur? Beneficios de los lactobacilos Los lactobacilos son muy beneficiosos para nuestro organismo, ya que como han demostrado una cantidad muy diversa de estudios científicos, corrigen el desequilibrio de la flora intestinal, a la vez que estimulan la respuesta inmunitaria del organismo y facilitan la digestión. Por este motivo principal, es recomendable tomar yogures con lactobacilos ante estas circunstancias, pero siempre y cuando no se tomen con demasiada frecuencia, ni se cambian de clase o tipo en tan poco tiempo. Lo ideal, según recomiendan algunos especialistas, es comer dos yogures a la semana, del mismo tipo de lactobacilo, durante una o dos semanas. Propiedades funcionales Entre estos lactobacilos destacan principalmente los bifidus, casei o brevis. Como de buen seguro habrás imaginado ya, dos de ellos son muy conocidos en la actualidad, debido sobretodo a la introducción de los lactobacilos en el sector de la alimentación en la última década. Destacando especialmente los denominados como alimentos prebióticos (o alimentos probióticos). No hay duda que son

variados los beneficios de los lactobacilos que estos pequeñísimos microorganismos nos aportan no solo a nuestro sistema digestivo, sino a nuestra salud en general. Propiedades de los lactobacilos para el sistema digestivo. Los lactobacilos son conocidos principalmente por sus propiedades para el sistema digestivo: Facilitan la digestión.Corrigen desequilibrio de la flora intestinal.Útiles para corregir la flora intestinal ante un consumo excesivo de antibióticos o por alteraciones gastrointestinales.Adecuados para tratar dolencias intestinales en bebés y niños.Ayudan a tratar problemas de diarreas.Propiedades de los lactobacilos para la salud generalAdemás de las principales propiedades y virtudes que los lactobacilos aportan para el sistema digestivo, también son destacados sus propiedades para la salud en general.Por ejemplo, son útiles y recomendados a la hora de aumentar las defensas, gracias a que son capaces de estimular la respuesta inmunitaria del organismo.Por tanto, consumir productos ricos en lactobacilos ayudan de manera saludable a la hora de fortalecer el sistema inmunológico.Cómo disfrutar de las propiedades de los lactobacilosUna buena opción es consumir productos ricos en lactobacilos. Uno de ellos son los yogures, siendo ideal tomar dos o tres yogures a la semana con lactobacilos. Pero para poder disfrutar de las propiedades de los lactobacilos sin que éstos pierdan sus virtudes medicinales, lo mejor es tomar el yogur con el mismo lactobacilo (aunque de diferentes sabores) durante una o dos semanas, y luego cambiar por yogures con otros lactobacilos. Y es que no es aconsejable mezclar distintas clases de lactobacilos, dado que pueden competir entre sí. Liofilizacion La liofilización es un proceso en el que se congela el producto y posteriormente se introduce en una cámara de vacío para realizar la separación del agua por sublimación. De esta manera se elimina el agua desde el estado sólido al gaseoso del ambiente sin pasar por el estado líquido. Para acelerar el proceso se utilizan ciclos de congelación-sublimación con los que se consigue eliminar prácticamente la totalidad del agua libre contenida en el producto original,1 2 pero preservando la estructura molecular de la sustancia liofilizada. Proceso de la liofilización T. A. Jennings (1993) reportó que el primer paso del proceso de liofilización debe ser el establecimiento de una formulación o un producto reproducible, es decir, en la cual exista un control cuidadoso sobre la composición química y las concentraciones de los constituyentes activos e inactivos. Considerando los medios a través de los cuales las propiedades físicas, ópticas y eléctricas pueden ser usadas para determinar si la naturaleza de la formulación cae dentro de límites

