MÉTODOS DE
CONSERVACIÓN De ALIMENTOS POR FERMENTACIÓN
La fermentación es igualmente un método tradicional que favorece la conservación de alimentos como la leche: convirtiéndolos en yogur o en queso, los quesos curados se conservan más tiempo que los frescos, cuya vida útil es mucho más limitada debido a su mayor contenido de agua.
Este tipo de conservación de alimentos depende de la conversión de azucares a ácidos por la acción de los microorganismos y de la imposibilidad de las bacterias de crecer en un medio ácido
Se aprovecha la flora natural, no patógena, que contienen los alimentos, para crear productos con sabores muy característicos y apariencia muy peculiar que gustan al consumidor, y debido a esto se propicia la conservación del alimento.
La fermentación se genera por algunas bacterias, tipos de levaduras, ciertos mohos, entre otros. La fermentación se usa de manera positiva en la industria, incluso algunos productos necesitan de este proceso para lograr un sabor único; por ejemplo, el vino; una gran variedad de vinagres; la cerveza en todos sus derivados; derivados de la leche como diferentes tipos de quesos y yogurt; derivados de la carne como los embutidos; productos de panificación; aceitunas, etc. En la industria se aplica constantemente en los líquidos y en las bebidas alcohólicas.
Tipo
de fermentación.
Es la fermentación bacteriana por acetobacter, que transforma el alcohol en ácido acético (vinagre). El vinagre se forma a partir de mostos alcohólicos, por transformación del etanol en ácido acético. También se forman pequeñas cantidades de aldehídos, ésteres y cetonas que contribuyen al aroma y sabor del producto. Esta transformación la realizan las bacterias acéticas en un cultivo aerobio. Las bacterias acéticas son aerobias Gramnegativas o de Gram variable,elipsoidales a bacilares. En la actualidad se reconocen doce géneros en la familiaAcetobacteraceae,Acetobact er, Gluconobacter, Acidomonas, Gluconacetobacter, Asaia, Kozakia, Swaminathania, Saccharibacter, Neoasaia, Granulibacter, Tanticharoeniay Ameyamaea. El mosto alcohólico necesario para la elaboración de vinagre puede tener diferentes orígenes como: azúcar de caña, frutas, malta, miel.
Es la transformación de
alcohol en ácido acético. La formación de (CH3COOH)
resulta de la oxidación de un alcohol por la bacteria del vinagre en presencia del oxigeno del aire. Estas bacterias, a diferencia de las levaduras productoras de alcohol, requieren un
suministro generoso de oxígeno para su crecimiento y actividad. El cambio que ocurre es descrito generalmente por
la ecuación:
C2H5OH + O2 → Acetobacter aceti → CH3COOH + H2O
Alcohol bacteria aceticca acido acetico
Productos que se pueden obtener por medio de la fermentación
acética
La fermentación acética
se aplica como método de conservación de frutas tales como la piña, manzana,
uva; también arroz, cebada, vino y hasta de miel y coco. Los Productos
que se obtiene de la fermentación acética:
· Vinagre de vino (vino tinto, vino blanco)
·
Vinagre de
frutas (manzana, piña)
·
Vinagre de
alcohol
·
Vinagre de
cereales
·
Vinagre de malta
·
Vinagre de miel
· Vinagre de suero de leche
EEjemplo de elaboración de vinagre de vino
Fermentación alcohólica
Antecedentes históricos
Actualmente se siguen
utilizando métodos de fermentación alcohólica rústicos y que se usaron en la época
precolombina por ejemplo la chicha, que es característica de la región de los
andes (Bolivia, Colombia, Ecuador, pero). Esta bebida es consumida actualmente
en eventos agrícolas, familiares sociales y religiosos. Era considerada por los
incas como el vehículo que unía al hombre con sus dioses a través de la
fecundidad de la tierra.
Los primeros destilados se conocieron con el nombre de «aguavite», o sea, aguardiente. Hasta hace aproximadamente un siglo, sólo se extraía el alcohol del vino o del orujo. Sólo en el Reino Unido se extraía de la cebada. La creciente demanda y la diversidad de usos, obligó a buscar esta sustancia en los más variados productos vegetales y hoy ocupa primerísimo lugar el alcohol de cereales y de caña o melaza de azúcar.
