viernes, 13 de noviembre de 2009

CATABOLISMO PARDE DE LA FERMENTACION LACTICA

CATABOLISMO

Es el conjunto de reacciones metabólicas que tienen por objeto obtener energía a partir de compuestos orgánicos complejos que se transforman en otros más sencillos. La respiración celular aerobia y las fermentaciones son las vías catabólicas más corrientes para la obtención de la energía contenida en las sustancias orgánicas. Ambas vías, no obstante, tienen una primera fase común: la glucolisis. Otras vías catabolicas son, la beta-oxidación de los ácidos grasos, el ciclo de Krebs, la fermentación láctica, la fermentación acética etc.

En el catabolismo suelen distinguirse tres fases:

Lehninger 160 (transp Fig. 9.2)

• Fase I, fase inicial o preparatoria en ella las grandes moléculas de los elementos nutritivos se degradan hasta liberar sus principales componentes (los polisacáridos se degradan en monosacáridos; los lípidos a ác. grasos y glicerina, y las proteínas liberan sus aminoácidos).

• Fase II o fase intermedia, en ella los diversos productos formados en la fase I, son convertidos en una misma moléculas, más sencillas el Acetil-coenzima A (acetil CoA).

Fase III o fase final, en la que el acetil-CoA (se incorpora al ciclo de Krebs) da lugar a moléculas elementales CO2 y H2O.

De estas tres fases, la intermedia y la final son comunes para todos los principios inmediatos orgánicos, glúcidos, lípidos y proteínas.

.

El catabolismo de cada uno de ellos difiere en la fase inicial, los glúcidos (glucólisis) y las proteínas (desaminación y transaminación) ocurre en el hialoplasma, mientras que para los lípidos (β-oxidación), ocurre en la matriz mitocondrial.

Existen dos tipos de catabolismos según sea el aceptor final de electrones:

Santillana 187

• Fermentación. En ella tanto el dador como el aceptor final de electrones son dos compuestos orgánicos.

Respiración celular. El aceptor final de electrones es una sustancia inorgánica, como por ejemplo el O2, NO3-, SO42-, etc., y el dador suele ser un compuesto orgánico.

La respiración puede ser respiración aerobia, cuando es el oxígeno molecular (O2) el que acepta los hidrógenos, y respiración anaerobia, cuando la sustancia que se reduce es diferente del oxígeno. En este último caso se puede tratar de iones nitrato (NO3-), iones sulfato (SO42-), etc.

Ambos procesos tienen como objetivo la liberación de la energía química de las moléculas orgánicas mediante reacciones de oxidación-reducción, pero mientras en la respiración la oxidación del sustrato es completa, en la fermentación los productos resultantes están sólo parcialmente oxidados, son moléculas que aún contienen una cantidad apreciable de energía química.

Tipos de catabolismo según la naturaleza de la molécula que se oxida:

• Catabolismo de los glúcidos.

• Catabolismo de los lípidos.

• Catabolismo de los prótidos.

• Catabolismo de las bases nitrogenadas

Propiedades

ÁCIDO LÁCTICO



PRINCIPAL

INTRODUCCIÓN

ÁCIDO LÁCTICO

PLA

PLA/SBP

EMPRESAS

SITIOS DE INTERÉS

GLOSARIO

COMENTARIOS

BIBLIOGRAFÍA


PRODUCCIÓN BIOTECNOLÓGICA DE ÁCIDO LÁCTICO

El ácido láctico tiene un amplio rango de aplicaciones en la industria alimenticia, química, farmacéutica, química y cosmética, entre otras. Recientemente se ha acelerado la investigación en L (+) y D (-), ácido láctico, por vía biotecnológica, debido a su posibilidad de transformación en poli-láctico biodegradable (PLA). Los esfuerzos en la investigación del ácido láctico, están enfocados a disminuir los costes de producción a través de nuevos sustratos, nuevas tecnologías de fermentación y separación, y nuevos microorganismos capaces de alcanzar altas concentraciones de ácido láctico, altos rendimientos y altas productividades.

