Teoria Fermentacion Acido Lactica

QUARTA EDICIÓ DE SABADELL UNIVERSITAT DEL 4 A L 8 DE JULIOL DE 2005

Tecnologia de les llets fermentades

S7. El paper paper de l’alimen l’alimentació tació al llarg llarg de la històri històriaa José José Antoni Antonio o Mate Mateos os, doctor en farmàcia Sabadell, juliol de 2005

SABADELL UNIVERSITAT 2005

JA Mateos

SABADELL UNIVERSITAT 2005

JA Mateos

Leches fermentadas y yogur. Ciencia y tecnología 1. Introducción 2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica 3. “Starters” o cultivos iniciadores •Características •Preparación y utilización

4. Tratamiento de la leche 5. Bioquímica de la textura 6. Elaboración de yogur y leches fermentadas

1. Introducción

Historia • Citas bíblicas • Relieve sumerio en piedra año 2900 2900 - 2400 2400 a.c. a.c. • Elia Metchnikoff (1 (1908) su sugiere que los pueblos alimentados con leches fermentadas viven más Fuen el primero en establecer la relaci relación ón tradic tradición ión - cienci ciencia a Estableció las bases de la microbiología positiva

S S O O D I A R V E A M R U G S

1. Introducción

E. Metchnikoff . The prolongation of life (1907) Premio Nobel de Medicina en 1908

1. Introducción

Tipos de leches fermentadas (FIL) 1. Productos fermentados por microorganismos termófilos *Fermento único: Leche acidófila (Lactobacillus acidophilus) *Fermentos mixtos: -Yogur (Streptococcus thermophilus y Lactobacillus -------delbruekii subsp. bulgaricus)

-Productos BAT (Bifidobacterium sp., L acidophilus y S ------thermophilus)

-BIOGAIA (Streptococcus thermophilus y Lactobacillus -------reuteri )

1. Introducción

Tipos de leches fermentadas (FIL) 2. Productos fermentados por microorganismos mesófilos *Fermentación láctica: -Leche acidificada o Buttermilk (Lactococcus lactis y sus subsp. y/o-Leuconostoc mesenteroides y sus subsp.) *Fermentación láctica y alcohólica: -Kéfir (gránulos de kéfir) -Koumis (Lactobacillus delbruekii subsp. Bulgaricus y ---------Kluiveromices marxianus)

1. Introducción

NORMA DE CALIDAD PARA YOGUR O YOGHOURT DESTINADO AL MERCADO INTERIOR (1987, MODIFICADA EN 2002 Y 2003) Definición del producto: Se entiende por “yogur” o “yoghourt” el producto de leche coagulada obtenida por fermentación láctica mediante la acción de Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus a partir de leche pasterizada, ….. Los microorganismos productores de la fermentación láctica deben ser viables y estar presentes en el producto terminado en cantidad mínima de 1 por 107 colonias por gramo o mililitro. Se entiende por “yogur o yoghourt pasteurizado después de la fermentación” el producto obtenido a partir de “yogur” o “yoghourt” que, como consecuencia de la aplicación de un tratamiento por el calor posterior a la fermentación equivalente a una pasteurización, ha perdido la viabilidad de las bacterias lácticas específicas y cumple todos los requisitos establecidos para el yogur en esta norma salvo

EL YOGUR SEGUN EL CODEX ALIMENTARIUS (FAO&OMS)

Leches fermentadas y yogur. Ciencia y tecnología

1. Introducción 2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica 3. “Starters” o cultivos iniciadores •Características •Preparación y utilización


2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica

Generalidades • Microorganismos unicelulares procariotas • Se encuentran en el suelo y en medios con altas concentraciones en carbohidratos, proteínas en proceso de lisis, vitaminas y poco oxígeno • En la leche, carne y vegetales • Algunas colonizan el organismo humano • Su metabolito principal es el ácido láctico • Toleran una acidez suave, de alrededor de 4, durante varias semanas • Son Gramm-positivas, anaerobias pero aerotolerantes


Generalidades • Según sus metabolitos finales se clasifican en: – Homofermentativas: metabolito final en un 70 - 90 % – Heterofermentativas: ácido acético, CO2, etanol y á. láctico

• Según la temperatura de fermentación se clasifican en: – Mesófilas, con una temperatura de crecimiento 25 - 30 º C – Termófilas, con una temperatura de crecimeinto de 40 - 44 º C


Metabolismo Necesidades • Carbohidratos (lactosa, glucosa) para producir ATP • Proteínas, péptidos, aminoácidos específicos y derivados de ácidos nucleicos para síntesis proteica • Vitaminas, en particular del grupo B, como catalizadores de reacciones enzimáticas


Metabolismo Homofermentativos (S. thermophilus, lactobacilos, lactococos): GLICOLISIS

C6 H12 O6 (glucosa)

