| Data: |
2026 |
| Resum: |
L'aplicació de probiòtics en matrius alimentàries i begudes s'ha consolidat com un tema central en la recerca en aliments funcionals, impulsada per l'augment de la demanda de productes que ofereixin beneficis per a la salut més enllà de la nutrició bàsica. El creixent interès per la salut digestiva, el suport immunitari i el benestar general ha afavorit un ràpid creixement del mercat i ha motivat els productors de probiòtics a explorar noves aplicacions de soques ben caracteritzades en una gran diversitat de sistemes alimentaris. Els probiòtics es defineixen com microorganismes vius que, quan es consumeixen en quantitats adequades, confereixen beneficis per a la salut de l'hoste. Una extensa literatura científica revisada per parells ha demostrat la seva capacitat per modular la microbiota intestinal, donar suport a la funció gastrointestinal, influir en la resposta immunitària i exercir efectes sistèmics mitjançant els eixos intestí-òrgan. Tradicionalment, els productes lactis com el iogurt i el quefir han estat tant una font de bacteris làctics com els primers vehicles comercials de soques probiòtiques. Tanmateix, l'evolució dels patrons dietètics, inclosa l'expansió de dietes d'origen vegetal, veganes i sense lactosa, ha accelerat la innovació en matrius no làcties com sucs, begudes, snacks i productes de confiteria i fleca. Les matrius alimentàries constitueixen entorns complexos i dinàmics en què paràmetres com el pH, l'activitat de l'aigua, la temperatura i la disponibilitat d'oxigen influeixen de manera decisiva en la supervivència dels probiòtics. Un dels principals reptes tecnològics és mantenir nivells elevats de cèl·lules viables, habitualment de l'ordre de 10^8-10^9 UFC per gram o ració, al llarg de tota la vida útil del producte per garantir-ne l'eficàcia clínica. En conseqüència, el comportament dels probiòtics s'ha d'avaluar cas per cas, considerant l'especificitat de la soca, la composició de la matriu, les condicions de processament i l'emmagatzematge. En aquest context, aquest projecte de doctorat industrial promogut per AB Biotics S. A. , en col·laboració amb la Universitat Autònoma de Barcelona i amb el suport d'una beca AGAUR, ha avaluat la incorporació de soques probiòtiques ben caracteritzades en una àmplia gamma de matrius alimentàries i de begudes, tant fermentades com no fermentades. El treball ha integrat anàlisis microbiològiques, fisicoquímiques, metabolòmiques i sensorials per avaluar l'estabilitat dels probiòtics, la viabilitat tecnològica i la qualitat del producte final. En matrius no fermentades, les espores de Bacillus coagulans Unique IS2 han mostrart una elevada estabilitat a temperatura ambient en productes de confiteria, snacks, fleca, begudes isotòniques i cervesa sense alcohol, reflectint la gran resistència fisiològica dels bacteris formadors d'espores davant la calor, pH extrems i estrès oxidatiu. En productes lactis i postres congelades enriquits amb la barreja I3. 1, formada per soques de Lactiplantibacillus plantarum i Pediococcus acidilactici, la viabilitat probiòtica s'ha mantingut per sobre dels llindars clínicament rellevants durant l'emmagatzematge. En begudes no fermentades, B. coagulans també ha mostrat una elevada estabilitat, mentre que Bifidobacterium longum ha presentat una pèrdua ràpida de viabilitat. La caracterització fisicoquímica ha indicat que l'addició de probiòtics no altera de manera significativa els principals atributs de qualitat, i l'anàlisi sensorial ha confirmat, en general, una bona acceptabilitat per part del consumidor. En matrius fermentades, soques seleccionades de Lactiplantibacillus plantarum, Pediococcus acidilactici i Lacticaseibacillus paracasei han mostrat un bon comportament fermentatiu i estabilitat durant l'emmagatzematge refrigerat, així com la capacitat de generar metabòlits bioactius. En conjunt, aquest treball proporciona una avaluació transversal del rendiment dels probiòtics en sistemes alimentaris reals i demostra que la seva estabilitat i funcionalitat resulten de la interacció entre característiques específiques de la soca i les restriccions fisicoquímiques de la matriu, establint una base científica sòlida per al desenvolupament d'aliments i begudes probiòtiques estables i sensorialment acceptables. |
| Resum: |