INTRODUCCIÓN

El ácido láctico fue descubierto en 1780 por el químico sueco Scheele, quien lo aisló de leche agria, fue reconocido como producto de fermentación por Blonodeaur en 1847 y tan solo en 1881, Littlelon inicia la fermentación a escala industrial. Es un compuesto muy versátil utilizado en la industria química, farmacéutica, de alimentos y de plásticos

Existen dos isómeros ópticos, el D (-), láctico y el L (+) láctico y una forma racémica constituida por fracciones equimolares de las formas D (-) y L (+). A diferencia del isómero D (-), la configuración L (+) es metabolizada por el organismo humano.

Ambas formas isoméricas del ácido láctico pueden ser polimerizadas y se pueden producir polímeros con diferentes propiedades dependiendo de la composición.

Propiedades del ácido láctico

Fórmula

C3H6O3

Peso molecular

90,08

Índice de refracción

1,4414

Punto de fusión

L(+) y D(-) 52,8 a 54 ºC

Punto de ebullición

125-140 ºC

Gravedad específica

1206

Calor de combustión

3616 cal/g

Viscosidad

40,33 mNsm-2

Densidad

1,249

Constante dieléctrica

22ε

PRODUCCIÓN INDUSTRIAL

El ácido láctico puede ser obtenido por vía química o biotecnológica. La producción química, esta basada en la reacción de acetaldehído con ácido cianhídrico (HCN) para dar lactonitrilo, el cual puede ser hidrolizado a ácido láctico; otro tipo de reacción se basa en la reacción a alta presión de acetaldehído con monóxido de carbono y agua en presencia de ácido sulfúrico como catalizador. La síntesis química tiene la desventaja que el ácido láctico producido es una mezcla de D y L ácido láctico óptimamente inactivo, por lo cual el 90% del ácido láctico producido en el mundo es elaborado por vía biotecnológica.

La producción biotecnológica está basada en la fermentación de sustratos ricos en carbohidratos por bacterias u hongos y tiene la ventaja de formar enantiómeros D (-) o L (+), óptimamente activos. La producción biotecnológica depende del tipo de microorganismo utilizado, la inmovilización o recirculación del microorganismo, el pH, la temperatura, la fuente de carbono, la fuente de nitrógeno, el modo de fermentación empleado y la formación de subproductos.

Las bacterias que pueden utilizarse para la producción de ácido láctico son cocos y bacilos Gram positivos, anaerobios facultativos, no esporulados, inmóviles y catalasa negativo, pertenecientes a los géneros Lactobacillus, Carnobacterium, Leuconostc, Tetragenococus,…

Las bacterias del ácido láctico (LAB) tienen requerimientos nutricionales complejos debido a su limitada habilidad para sintetizar aminoácidos y vitamina B. La mayoría de LAB producen únicamente una forma isomérica de ácido láctico. Las especies de los géneros Aerococcus, Carnobacterium, producen únicamente isómeros L, mientras las especies del género Leuconostc producen únicamente isómeros D. Sin embargo, algunas LAB producen formas racémicas donde el isómero predominante depende de cambios en la aireación, cantidad de NaCl, tipo de fermentación, incrementos en el pH y concentración de sustrato.

Acorde con los productos finales de la fermentación de los hidratos de carbono las LAB se dividen en homofermentativas y heterofermentativas. En el metabolismo homofermentativo, se produce predominantemente ácido láctico y las bacterias usan la hexosa. Algunas de las bacterias que tienen este metabolismo son delbruekii, helveticus, etc. La estequiometría clásica de la fermentación homoláctica es la siguiente:

C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi 2CH3-CHOH-COOH + 2 ATP

En la fermentación heteroláctica hay formación de xilulosa-5 fosfato por el sistema de la glucosa-6 fosfato deshidrogenada. La estequimetría heteroláctica a partir de glucosa es la siguiente:

C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi CH3-CHOH-COOH + CH3CH2OH+CO2+ 2ATP

El ácido láctico además puede ser producido en mayor o menor proporción por bacterias que no suelen incluirse en el grupo láctico, tal es el caso de Bifidobacterium, algunas especies de Bacillus, Clostridium,…

De las LAB, Lactobacillus delbrueckii es el microorganismo más utilizado en la producción a gran escala de ácido láctico, ya que tiene la ventaja de producir únicamente isómeros L (+), consumir eficientemente glucosa y ser un microorganismo termófilo con temperatura óptima de crecimiento 41.5ºC, lo que reduce costes de enfriamiento y esterilización, así como riesgos de contaminación microbiológica en el fermentador. Este microorganismo crece bien a un pH entre 5,5 y 6,5 por lo que el ácido producido debe ser continuamente neutralizado.

