FERMENTACIÒN BUTÍRICA La fermentación butírica y los procesos relacionados con ella son llevados a cabo por las cepas de Clostridium, microorganismos anaerobios, que forman esporas. El Clostridium butyricum es el causante de la fermentación butírica, el Clostridium acetobutilicum de la fermentación butanolacetona y el Clostridiumbutiricum de la isopropanólica. El la tecnología de los alimentos la fermentación butírica tiene importancia como fermentación anómala en algunas instalaciones. Puesto que el bacilo butírico al formar esporas, es relativamente resistente a la esterilización por calor y por otro lado tiene amilasas muy activas mediante las cuales puede fermentar directamente los materiales amiláceos es posible que diversas materias y productos sean atacados por el. De esta forma se pueden he4chas a perder los productos lácteos debido al repugnante olor del ácido butírico formado. En las destilerías de cereales y patatas, las materias primas amiláceas se atacan en las llamadas calderas de vapor de Henze, calentando bajo presión. Parte de las esporas del Clostridium resisten el calor y cuando el contenido de estas calderas no se emplea enseguida para la fabricación las esporas pueden germinar y ocasionar una fermentación butírica, en ella se desprende hidrógeno que al mezclarse con el oxígeno del aire puede producir explosiones. El ácido butírico formado inhibe el crecimiento de las levaduras, lo cual es otro factor perjudicial que actúa sobre estas maltas infectadas. También en las destilerías de frutas las maltas y los mostos pueden echarse a perder causa del olor del ácido butírico y de la inhibición del crecimiento de las levaduras. La obtención de ácido butírico por vía fermentativa no tiene utilizad técnica. Sin embargo en muchos países se utiliza la fermentación butanol-acetona, relacionada con la fermentación butírica. Especialmente la preparación de n-butanol, empleado como disolvente, hace que este proceso sea económicamente rentable. La fermentación butanol-acetona ha jugado también un papel en la técnica de la fermentación, ya que con ella se resolvió por primera vez el problema de realizar una fermentación anaerobia con un cultivo puro. Reacciones Implicadas en el Proceso: En este tipo de fermentación se transforma la glucosa del medio en ácido butírico, ácido acético , dióxido de carbono, hidrógeno y energía para los procesos metabólicos. La reacción global teórica de la fermentación butírica es la siguiente: 4C6H12O6→ 3CH3-CH2-CH2-COOH + 2CH3-COOH + 8CO2 + 8H2 + 10ATP Reacciones Intermedias: +
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Vía de Embden-Meyerhof: Glucosa + 2NAD + 2ADP → 2Piruvato + 2NADH + 2ATP + 2H + 2H2O
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4) EJEMPLOS DE CONTAMINACIÓN BUTÍRICA Efectos de la contaminación Butírica en lácteos: La contaminación butírica de la leche abarca varias fases. En algunas de ellas los butíricos se encuentran predominantemente en forma esporulada y en otras en forma multiplicativa. En el ciclo de la contaminación SUELO-FORRAJE-ANIMAL-LECHE se ven los diferentes medios donde se desenvuelven estas bacterias y la forma dominante en cada uno de ellos. EI contenido de esporas en el forraje fresco suele ser bajo; el proceso del ensilado, si no se realiza adecuadamente, favorece su aumento de manera importante; su paso por el tracto digestivo y aparición en el estiércoles no hace aumentar su número, pero sí su concentración; la aplicación del estiércol al suelo cierra el ciclo.
Efecto de la fermentación butírica en el proceso de ensilaje: El ensilaje es una técnica de preservación de forraje que se logra por medio de una fermentación láctica espontánea bajo condiciones anaeróbicas. Las bacterias epifíticas de ácido láctico (BAC) fermentan los carbohidratos hidrosolubles (CHS) del forraje produciendo ácido láctico y en menor cantidad, ácido acético.Una vez que el material fresco ha sido almacenado, compactado y cubierto para excluir el aire, el proceso del ensilaje se puede dividir en cuatro etapas:
Fase aeróbica. En esta fase que dura sólo pocas horas el oxigeno atmosférico presente en la masa vegetal disminuye rápidamente.
Fase de fermentación. Esta fase comienza al producirse un ambiente anaeróbico.Si la fermentación se desarrolla con éxito, la actividad BAC proliferará y se convertirá en la población predominante. A causa de la producción de ácido láctico y otros ácidos, el pH bajará a valores entre 3,8 a 5,0. Fase estable: Mientras se mantenga el ambiente sin aire, ocurren pocos cambios. Fase de deterioro aeróbico: Esta fase comienza con la apertura del silo y la exposición del ensilaje al aire. Esto es inevitable cuando se requiere extraer y distribuir el ensilaje, pero puede ocurrir antes de iniciar la explotación por daño de la cobertura del silo (roedores o pájaros).