La aplicación de probióticos en matrices alimentarias y de bebidas se ha consolidado como un área clave de investigación en el ámbito de los alimentos funcionales, impulsada por la creciente demanda de productos que aporten beneficios para la salud más allá de la nutrición básica. El aumento del interés por la salud digestiva, el sistema inmunitario y el bienestar general ha favorecido un rápido crecimiento del mercado y ha incentivado a los productores a explorar nuevas aplicaciones de cepas probióticas bien caracterizadas en diversas matrices alimentarias. Los probióticos se definen como microorganismos vivos que, cuando administrados en cantidades adecuadas, confieren beneficios para la salud del huésped. Numerosos estudios han demostrado su capacidad para modular la microbiota intestinal, mejorar la función gastrointestinal, influir en la respuesta inmunitaria y ejercer efectos sistémicos a través de los ejes intestino órgano. Tradicionalmente, los productos lácteos como el yogur y el kéfir han actuado tanto como fuente de bacterias ácido lácticas como principales vehículos comerciales de probióticos. Sin embargo, la evolución de los hábitos alimentarios, junto con la expansión de dietas vegetales, veganas y sin lactosa, ha impulsado la innovación en matrices no lácteas, como zumos, bebidas, snacks y productos de confitería y panadería. Las matrices alimentarias constituyen entornos complejos y dinámicos en los que parámetros como el pH, la actividad de agua, la temperatura y la disponibilidad de oxígeno influyen de manera determinante en la supervivencia de los probióticos. Uno de los principales retos tecnológicos es mantener concentraciones elevadas de células viables, generalmente del orden de 10^8-10^9 UFC por g o ración, durante la vida útil del producto, con el fin de garantizar su eficacia clínica. Por ello, el comportamiento de los probióticos debe evaluarse de forma específica para cada combinación de cepa y matriz, considerando además las condiciones de procesado y almacenamiento. En este contexto, este proyecto de doctorado industrial promovido por AB Biotics S. A. , en colaboración con la Universitat Autònoma de Barcelona y financiado por una beca AGAUR, evaluó la incorporación de cepas probióticas bien caracterizadas en una amplia variedad de matrices alimentarias y de bebidas, tanto fermentadas como no fermentadas. El estudio integró análisis microbiológicos, fisicoquímicos, metabolómicos y sensoriales para evaluar la estabilidad probiótica, la viabilidad tecnológica y la calidad del producto final. En matrices no fermentadas, las esporas de Bacillus coagulans Unique IS2 mostraron una elevada estabilidad a temperatura ambiente en productos de confitería, snacks, panadería, bebidas isotónicas y cerveza sin alcohol, reflejando la alta resistencia fisiológica de las bacterias formadoras de esporas frente al calor, pH extremos y estrés oxidativo. En productos lácteos y postres congelados enriquecidos con la mezcla I3. 1, compuesta por cepas de Lactiplantibacillus plantarum y Pediococcus acidilactici, la viabilidad probiótica se mantuvo por encima de los umbrales clínicamente relevantes durante el almacenamiento. En bebidas no fermentadas, B. coagulans mostró también una elevada estabilidad, mientras que Bifidobacterium longum presentó una rápida pérdida de viabilidad. La caracterización fisicoquímica indicó que la incorporación de probióticos no alteró de forma significativa los principales atributos de calidad, y los análisis sensoriales confirmaron, en general, una buena aceptabilidad por parte del consumidor. En matrices fermentadas, cepas seleccionadas de Lactiplantibacillus plantarum, Pediococcus acidilactici y Lacticaseibacillus paracasei mostraron un buen comportamiento fermentativo y estabilidad durante el almacenamiento refrigerado, además de favorecer la producción de metabolitos bioactivos. En conjunto, este trabajo proporciona una evaluación transversal del comportamiento de cepas probióticas en sistemas alimentarios reales y demuestra que su estabilidad y funcionalidad dependen de la interacción entre características específicas de la cepa y las propiedades fisicoquímicas de la matriz, estableciendo una base científica sólida para el desarrollo industrial de alimentos y bebidas probióticos estables y sensorialmente aceptables. |
| Resum: |