Los hongos utilizados en la producción de ácido láctico son mohos y levaduras que pertenecen a los géneros Rhizopus, Zymomonas, Saccharomyces. Desde finales de los años 80, se ha venido estudiando ampliamente Rhizopus oryzae para la producción biotecnológica de ácido láctico ya que presenta la ventaja de que no requiere fuente de nitrógeno orgánico para su crecimiento, tiene la habilidad de producir directamente grandes cantidades de L (+) ácido láctico de almidón y es fácilmente separado del medio de fermentación en el proceso de recuperación y purificación. Sin embargo la dificultad que presenta la producción de ácido láctico con moho es su forma física ya que el gran tamaño de los micelios o sus agregados puede provocar un aumento en la viscosidad del medio de fermentación lo que causa un alto incremento en la demanda de oxígeno y resistencia a la transferencia de masa en el proceso fermentativo, lo que a su vez aumenta los tiempos de fermentación, aumenta los subproductos formados especialmente etanol, y disminuye los rendimientos en conversión.

En la producción biotecnológica de ácido láctico con bacterias o con hongos, se utilizan como sustratos, sacarosa proveniente de la caña de azúcar y de la remolacha azucarera, pero debido a que el azúcar puro es de alto coste se han venido investigando otros sustratos (desechos agrícolas) para disminuir los costes de producción. Sin embargo la producción de ácido láctico de estas fuentes renovables requiere de los siguientes pasos:

1) Hidrólisis del sustrato hasta azúcares fermentables.

2) Fermentación de azúcares a ácido láctico.

3) Separación de biomasa y partículas sólidas del medio de fermentación.

4) Purificación del ácido láctico obtenido.

En la obtención comercial con bacterias lácticas, al sustrato puro se le adiciona una fuente de vitaminas y de cofactores, se utiliza una mezcla de de 10 a 15% de glucosa, cantidades menores de fosfato de amonio, extracto de levadura y 10% neutralizante. El medio se inocula y se agita sin aireación para optimizar la neutralización del ácido formado. La fermentación dura entre 2 a 4 días y se termina cuando todo el azúcar es consumido, con el fin de facilitar la purificación. Al final de la fermentación el medio es ajustado a pH 10 y si se utiliza carbonato de calcio, el medio es calentado para solubilizar el lactato de calcio y coagular proteínas presentes. Posteriormente el medio se filtra para eliminar sustancias insolubles, así como biomasa. El ácido libre se obtiene por adición de ácido sulfúrico seguido de filtración para eliminar el sulfato de calcio formado. El ácido láctico es entonces concentrado por evaporación.

Debido a que el tipo de fermentación descrito ( en discontinuo) está limitado por el daño que sufren las células por la acumulación en el medio de fermentación de la forma no disociada del ácido, se han investigado otros modos de fermentación como son la fermentación en discontinuo con alimentación intermitente y la fermentación en continuo y se han desarrollado una serie de procesos basados en la eliminación del producto por filtración y concentración de las células usando una unidad de retención. La fermentación en discontinuo con alimentación intermitente es un proceso en el cual el birreactor es alimentado de continua o secuencialmente con sustrato, sin la eliminación del medio de fermentación, mientras que la fermentación en continuo la corriente de producto posee la misma composición que el líquido presente en el reactor. La fermentación en continuo da en la mayoría de los casos mayores concentraciones y mayores rendimientos, comparado con la fermentación en discontinuo.

RECUPERACIÓN Y PURIFICACIÓN

La separación, purificación y preconcentración del ácido láctico obtenido de los medios de fermentación es difícil debido a la alta afinidad del ácido por el agua y a su baja volatilidad. En la mayoría de los procesos, el ácido láctico es recuperado bajo la forma de lactato de calcio, y los tratamientos posteriores van a depender de la pureza deseada e incluyen: tratamiento con carbón activo, purificación con resinas de intercambio iónico, extracción con solventes o esterificación con metanol seguido por destilación e hidrólisis.