Concepto
Las bebidas alcohólicas son bebidas que han atravesado un proceso de transformación, en el cual la glucosa y otros azucares presentes en el mosto son desfragmentados en moléculas de alcohol, Dióxido de carbono y energía, dicho proceso es denominado fermentación alcohólica y es llevado a cabo por la acción de algunos microorganismos. La ruta Embden- Meyerhoff, explica el proceso de fermentación mediante una serie de secuencias metabólicas en la que se oxida la glucosa, durante la fermentación la reacción de los ácidos gliseroaldehidofosforico y dioxiacetonfosforico producen de manera simultánea ácido fosfogliserico y ácido alpha- gliserofosforico, que posteriormente por hidratación es transformado en acido pirúvico, a su vez por acción de la enzima carboxilaza es descompuesto en dióxido de carbono y acetaldehído, el cual es reducido a etanol
Como fuente de materia
prima se utiliza a casi todas los alimentos que poseen azúcares en su
constitución. Si se tuviera almidones como en el caso de los cereales, estos
antes del proceso de fermentación deben ser hidrolizados.
5. LEVADURA. En definición las levaduras son hongos unicelulares capaces de descomponer una variedad de sustratos, principalmente hidratos de carbono. El proceso que siguen las levaduras para transformar los azucares en alcohol es regulado por la glicolisis o ruta de Embden- Meyerhof para obtener así un pirúvico el cual será convertido en alcohol por acción de enzimas en un medio anaeróbico. Las levaduras pueden proliferar en un medio rico en carbohidratos, ya sea en el suelo o en materia orgánica vegetal, muchas veces se encuentran en las superficies de las frutas tales como manzanas, uvas, entre otras.
TIPOS DE BEBIDAS OBTENIDAS POR
FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
CONDICIONES A CONTROLAR EN LA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
pH: Dado que los microorganismos poseen un pH óptimo de conversión, existe una dependencia de la velocidad de crecimiento de las levaduras con el pH. En una fermentación alcohólica el pH generalmente varía entre un mínimo de 2.8 y un máximo 3.8, el cual depende de la composición del medio.
Temperatura: El crecimiento de las levaduras y hongos que favorecen la fermentación alcohólica está directamente asociado con los cambios de temperatura; si la temperatura aumenta la fermentación transcurre más rápido, sin embargo la conversión a etanol disminuye aumentando la conversión a compuestos secundarios; si por el contrario la temperatura es muy baja las levaduras en el mosto presentaran inactividad.
Nutrientes: además de los azucares que representan fuentes de energía para las microorganismos, también se debe tener en cuenta otras sustancias que favorecen a el desarrollo de las levaduras, tales como compuestos nitrogenados, sales, y vitaminas.
Aireación: La velocidad de fermentación se ve favorecida al inicio del proceso, ya que las levaduras poseen suficiente oxígeno para reproducirse. Luego de agotar el oxígeno se dará inicio a la conversión de los hidratos de carbono en alcohol.
Alimentos que pueden conservarse por fermentación alcohólica: fermentación alcohólica es posible en aquellos alimentos que tienen carbohidratos, es decir, azúcar disponible para ser reformada, muchas, frutas, verduras y cereales son aptas para someteré a este proceso, por ejemplo, la papa, piña, uva, maíz, coco, cebada, etc.
Fermentación láctica
La fermentación láctica es un proceso celular anaeróbico donde se utiliza glucosa para obtener energía y donde el producto de desecho es el ácido láctico. Este proceso lo realizan muchas bacterias (llamadas bacterias lácticas), hongos, algunos protozoos y en los tejidos animales. La acidificación de resultado de la fermentación acido láctica inhibe el desarrollo de microorganismos que dañen el producto.