predeterminados. El punto clave en la preparación de un producto a liofilizar es la reproducibilidad. Un producto liofilizado reproducible debe comenzar con una formulación reproducible o una composición conocida. El conocimiento de la formulación o composición del producto a liofilizar es el paso más importante del proceso. La naturaleza, tiempo y gasto del proceso de liofilización son directamente dependientes de la naturaleza química y física del producto, su impacto sobre el proceso de secado y sobre la naturaleza del producto final no es frecuentemente bien entendido. La disminución del costo de la liofilización es un paso inmediato que se logrará mediante una reducción de la temperatura en la operación. Para atender este objetivo, la comprensión a profundidad de la transferencia simultanea de calor y masa del proceso es probablemente una condición sin igual (T.A. Jennings 1993; S. Khalloufi, J. L.Robert y C. Ratti 2004).T. A. Jennings (1993) indica que existen conocimientos previos de vital importancia: •En lo relacionado a la composición o formulación del producto es conveniente conocer el o los ingredientes activos y los constituyentes del producto, con la finalidad de analizar sus límites de concentración y propiedades tales como color, conductividad, índice de refracción, turbidez, etc., que al liofilizar podrían cambiar. •También es muy importante el agua contenida en el producto a liofilizar, por la formación de los cristales de hielo durante la congelación, el súper-enfriamiento, el grado de cristalización y la conductividad del hielo. •En lo referente a los cambios de fase se debe determinar que tan homogéneo o heterogéneo son sus componentes y cuales son las variables de estado intensivas. •Otros conceptos que deben manejarse adicionalmente son el análisis térmico, análisis térmico diferencial (ATD) Y análisis electro térmico. Con éstos se puede comenzar el proceso de estudio y profundización de conocimientos acerca de la liofilización con mayor éxito. Además en lo relacionado al proceso es importante definir: •El tipo de congelación empleado •La tecnología de vacío aplicada. •Las características del equipo, así como sus limitaciones, y •Las características texturales y otras propiedades del producto a obtener OBJETIVOS

General:

● Determinar un protocolo para la obtención de un liofilizado con características funcionales derivadas de microorganismos probióticos inoculados en un medio óptimo para su crecimiento y en medios de cultivo a base de zumo de fruta.

Específicos:

● Obtener e identificar microorganismos propios de un producto lácteo, utilizando técnicas microbiológicas de aislamiento y descripción de morfología macroscópica y microscópica básica.

● Evaluar ensayos tanto en un medio de cultivo óptimo para crecimiento de microorganismos lácticos como en un medio con diferentes concentraciones de zumo de fruta.

● Determinar la cantidad de biomasa para cada ensayo, con el fin de obtener indicadores de rendimiento celular (mg biomasa seca/ml de medio de cultivo).

● Realizar un análisis de costo – beneficio, utilizando diferentes parámetros, como la cantidad de biomasa obtenida y aspectos prácticos y económicos propios de cada ensayo realizado.

DISEÑO METODOLÓGICO Hipótesis: La concentración de zumo de fruta afecta el desarrollo de los microorganismos probióticos.

- Métodos y técnicas de investigación:

● Aislamiento de microorganismos de un producto lácteo en medios de cultivo

selectivos.

● Caracterización macroscópica y microscópica básica de las colonias

obtenidas.

● Aumento de la biomasa de los microorganismos caracterizados.

● Inicio del cultivo de microorganismos y proceso de liofilización por dos

métodos.

● MÉTODO 1:

■ Inoculación del microorganismo en un medio de cultivo selectivo con

condiciones optimas para su crecimiento y desarrollo.

■ Obtención de zumo de fruta.

■ Liofilización del zumo y el microorganismo por separado

■ Mezcla de los liofilizados

● MÉTODO 2:

■ Obtención del zumo de fruta.

■ Inoculación de los microorganismos en el zumo de fruta.

■ Liofilización de la mezcla de microorganismos con el zumo de fruta.