Sin embargo, con el fin de limpiar los residuos generados en el proceso, se han desarrollado otros métodos de recuperación y purificación que incluyen clarificación de medios de fermentación por microfiltración con flujo cruzado, tratamientos con resinas, entre otras.

Comparado con técnicas de adsorción, precipitación o filtración por membranas, el método de extracción por solventes con componentes organofosforados, aminas terciarias o amonios cuaternarios, es más selectivo y favorece la eficacia del proceso y la pureza del producto obtenido. Sin embargo los solventes orgánicos plantean dos problemas: son tóxicos para los microorganismos y el pH óptimo de la extracción y de la fermentación no coinciden, por lo que se ha propuesto el uso de membranas poliméricas de Triacetato de celulosa con sales de amonio cuaternario como fase móvil y o-nitrofeniloctil éter como plastificante, para la separación in situ de ácido láctico.

En cuanto a la electrodiálisis, es un proceso que ha sido diseñado para separar, purificar y concentrar sales de ácidos de medios de fermentación. El método permite separar el ácido a medida que se produce, eliminando la necesidad de agregar agentes neutralizantes. La concentración de ácido en el medio de cultivo por este sistema permanece en niveles muy bajos, por lo cual se ha evaluado una modificación al mismo que emplea la electodiálisis periódica acoplada a un sistema de control de pH, lo que hace que se aumente la concentración de lactato en el medio y se disminuyan los tiempos de fermentación. Con este método de fermentación se aumenta la productividad 1,5 veces respecto a la electrodiálisis convencional.

La electrodiálisis puede además utilizarse después de la fermentación tipo batch y más recientemente se han propuestos sistemas en continuo que tienen la ventaja de mantener constante el volumen del medio de fermentación y de disminuir las pérdidas de glucosa en la solución recuperada, por este método se logra obtener 19,5 veces más ácido láctico que con la electrodiálisis convencional y 9,7 veces más ácido láctico comparado con la electrodiálisis intermitente.

A pesar de todos estos avances la mayoría de industrias productoras de ácido láctico emplean aún los procesos de precipitación para la purificación de ácido láctico, lo cual genera una tonelada de yeso por cada tonelada de ácido láctico producido que se desecha al ambiente como residuo.

USOS Y ESPECIFICACIONES

El ácido láctico y sus derivados como sales y ésteres son ampliamente utilizados en la industria alimenticia, química, farmacéuticas, del plástico, textil, la agricultura, alimentación animal entre otros.

En la industria alimenticia se usa como acidulante y conservante. Las industrias químicas lo utilizan como solubilizador y como agente controlador de pH. En la producción de pinturas y resinas, puede ser utilizado como solvente biodegradable. En la industria de plásticos es utilizado como precursor del ácido poliláctico (PLA), un polímero biodegradable con interesantes usos en la industria y la medicina; se considera ésta la principal aplicación del ácido y la causa por la cual a aumentado considerablemente su demanda.

CONCLUSIONES

A pesar de que la producción industrial de ácido láctico se inició hace más de 100 años, la investigación sigue aún muy activa, básicamente ésto es debido a dos factores: las nuevas aplicaciones que se le han encontrado al ácido por la posibilidad que ofrece de polimerizarse y producir plásticos biodegradables; y el coste, que resulta alto para aplicaciones a gran escala. Los investigadores proponen disminuir los costes de producción mediante el empleo de sustratos más baratos como desechos agroindustriales, a través del uso de microorganismos más eficientes y mediante la configuración de procesos integrados de purificación que permiten obtener L (+) y D (-) ácido láctico puro. De otro lado, la eficacia del proceso biotecnológico que se mide en términos de concentración de ácido láctico, rendimiento del producto relacionado con el sustrato consumido y velocidad de producción, es muy variado y éstos parámetros están marcadamente dependientes del microorganismo utilizado, de la fuente de carbono, de la fuente de nitrógeno, del pH, la temperatura y del modo de fermentación.