En condiciones de
ausencia de oxígeno (anaerobias), la fermentación responde a la necesidad de la
célula de generar la molécula de NAD+ , que ha sido consumida en el proceso
energético de la glucólisis. En la glucólisis la célula transforma y oxida la
glucosa en un compuesto de tres átomos de carbono, el ácido pirúvico,
obteniendo dos moléculas de ATP; sin embargo, en este proceso se emplean dos
moléculas de NAD+ que actúan como aceptores de electrones y se reducen a NADH.
Las bacterias ácido lácticas
Las lacto-bacterias o bacterias lácticas pertenecen al grupo gran positivo de bacterias no son capaces de respirar oxígeno, incapaces de formar esporas, cocci o tubos. Carecen de citocromos y son incapaces de sintetizar porfirinas. Su característica principal es que producen ácido láctico cuando se encuentran en presencia de carbohidratos. Históricamente, las bacterias procedentes del género Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, y Streptucoccus, al que se añadiría Lactucoccus, son las especies consideradas como lácticas. La mayoría de ellas son homo-fermentativas. Algunas otras han sido identificadas, pero poseen un rol menor en las fermentaciones lácticas.
Las bacterias ácido
lácticas son fermentadoras y dependiendo de si el producto de su metabolismo es
solamente ácido láctico, o si el ácido láctico está acompañado por otros
productos se las denominan homofermentativas o heterofermentativas,
respectivamente. Las bacterias lácticas homofermentativas generan como producto
principal de su fermentación el ácido láctico. Con respecto a las bacterias
heterofermentativas, durante la fermentación, además de ácido láctico producen:
CO2, etanol y algunas acetato
La fermentación láctica aplicada a los alimentos.
Se llega a entender que la fermentación láctica solo se
aplica aquellos alimentos que derivados de la leche, sin embargo, algunos
vegetales también se pueden someter a fermentación láctica.
1. Fermentación láctica en alimentos derivados de la
leche
La fermentación láctica
acidifica el medio a valores de pH menores que 5, lo cual elimina la
posibilidad de crecimiento de los microorganismos que alteran los alimentos.
Esta práctica se emplea para la conservación y producción de alimentos, y a
estos alimentos se los denomina en conjunto: derivados de la leche. Si bien,
existen numerosos derivados de la industria láctea a continuación se desarrollan
los más relevantes:
1.1. Yogur
De los
derivados lácteos fermentados el yogur es el que presenta mayor consumo a nivel
mundial. El yogur es el producto obtenido por fermentación de la leche
pasteurizada, a través de la acción de los microorganismos Lactobacillus.
delbrueckii
subespecie bulgaricus y Streptococcus salivarius subespecie thermophillus.
Estos dos microorganismos homofermentativos constituyen el cultivo iniciador
del yogur (los que se presentan en más alta proporción). S. salivarius se desarrolla
acidificando fuertemente el medio y se utiliza para la producción de ácido
láctico y L. delbrueckii es mucho menos acidificante que el anterior. Este
último contribuye fundamentalmente al sabor y al aroma del producto. Ambos
microorganismos son microaerófilos y soportan muy bien los pH ácidos.
En el
yogur estas bacterias conviven en estrecha simbiosis. Cuando se cultivan
conjuntamente, aumenta más rápido el número de células viables y el contenido
de ácido láctico. Para la fabricación
del yogur el objetivo principal es mantener un equilibrio adecuado entre el
desarrollo de ambos microorganismos con el objeto de obtener un producto final
suficientemente ácido y aromático.
Al
comienzo de la preparación, el pH de la leche es favorable a S. salivarius,
razón por la cual inicialmente la acidificación es llevada a cabo
principalmente por estos microorganismos poniendo en marcha la fermentación
láctica. Además, L. delbrueckii también favorece el desarrollo de este
microorganismo ya que obtiene un aminoácido (valina) a partir de la caseína el
cual estimula el desarrollo de S. salivarius.