Referencias bibliográficas AuVe. (s.f.). Venelogía. Recuperado el 18 de Mayo de 2012, de Beneficios y propiedades de la mora: http://www.venelogia.com/archivos/5730/ Cerela Conicet. (s.f.). Recuperado el 5 de Mayo de 2012, de La ciencia y usted.: http://www.cerela.org.ar/ciencia/probioticos.htm Compañia Medica. (s.f.). Recuperado el 18 de Mayo de 2012, de Naturismos, las frutas, la mora: http://www.companiamedica.com/naturismo/la_mora.html Kaliman. (s.f.). El poder del ciudadano. Recuperado el 18 de Mayo de 2012, de Los beneficios de la mora: http://elpoderdelciudadano.forogratis.es/los-beneficios-de-la-mora-t3988.html Miranda, F., & Quesquen, S. &. (s.f.). Biología Medica. Recuperado el 18 de Mayo de 2012, de Microorganismos Beneficiosos para el ser Humano: http://biologiamedica.blogspot.com/2010/09/microorganismos-beneficiosos-para-el.html Organización Mundial de Gastroenterología. (s.f.). Recuperado el 18 de Mayo de 2012, de Probióticos y prebióticos: http://www.worldgastroenterology.org/assets/downloads/es/pdf/guidelines/19_probioticos_prebioticos_es.pdf Raisman, D. J. (2008). Hipertextos del área de la Biología . Recuperado el 8 de Mayo de 2012, de Endosporas y formas de persistencia: http://www.biologia.edu.ar/bacterias/micro7.htm VelSon. (s.f.). Directo al paladar. Recuperado el 18 de Mayo de 2012, de Probióticos y prebióticos, las diferencias: http://www.directoalpaladar.com/otros/probioticos-y-prebioticos-las-diferencias

Y. Sanz, M. C. (s.f.). Sociedad Española de Gastroenterología, Hepatología y Nutrición Pediátrica. Recuperado el 18 de Mayo de 2012, de Contribución de la microbiota intestinal y del género: http://www.gastroinf.com/SecciNutri/Acta-febrero-2006.pdf Recursos

Nombre del articulo o servicio requerido

Cantidad Justificación de su uso

Valor Fuente

Computador 5 Necesitamos literatura para poder instruirnos en el tema de investigación.

Colegio Loyola

Asesor 1 Necesitamos un guía del proyecto que nos aconseje sobre el mismo y lograr la viabilidad.

ONDAS

Tutores 2 Alguien que esté con nosotros durante todo el proyecto para la revisión del mismo sería de muy buena ayuda.

Colegio Loyola

Aspectos de seguridad: NORMAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO

NORMAS PERSONALES

- El grupo WaveBerries estará pendiente de que los lugares en donde trabaje estén y mantengan limpios así como los instrumentos que sean utilizados se encuentren esterilizados y listos para usar. De esta manera garantizar la higiene de cada material.

- Cada integrante de nuestro equipo deberá estar siempre con una bata para garantizar la seguridad de nuestra salud a la hora de entrar en contacto con materiales que pueden ser riesgosos, además este implemento es necesario y representa higiene.

- Las mujeres que hacen parte del equipo deben recoger sus cabellos.

- Todos tendremos gafas por asuntos de seguridad. - A la hora de manipular elementos como ácidos es indispensable usar

guantes de goma. - Nadie podrá ingresar ni bebidas, ni comidas para garantizar seguridad e

higiene.

NORMAS DE UTILIZACIÓN DE PRODUCTOS QUÍMICOS

- En el momento en que se utilice un compuesto la persona encargada debe mirar si es necesario su uso. Para esto debe fijarse bien en el rotulo.

- Nuestro grupo es consciente que a la hora de tener que manipular un producto químico el profesor encardo del laboratorio es que lo debe proporcionar.

- Tenemos claro que no se bebe devolver a los frascos de origen los sobrantes de los productos utilizados sin hacer antes una consulta al profesor encargado.

- Cuando un producto químico de desecho se vierta en la pila de desagüe, aunque estén neutralizados, dejaremos que corra abundante agua para evitar problemas posteriores.