caracteristicas de fermentacion lactica


El desarrollo histórico de la fermentación data de unos 8000 años, y es conocidas de todos la historia de Noé, quien se "paloteaba" con el sumo de uvas. Desde tiempos inmemoriales, los microorganismos mejoraron y echaron a perder los alimentos y bebidas destinadas al consumo humano, mucho antes de que se reconociera su existencia. Andando el tiempo, y sin saber todavía que sucedía a nivel biológico, la gente aprendió a fermentar y explotar la acción fermentativa de los microorganismos, en la fabricación de alimentos tales como el queso y la cerveza. Develada ya en lo esencial la actividad microbiana, los alimentos y bebidas fermentadas constituyen hoy en día, un sector muy extenso e importante de la industria alimenticia. Con el desarrollo de las técnicas de ingeniería genética, es de esperar que se produzcan grandes avances en la calidad y exactitud de la producción microbiológica de alimentos y bebidas.

Cuando pensamos en los microorganismos, los consideramos como seres causantes no sólo de enfermedades, sino capaces de deteriorar y alterar nuestros alimentos; los vemos como nuestros enemigos, sin detenernos a pensar, que ellos, como seres vivos, también necesitan alimentos para llevar a cabo sus funciones vitales.

Pero la reflexión no debe terminar allí, es bueno entender, que no todos los procesos metabólicos que realizan los diferentes microorganismos son perjudiciales; la acción de algunos de ellos, sobre los alimentos y sobre algunos sustratos, originan cambios o modificaciones graduales, que controladas y dirigidas por el hombre, dan como resultados una diversidad de productos, no solo alimenticios, sino farmacéuticos, bebidas, vitaminas, antibióticos y muchos otros que nos son de gran utilidad.

Hay que tener mucho cuidado en la selección tanto del sustrato a utilizar, como de los microorganismos empleados.

1) ¿Qué es la Fermentación Ácido Láctica?:

la fermentación ácido láctica es aquella que se lleva a cabo por las bacterias ácido láctica cuya actividad se desarrolla en ausencia de oxígeno (anaerobiosis), y se manifiesta en la transformación de los azúcares presentes en el vegetal, en ácido láctico, etanol y dióxido de carbono.

El ácido láctico es un compuesto incoloro compuestos de fórmula CH3CHOHCOOH. Se da bajo formas ópticamente activas, dextrógira y levógira, frecuentemente denominadas ácido D – Láctico y ácido L – Láctico. En su estado natural es una mezcla ópticamente inactiva compuesta por partes iguales de ambas formas D y L, conocida como mezcla racémica.

El ácido láctico es un líquido viscoso y no volátil, su masa molecular es de 90,08.

2) Describa las Rutas Metabólicas para Obtener el Ácido Láctico:

siendo los vegetales ricos en carbohidratos, resultan un excelente medio para el establecimiento de los distintos microorganismos que utilizan este proceso metabólico para la obtención de energía. Las rutas utilizadas para la degradación fermentativa de los carbohidratos, al igual que los productos finales formados, varían mucho de un microorganismo a otro. Prácticamente, cualquier carbohidratos o derivado, sirve como fuente fermentable para algún microorganismos; la lista incluye polisacáridos como el almidón, celulosa, quitina; disacáridos como lactosa, sacarosa y malta hexosa como glucosa, fructosa y galactosa; pentosas como arabinosas y xilosa; azúcares ácidos como el gluconico, como el manitol y el glicerol.

Los vegetales frescos contienen una numerosa y variada microflora epífita, que incluye algunos microorganismos deteriorativas y una pequeña cantidad de bacterias ácido – lácticas, un pepino fresco, por ejemplo, puede contener una población de aerobios totales de tan alta como 5,3 x 107; 1,9 x 104 esporas de aerobios; 9,8 x 105 anaerobios totales 5,4 x 102 esporas de anaerobios; 6,1 x 106 coliformes; 5,1 x 104 formadores de ácidos totales; 4,6 x 103 mohos y 6,6 x 103 levaduras por gramo. Este número se incrementa durante el almacenamiento a altas temperaturas (27 ºC), y a una humedad relativa mayor de 70 %.

En la superficie de repollo frescos, los microorganismos son extremadamente variables en número y tipo; se han encontrado una cantidad aproximada de 13 x 106 microorganismos por gramo. El tipo de organismo se encuentra a lo largo de la hoja, así cerca de la raíz se encuentran muchas especies esporuladas. El número de ACHROMOBACTER FLAVOBACTERIUM y otras especies esporuladas. El número de organismos disminuye desde el corazón del repollo hasta el bordes de la hoja, encontrándose a lo largo de la misma, especies aeróbicas formadoras de esporas principalmente.