Luego
del aumento de la acidez por acumulación de ácido láctico, el pH se vuelve poco
favorable para S. salivarius, la relación se invierte y progresivamente pasan a
ser más dominantes los L. delbrueckii. Cuando el pH se acerca a 4,6 las
caseínas se aglomeran formando la red tridimensional responsable de la textura
del producto y se obtiene un coágulo que retiene el suero. Los yogures firmes
(consistencia semisólida) se preparan con leches concentradas y se fermentan
directamente en los recipientes de envasado. El yogur líquido se incuba a una
temperatura más baja y por un tiempo mayor, luego se mezcla y se enfría antes
del envasado. Los yogures batidos (menor consistencia que los firmes) se
obtienen al romper el coágulo antes del envasado. Los yogures con frutas son
preparados, batidos en frío a los cuales se les agrega pulpa de diversas frutas
previamente pasteurizadas.
1.2. Kefir
Es una bebida gaseosa, ácida y fermentada (un tipo de leche ácida), se prepara a partir de la leche previamente pasteurizada que luego se enfría a temperatura ambiente momento en el cual se agregan 2-10% de gránulos de kefir.
Las bacterias que se encuentran en el granulo
de kefir forman una asociación simbiótica en la cual intercambian sus productos
metabólicos como fuente de energía y/o los factores de crecimiento. Dentro de
los microorganismos que participan de esta asociación hay varios ejemplos:
Saccharomyces kefir, Leuconostoc spp., Acetobacter spp., Candida spp., etc.
1.3. Quesos
Los quesos son
concentrados de proteínas especialmente caseínas, que se obtienen por un
proceso de coagulación de estas a pH ácido y un posterior proceso de
deshidratación. La coagulación de las caseínas resulta en la generación de un
gel en el que quedan retenidos la materia grasa, vitaminas y minerales.
En general, el proceso
ocurre por la acción del cuajo. El cuajo consiste en un extracto enzimático de
proteinasas ácidas como la renina que hidrolizan la caseína. La acción
enzimática, en conjunto con la acidificación desarrollada por los
microorganismos de la flora nativa de la leche o de cultivos iniciadores, se
denomina coagulación mixta.
El producto resultante
es la concentración de la materia seca de la leche por coagulación a través de
la acción microbiana. Luego de la coagulación, se produce el proceso de
deshidratación o desuerado del queso que se inicia con el corte del gel formado
por coagulación. En este momento ocurre la liberación de lactosuero.
Luego del desuerado, se procede a moldear y
prensar el queso. El moldeado le da forma a los quesos y el prensado ayuda a
eliminar el lactosuero remanente. El proceso de elaboración se detiene en este
punto en el caso de los quesos frescos, mientras que en el caso de los demás
quesos el proceso sigue mediante dos partes: el salado y la maduración. El
salado favorece la disminución de la actividad del agua y actúa controlando el
crecimiento microbiano y la actividad enzimática. Además, favorece la formación
de la corteza del queso al seguir deshidratando.
La maduración se
realiza en cámaras con temperatura y humedad relativa controladas. En esta
etapa ocurren procesos de lipólisis, proteólisis y glucolisis que generan
compuestos que otorgan sabor y aroma a los quesos y también hay evaporación de
agua por lo cual se termina de formar la corteza del queso. En esta etapa
intervienen en forma más relevante los microorganismos no iniciadores (aquellos
que no intervienen en forma directa en la acidificación). En el caso de los
quesos frescos estos no presentan una coagulación mixta, sino que tienen una
coagulación de tipo láctica. En estos quesos se utilizan pequeñas cantidades de
cuajo y se opera a bajas temperaturas para evitar las condiciones óptimas de
acción de la enzima. Estos quesos son siempre muy húmedos (60-80% de agua). A
causa de su gran contenido de agua son muy poco conservables. Estos quesos
precisan de una previa pasteurización de la leche, ya que si existen
microorganismos patógenos en la leche, estos quedan intactos ya que no tienen
un proceso madurativo.
Pasospara elaborar queso
En el caso de los quesos con pequeños circulos, estos se deben o bien al dióxido de carbono que se genera al fermentar la lactosa o en algunos tipos especiales de quesos al empleo de cultivos especiales del género Propionibacterium que producen dióxido de carbono a partir de lactato. Estas bacterias también producen ácido propiónico y acético a los cuales se les adjudica el sabor dulce y picante de estos quesos.