- A la hora de interactuar con productos químicos nuestro grupo no los manipulara ni con las manos ni con la boca, para así evitar alguna inflamación o una reacción que tenga nuestro cuerpo.

- No pipetear con la boca. Alizar la bomba manual, una jeringuilla o artilugio que se disponga.

- Teniendo en cuenta que los ácidos requieren un cuidado especial, cuando cualquier integrante quiera diluirlos nunca echara agua sobre estos, al contrario sabemos que se vierte el ácido sobre agua.

- Los producto que son inflamables como los gases, alcohol, etc., no se tendrán cerca de fuentes de calor para evitar incendios, Si tenemos que calentar tuvo con estos productos lo haremos al baño maría, nunca directamente a la llama.

- Si en el momento de manipular algún acido se presenta algún inconveniente como que se derrame sobre algún integrante del equipo tenemos claro que se debe lavar con abundante agua y avisar al profesor.

- Cuando se prepare cualquier disolución se colocara en un frasco limpio y rotulado para no olvidar nada y ser organizados con cada trabajo.

NORMAS UTILIZACIÓN VIDRIO

- Es importante que cada integrante del grupo tenga cuidado con los objetos de vidrio.

- Cuando el vidrio está caliente no se diferencia a simple vista del frio, sabemos que para evitar quemaduras hay que dejarlo enfriar un tiempo apropiado antes de tocarlo.

- Cuando tengamos que calentar a la llama el contenido de un tubo de ensayo, sabemos que hay que tener cuidado y estas pendientes de que la boca del tubo no apunte a ningún compartimiento, para así lograr evitar un accidente. También Hay que calentar por el lateral del tubo de ensayo.

Al determinar masas de productos químicos con balanza, colocaremos el papel de filtros sobre los platos de la misma. Debemos evitar cualquier perturbación que conduzca a un error, como vibraciones debidas a golpes, aparatos en funcionamiento, soplar sobre los platos de la balanza.

ASPECTOS ÉTICOS

Para cada una de las personas que conforman este grupo es muy importante el aspecto ético, porque nos formaron inculcándonos valores y principios, sabemos que es importante en este caso para que no ocurran cosas como la alteración, extracción o eliminación de elementos que son indispensables para nuestro proyecto, de esta manera nuestro grupo se compromete a que en cada lugar e instante de nuestra vida actuar de forma ética. Debemos definir a conciencia cual es el procedimiento para reflexionar si el objetivo que esperamos alcanzar justifica la intervención y sus consecuencias sobre el entorno natural.

En el momento de realizar una investigación de manera ética no significa que no podamos tocar o intervenir la naturaleza, sino ser conscientes de sus consecuencias, tratar de minimizarlas y tener claro para qué estamos haciendo nuestra investigación.

CONSIDERACIONES AMBIENTALES

IMPACTO AMBIENTAL

Puede ser considerado como la diferencia entre las condiciones ambientales que existirían y las condiciones ambientales que existen.

EVALUACION DE IMPACTO AMBIENTAL (EIA)

Es un procedimiento que garantiza un examen de los efectos ambientales de una acción propuesta y de sus alternativas. Es un instrumento que asegura un proceso de toma de decisiones adecuado al interés público.

ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL

Es un paso que implica predicción de efectos sobre el sistema ambiental, su valoración cualitativa o cuantitativa, la formulación de acciones para minimizar los aspectos negativos y positivos.

DECLARACION DE IMPACTO AMBIENTAL (DIA)

Es un informe que debe ser acreditado por un equipo técnico, donde se presenten resultados de estudios para la evaluación final por parte de los decisores.

DICTAMEN AMBIENTAL

Este es un documento público emitido por autoridad competente por medio del cual se revisan procedimientos y resultados. Y en base a esto se aprueba, condiciona o rechaza el proyecto.

ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL

Tiene como objetivo esencial producir la información necesaria para la elaboración del informe o declaración de impacto ambiental.