He hecho algunas investigaciones en el área, así que creo que puedo proporcionar algunas ideas, pero muy muy brevemente. Puede consultar el libro: “Daño por congelación en bacterias” y hay bastantes publicaciones de revisión e investigación, aunque se publicaron hace bastante tiempo.
Uno tiene que estar familiarizado con algunos términos, como: nucleación de hielo, formación de cristales de hielo, crioprotectores, estado vítreo, estado amorfo, lesión celular, lesión reversible, etc. Puede encontrarlos en el diccionario. Para responder en breve, usaré esos términos.
- Obviamente para la liofilización, uno tiene que congelar las células primero suspendiéndolas en una solución. La congelación se puede hacer congelando lentamente o congelando rápidamente.
- Daño por congelación: cuando las células se congelan, el agua de las células comienza a congelarse en capas. En la congelación lenta (como en el interior de un congelador) que conduce a la formación de cristales de hielo, estos cristales, con sus bordes afilados causan daños a las estructuras celulares y macromoléculas (pared, membrana, principalmente). A medida que el agua comienza a congelarse, en un proceso de congelación lenta, el pH dentro de la célula disminuye, afectando las estructuras secundarias y terciarias y sus funciones biológicas (proteínas, ácidos nucleicos, principalmente). El nivel de daño varía, haciendo que las células: muertas, heridas o normales.
- Cuando se congela rápidamente (como en CO2 sólido o en nitrógeno líquido), el agua de la célula se congela instantáneamente, formando un estado vítreo o de vidrio, previniendo cualquier daño a la célula por la nucleación del hielo o la disminución del pH. Entonces, más células se mantendrán normales, y algunas estarán muertas y heridas.
- Las células congeladas se secan al vacío, de modo que el agua se evapora por sublimación. Sin embargo, a mayor velocidad de sublimación, mejor es la supervivencia.
- Se emplean varias técnicas para reducir la muerte y las lesiones durante la congelación, durante el secado y durante la manipulación posterior. Algunos son:
a. Use células que estén en fase estacionaria de crecimiento en un medio tamponado (para reducir la exposición al ácido producido por la célula).
segundo. Coseche y suspenda las células en una solución que contenga crioprotectores (como Glicerol) para reducir el agua libre y reducir la formación de núcleos de hielo.
do. Mantenga la suspensión celular durante 30 o más, para que las células ajusten la baja temperatura que ayuda a secretar proteínas celulares para proteger las células (Ray y Bhunia: Microbilogía Fundamental de Alimentos, 5ta edición, Taylor y Francis).
re. Congelar rápidamente en capas para que no se forme cristal de hielo.
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mi. Se liofiliza bajo alto vacío para una sublimación rápida del agua por completo.
F. Rehidratar rápido, preferiblemente a una temperatura ligeramente cálida.
Para resumir:
Las bacterias sobreviven a la liofilización al reducir las lesiones durante la congelación, el secado y la rehidratación usando varios métodos de protección.