Existen además, innumerables variedades de queso que se clasificación por su textura, contenido de humedad, de materia grasa, etc. Otras variedades de queso son los que tienen hongos en su superficie como los quesos azules que presentan vetas azuladas debido al crecimiento de hongos del género Penicilium. Las vetas azul-verdosas observadas corresponden a las hifas del hongo en crecimiento sobre el queso.
1.4. Mantequilla fermentada
Es aquélla que pasa por una fermentación láctica. La fermentación
de la mantequilla se da por cultivo de bacterias mesófilas; las cuales son
bacterias que crecen a una temperatura de 10 a 40 ºC con un óptimo cercano a 30
ºC. La fermentación se realiza en la crema para evitar la muerte de las
bacterias fermentadoras por altos porcentajes de grasa, por lo cual no se hace
este proceso después de la elaboración de la mantequilla.
L. lactis spp. cremoris y L. lactis spp. diacetylactis,
que participan en la producción de mantequilla acidificada.
2. Conservación de frutas y hortalizas por
fermentación láctica
2.1. Encurtidos
A través
de la fermentación ácida se pueden conservar hortalizas de hoja, hortalizas
subterráneas y frutas, los productos más utilizados son: pepinos, zanahorias,
repollos, cebollas y tomates verdes. El producto final se denomina pickle o
encurtido. El pickle es un producto acidificado resultante de la fermentación
láctica de ciertos vegetales.
La
fermentación es llevada a cabo por bacterias lácticas que se encuentran sobre
la superficie de los vegetales. Durante el proceso se procura favorecer el
desarrollo de las bacterias lácticas e impedir el desarrollo de otros
microorganismos que puedan alterar la calidad del alimento. Las condiciones que
favorecen el desarrollo de la flora láctica son: anaerobiosis y una
concentración de sal del 5%. En estas condiciones el proceso es el siguiente:
primero se realiza un proceso heterofermentativo a través del cual se produce
CO2, que desaloja el oxígeno del medio y se consigue de esta forma la
anaerobiosis. El acido láctico también generado, baja el pH del medio, lo cual
inhibe la actividad de los demás microorganismos presentes en los vegetales.
Leuconostoc mesenteroides, Pediococcus cereviseae, Lactobacilllus
plantarum, Lactobacillus brevis, son algunos de los microorganismos que
realizan este proceso.
2.2.
Chucrut
Es un
producto obtenido por fermentación del repollo mediante bacterias lácticas.
Este proceso de fermentación puede ser a) natural, a partir de microorganismos
que se encuentran en el repollo o b) inducida, mediante la aplicación de
bacterias inoculadas.
pasos para su elaboracion
a. Acondicionamiento:
se eliminan las hojas superficiales y se lava el material con la finalidad de
eliminar la contaminación con microorganismos indeseables, no se agrega ningún
aditivo al agua para evitar eliminar por completo los microorganismos que se
van a encargar de la fermentación.
b. Picado: el material se pica con la
finalidad de aumentar el área superficial, beneficiando tanto la extracción de
los líquidos del repollo como el desarrollo de los microorganismos.
c. Adición de sal: extrae el agua, el azucar
y las proteinas del repollo para evitar el crecimiento de microorganismos no
deseados. Contribuir al sabor, aroma y firmeza del producto final.
d. prensado: crear una condición de
anaerobiosis, que se puede lograr mediante el prensado o por medio de un
"sello de agua" (cubrir el material con un plástico y verter un poco
de agua sobre él).
e. fermentación
láctica: en el
repollo hay coexistencia de microorganismos, de los cuáles algunos participan
en la fermentación láctica, mientras que otros producen su deterioro. Estos
últimos son en su mayoría aeróbicos y no sobreviven en ambientes ácidos, por lo
que prácticamente no se desarrollan en este ambiente.
Durante la primer etapa de
la fermentación predomina la bacteria Leuconostoc mesenteroides, cuyo
desarrollo se ve favorecido por la concentración inicial de sal y una
temperatura de 21 ºC. Este microorganismo es capaz de convertir los azúcares en
ácido láctico, ácido acético, etanol, manitol, algunos ésteres y CO2
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