2 C3 H6 O3 (lactato) + 2 ATP

Heterofermentativos (Leuconostoc ): RUTA PENTOSA FOSFATO á. Acético, etanol, CO2 + 1 ATP


L. bulgaricus

Photograph 1: CIRDC + INRA Versailles

Plate 1: Lactobacillus casei strain DN114-001 electron micro ra h

L. casei

L. acidophilus

S. thermophilus

Bifidobacterium

Bifidobacterium

levaduras

kefir


TIPOS DE FERMENTACION

GENERO

TIPO DE FERMENTACION

PRODUCTO PRINCIPAL

ISOMERO DE LACTATO

Streptococcus

HOMO

Lactato

L

Pediococcus

HOMO

Lactato

L, DL

HOMO HOMO HETERO (*)

Lactato Lactato Lactato : Acetato

L, D, DL L, D, DL L, D, DL

HETERO

Lactato : Acetato : CO 2

L, D, DL

Leuconostoc

HETERO

Lactato : Acetato : CO 2

D

Bifidobacterium

HETERO

Lactato : Acetato

L

Lactobacillus Obligatoriamente homo Facultativamente hetero Obligatorimente hetero

2. Bacterias lácticas y otros microorganismo Elementos de la bioquímica de la fermentaci

FERMENTACIÓN DE LAS HEXOSAS. PRINCIPALES VIAS (Kand GLUCOSA FRUCTOSA 1,6 -P Aldolasa

FRUCTOSA 6 -P Acetil-P

GLUCOSA 6

+ Eritrosa 4-P Fosfocetolasa

Triosa 3-P ADP

Gluconato 6 Xilulosa 5-P +

Acetil-P + Triosa 3-P ATP Piruvato

ADP

Acetil-P Piruvato

+

ADP

ATP Lactato

Acetato

3 : 2 Lactato

ATP Acetato (etanol)


CURVA DE CRECIMIENTO Y ACIDIFICACION DE UNA BACTERIA LACTICA

(1) Fase de latencia o adaptación (2) Fase logarítmica (crecimiento activo) (3) Fase máxima o estacionaria (4) Fase decreciente



3. Preparación y utilización de cultivos iniciadores o “starters”. Características

STARTERS MESOFILOS (10º - 40º C

⇒

30º C)

TIPOS DE STARTERS MESÓFILOS

• Streptococcus lactis, S. lactis subsp. Cremoris Lactosa ácido láctico como metabolito mayor ⇒

• Streptococcus lactis subsp. diacetylactis, Leuconosotc lactis, L. mesenteroides subsp. cremoris y dextranicum Lactosa ácido láctico Acido cítrico acetaldehido + diacetil + CO2 Son productoras de aromas ⇒

⇒


STARTERS TERMOFILOS. CASO ESTUDIO: EL YOGUR

SIMBIOSIS BACTERIANA


STARTERS TERMOFILOS. CASO ESTUDIO: EL YOGUR ESQUEMA DE FACTORES ESTIMULADORES DE LA SIMBIOSIS O COOPERACIÓN Streptococcus thermophilus

Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus

Aminoácidos + péptidos NH3 Urea de la leche

Proteínas lácteas

El CO2 estimula en L. bulgaricus la síntesis de a. aspártico. S. thermophilus produce CO2 por descarboxilación de la urea

CO2

Acido fórmico El fórmico es precursor de nucleótidos purínicos. Estimula la síntesis de ARN para la síntesis de proteínas

Calentamiento de la leche

Proteolisi y tratamiento térmico son importantes para crecimiento microbiano


STARTERS de KEFIR Y KOUMIS TIPOS DE FERMENTACIONES

1. Láctica

⇒

Acido láctico

2. Alcohólica

⇒

3. Acética

⇒

Alcohol + CO2 Acido acético + CO2

3. Preparación y utilización de cultivos iniciadores o “starters”. Preparación y utilización

SISTEMAS ALTERNATIVOS

CULTIVOS CONCENTRADOS PARA INOCULO DIRECTO

Biomasa liofilizada

Biomasa congelada

Dispersión en leche

Descongelación

Inóculo directo en leche



4. Tratamiento de la leche






5. Bioquímica de la textura

1. Producción de ácido láctico durante la fermentación láctica

Durante la fermentación el crecimiento bacteriano es rápido para llegar a más de 100 millones por gramo La masa bacteriana lleaga a un 1 % de la masa de leche fermentada



6. Elaboración de yogur y leches fermentadas

FASES PRINCIPALES DE LA PRODUCCION TRADICIONAL DE YOGUR

LECHE

Concentración por ebullición Yogur procedente de una fabricación anterior

Inóculo Fermentación a temperatura ambiente unas 12 horas

YOGUR TRADICIONAL

FABRICACION

Paradigma de un alimento funcional

Preparación del cultivo iniciador

Leche + ingredientes

Fermentación

Enfriado

Rellenado envase y mantenimiento en frio

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