LA MICROFLORA DEL ENSILAJE La microflora del ensilaje juega un papel clave para el éxito del proceso de conservación. Puede ser dividida en dos grupos principales: los microorganismos benéficos y los microorganismos indeseables. Los microorganismos benéficos son los microorganismos BAC. Los indeseables son aquellos organismos que causan el deterioro anaeróbico (clostridios y enterobacterias) o deterioro aeróbico (levaduras, bacilos, Listeria sp. y mohos).
Clostridios Los clostridios son bacterias anaeróbicas que forman endosporas. Muchas de ellas pueden fermentar tanto carbohidratos como proteínas, por lo cual disminuyen el valor nutritivo del ensilaje y al igual que las endobacterias crean problemas al producir aminas biogénicas. Además, la presencia de clostridios en el ensilaje altera la calidad de la leche ya que sus esporas sobreviven después de transitar por el tracto digestivo y se encuentran en las heces; esto puede resultar en la contaminación de la leche, ya sea directamente o por ubres mal aseadas. La fermentación butírica no sólo interfiere con la fermentación láctica del ensilaje y de los quesos, sino que también es responsable de una abundante producción de gas, lo que causa en los quesos duros y semiduros el defecto conocido como "soplado tardío", común en Emmental, Grana, Gouda y Parmesano.
Aditivos para inhibir la fermentación del ensilaje Este tipo de aditivos podrían, en teoría, usarse para todo tipo de forraje. Pero, en la práctica se usan generalmente sólo para cultivos con bajo contenido de carbohidratos hidrosolubles (CHS) y/o alta capacidad tampón los inhibidores más difundidos son diversas sales. Los aditivos que inhiben la fermentación en el ensilaje pueden reducir la cantidad de esporas de clostridios. Los aditivos más efectivos para inhibir el desarrollo de clostridios parecen ser aquellos relacionados con el ácido fórmico, el hexametileno y los nitritos. La “hinchazón tardía” se debe generalmente al Clostridiumtyrobutyricum, que fermenta el lactato en el queso y conduce a la producción y acumulación de CO 2 , H2 y ácidos grasos volátiles. La acumulación de gases genera “ojos” grandes e irregulares en el queso como también pueden presentar rancidez y sabores extraños, causados por ácido butírico.
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La fermentación butírica ocurre cuando el forraje a ensilar presenta bajos contenidos de HC y altos en nitrógeno orgánico (proteínas, aminoácidos). El ácido butírico producido en el proceso no consigue acidificar la masa de silo hasta los niveles de inhibición por lo que los procesos de degradación continúan y provocan muy fuertes pérdidas tanto en cantidad como en calidad de la masa ensilada.
Efecto de la fermentación butírica en la producción de queso: Las propiedades del queso como medio de cultivo bacteriológico cambian durante los primeros días después de su fabricación. Comienza siendo preferentemente un sustrato azucarado para transformase gradualmente en un sustrato lactato. La azúcar (lactosa) es fermentada, produciendo acido láctico, que es neutralizado por el calcio y otras sustancias minerales, dando lugar al lactato cálcico. La fermentación butírica, que tiene lugar durante las primeras semanas después de la fabricación del queso, es provocada por bacterias acido-butíricas que fermentan la lactosa. Estos procesos fermentativos dan lugar a grandes cantidades de anidrido carbónico, hidrogeno y acido butírico. El queso presenta una textura irregular y un sabor rancio dulce de acido butírico. Bacterias acido-butíricas:
Clostridium butricum móvil.- pueden
generar fermentaciones butíricas tempranas y tardías
en el queso
Clostridium tirobutiricum.- puede
generar fermentaciones tardías
La fermentación butírica se la puede prevenir, con adición de nitrato de potasio en la leche que se va a utilizar para la fabricación de queso, ya que tiene un efecto inhibidor sobre las bacterias acidobutíricas. La utilización de sal común (Cloruro Sódico) tiene un efecto muy fuerte sobre dichas bacterias. Bibliografía:
A.Rhodes y D. L. Fletcher, Principios de Microbiología Industrial, Zaragoza-España, 1969, pp. 181-184.
Editorial Acribia,
BRUCHMANN Ernst-Erich, Bioquímica Técnica, Editorial Acribia, Zaragoza-España, 1980, pp. 152-156. http://www.fao.org/DOCREP/005/X8486S/x8486s04.htm ; Los procesos de fermentación del ensilaje y su manipulación - Stefanie J.W.H. OudeElferink, Frank Driehuis, Jan C. Gottschal y Sierk F. Spoelstra; Holanda.