The application of probiotics in food and beverage matrices has become a central topic in functional food research, driven by increasing consumer demand for products that deliver health benefits beyond basic nutrition. Increased interest in digestive health, immune support, and overall well being has accelerated market growth and encouraged the exploration of diverse food systems as carriers for well characterised probiotic strains. Probiotics are defined as live microorganisms that, when consumed in adequate amounts, confer health benefits to the host. Extensive peer reviewed research has demonstrated their capacity to modulate gut microbiota, support gastrointestinal function, influence immune responses, and exert systemic effects via gut-organ axes. Traditionally, dairy products such as yoghurt and kefir have served both as sources of lactic acid bacteria and as the first commercial carriers of probiotic strains. However, evolving dietary patterns, including the expansion of plant based, and lactose free diets, have accelerated innovation in non dairy matrices such as juices, beverages, snacks, confectionery, and bakery products. Food matrices represent complex and dynamic environments in which parameters including pH, water activity, temperature, and oxygen availability strongly influence probiotic survival. A major technological challenge is maintaining high levels of viable cells, typically 10^8-10^9 CFU per gram or serving, throughout product shelf life to ensure clinical efficacy. Consequently, probiotic performance must be assessed on a case by case basis, taking into account strain specificity, matrix composition, processing conditions, and storage. Within this context, an industrial PhD project promoted by AB Biotics S. A. , in collaboration with the Universitat Autònoma de Barcelona and supported by an AGAUR scholarship, evaluated the incorporation of well characterised probiotic strains into a broad range of food and beverage matrices, both fermented and non fermented. The work combined microbiological, physicochemical, metabolomics, and sensory analyses to assess probiotic stability, technological feasibility, and product quality. Across non fermented matrices, Bacillus coagulans Unique IS2 spores displayed remarkable stability at ambient temperature in confectionery, snacks, bakery products, isotonic drinks, and alcohol free beer. This performance reflects the inherent physiological resilience of spore forming bacteria to heat, extreme pH, and oxidative stress, conditions that typically compromise lactic acid bacteria and bifidobacteria. In dairy products and frozen desserts fortified with the I3. 1 blend, comprising Lactiplantibacillus plantarum and Pediococcus acidilactici strains, probiotic viability consistently remained above clinically relevant thresholds during storage. In non fermented beverages, B. coagulans Unique IS2 also maintained high viability in isotonic drinks and refrigerated orange juice, even after HTST processing, whereas Bifidobacterium longum showed rapid viability loss. Physicochemical characterisation demonstrated that probiotic addition did not substantially affect key quality attributes such as pH, water activity, colour, or textural properties. Sensory analysis generally revealed no significant differences between probiotic and control products, supporting consumer acceptability, although isolated cases indicated the need for targeted formulation optimisation. In fermented matrices, selected Lactiplantibacillus plantarum, Pediococcus acidilactici, and Lacticaseibacillus paracasei strains successfully co fermented with traditional yoghurt starters and remained stable during refrigerated storage in milk, soy, and oat systems. Fermentation kinetics and gelation behaviour were strain dependent. Metabolomic profiling of fermented fruit juices highlighted the production of bioactive compounds, including organic acids, short chain fatty acids, and phenolic derivatives, underscoring the potential of selected strains to enhance functional value. Overall, this work provides a comprehensive cross matrix evaluation of probiotic performance in real food systems. The findings demonstrate that probiotic stability and functionality arise from the interaction between strain specific traits and matrix dependent constraints. This evidence establishes a robust scientific foundation for the rational design of stable, sensorially acceptable probiotic foods and beverages, supporting industrial translation and future innovation aligned with contemporary nutritional expectations and regulatory frameworks. |
| Nota: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciència dels Aliments |
| Drets: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, sempre i quan aquestes es distribueixin sota la mateixa llicència que regula l'obra original i es reconegui l'autoria.  |
| Llengua: |
Anglès |
| Document: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Matèria: |
Probiòtics ;
Probiotics ;
Probióticos ;
Aliments funcionals ;
Functional foods ;
Alimentos funcionales ;
Fermentació ;
Fermentation ;
Fermentación ;
Ciències de la Salut ;
663/664 |
visitant ::
identificació
dir.