Al hacer cortes de repollo, pepino u otros vegetales, se observa, a los pocos minutos, la aparición, en la superficie de corte, de cierta cantidad de exiliados protoplasmático provenientes del sistema vesicular. El contenido bacteriano de este exiliado puede ser extremadamente alto y contener una gran cantidad de bacterias ácido – lácticas de los géneros Leuconostoc, Lactobacillus y Peiococcus. Este sugiere que la superficie de corte del material vegetal, provee un medio de crecimiento para las pocas bacterias presentes en el material.

3) Describa el Proceso de Fermentación Ácido – Láctica.

Grafique la Curva de Fermentación:

a) Iniciación de la Fermentación:

durante la iniciación, las bacterias grampositivas y gramnegativas presentes en el vegetal fresco, compiten por el predominio; enterobacterias, bacterias aerobias formadoras de esporas, bacterias ácido – lácticas y otras bacterias, están muy activas.

Este estadio incluye el crecimiento de unos pocos microorganismos facultativos y estratos anaeróbicos, originalmente presentes en el vegetal fresco, pero seguidamente el establecimiento de las bacterias lácticas disminuye los valores de pH y son inhibidos los organismos indeseables como son las bacterias gramnegativas y las formadoras de esporas, por lo tanto, la rapidez con que las bacterias ácido lácticas se establecen y los microorganismos indeseables son excluidos.

Eventualmente las bacterias ácido – lácticas ganan predominio por disminución del pH y ocurre la:

Fermentación Primaria:

Durante este estadio, las bacterias ácido – lácticas y las levaduras fermentativas, constituyen la microflora predominante y su crecimiento continua hasta agotarse los carbohidratos fermentables o hasta ser inhibidas por el pH formado por la propia bacteria láctica.

La capacidad amortiguadora y el contenido de carbohidratos fermentable del material vegetal, son factores importantes que determinan la magnitud de la fermentación de las bacterias ácido – lácticas y la magnitud de las consecuentes fermentación de las levaduras presentes.

Durante la fermentación primarias son activadas 5 especies de bacterias productoras de ácido láctico, en el siguiente orden:

STREPTOCOCCUS FECALIS, LEUCONOSTOC MESENTEROIDES, PEIOCOCCUS CEREVICIAE, LACTOBACILLUS BREVIS Y LACTOBACILLUS PLANTARUM.

Varias especies de levaduras fermentativas también son activas durante la fermentación primaria. Si después de la fermentación primaria quedan azúcares fermentables, estos azúcares pueden permitir una:

Fermentación Secundaria:

Dominada esencialmente por levaduras. Estos microorganismos son bastante tolerantes al ácido por lo que su actividad fermentativa continúa aún después de que las bacterias lácticas han sido inhibidas por los bajos valores de pH y pueden continuar hasta agotar los carbohidratos fermentables.

Post – Fermentación

Este estadio comienza cuando los carbohidratos fermentados se han agotado.

El crecimiento bactriano se restringe a la superficie de salmuera expuesta al aire libre, lo que permite es establecimiento de levaduras oxidativas, mohos y otros microorganismos deteriorativos en la superficie de tanques abiertos que no son expuesto a la radiación ultravioleta, o que han sido manejado con poco cuidado. En aquellos tanques que han sido cubiertos apropiadamente, no se observa el crecimiento de microorganismos responsables de daño, de allí la importancia de lograr y mantener condiciones anaerobias o la exposición a la luz solar (como es necesario en pepinos fermentados) para el buen desarrollo del proceso y la obtención de un producto final de buena calidad.

Cálculos Experimentales:

Formación de ácido durante la fermentación ácida de la col. El contenido en ácido está calculado como ácido láctico.

La gráfica de la curva de fermentación de la col (repollo agrio), muestra una curva uniforme de crecimiento, interviniendo distinto género de especie de microorganismos productores de ácido láctico.

(Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus brevis, Pediococcus Cerevisiae, Lactobacillus plantarum, etc.).

el primer microorganismo en crecer en vegetales puesto a fermentar, es el Leuconostoc mesenteroides el cual degrada la glucosa por vía heterofermentativa produciendo CO2, ácido láctico etanol, etc.

A continuación, actúan los lactobacillus que no producen gas, Lactobacillus plantarum, el cual produce ácido láctico a partir de la fermentación de los azúcares y manitol originado por Leuconostoc. El Lactobacillus plantarum, por ser la especie mas ácido tolerante termina la fermentación de vegetales. Si después de que el lactobacillus plantarum ha terminado su acción queda suficiente cantidad de azúcar y manitol, actúan otros lactobacillus productores de gas, el;

Lactobacillus brevis: pueden desarrollarse y continuar la producción de ácido láctico hasta un 2,4 %, sin embargo, esta acidez raramente se alcanza, por falta de azúcar y manitol

La temperatura del laboratorio de Microbiología Industrial influyó mucho en la ausencia de la bacteria ácido – láctica es modificada al aumentar la temperatura y el crecimiento de Leuconostoc mesenteroides se ve retardado y el crecimiento de Leuconostoc mesenteroides se ve retardado y el Lctobacillus brevis y el lactobacillus plantarum, dominante fermentación.

Organismos

Jugo de repollo


% ácidos

L. mesenteroides

0,055 – 1

L. plantarum

1 – 1,32

L. brevis

1,32 – 2,4

Explicación de la Curva de Fermentación:

Una vez que la col (repollo) fue troceada y salada y en el jugo que le rodea, rápidamente se origina una anaerobiosis, debida principalmente a la eliminación del oxígeno como consecuencia de la respiración de las células vegetales, aunque es su aparición también contribuyen algo las bacterias.

Al inicio de la fermentación se añadió sal, en una concentración de 2,5 %, que suprime o controla las bacterias putrefactivas, lo cual a la larga, favorece la proliferación de las bacterias de productoras de ácidos

Bajo estas condiciones, Leuconostoc mesenteroides enseguida aventajó en crecimiento a todos los demás microorganismos, y es el primero en crecer en vegetales puestos a fermentar; este microorganismo tiene una forma esférica degradando la glucosa de la col por vía heterofermentativa (produce CO2, ácido láctico y etanol, etc) presentando una fase de lactancia muy corta y crece en un amplio rango de temperatura y concentración de sal, lo que explica que se establezca mucho más rápido que las otras bacterias ácido lácticas.

Estos Streptococos que se presentan en parejas o en cadenas cortas, crecen bien a temperaturas comprendidas entre 18 y 21 ºC, (lo cual no era la temperatura del laboratorio y por ende la fermentación fue retardada) y no solo no son inhibidos por una concentración de sal del 2,5 %, sino que probablemente son incluso estimulado.

Los compuestos originados por el microorganismo Al degradar la glucosa (azúcares) para producir (ácido láctico, ácido acético, etanol, manitol, dextrano, ésteres, y dióxido de carbono) contribuyen a comunicarle sabor al Sauerkraut de buena calidad, lo mismo que también se lo comunican los bacilos y cocos que producen ácido láctico a partir de los lípidos de la col. Los productos volátiles originados inhiben a las levaduras, mientras que el dextrano y el manitol (que tienen sabor amargo) pueden ser utilizados por las especies lactobacillus plantarum, beneficiosa de los Leuconostoc, pero no por la mayoría de los microorganismos competidores.

La especie Leuconostoc mesenteriades, produce ácido hasta que este alcanza un porcentaje comprendido el 0,7 y el 1 % (expresados en ácido lácticos).

El Leuconostoc mesenteriades cumple un importante papel en la fermentación de vegetales.

Su establecimiento en el material vegetal a iniciarse la fermentación bajo los niveles de pH con gran rapidez, los cuales alcanzan valores de 1,0 y 1,2 % de acidez titulable. Esta acidificación del medio inhibe el crecimiento de otro microorganismos deteriorativo, así como la actividad de enzimas que ocasionan el ablandamiento del tejido vegetal.

Por su carácter hetero fermentados, produce una alta cantidad de CO2, el cual reemplaza al oxígeno presente permitiendo un rápido establecimiento de condiciones anaeróbicas, que a su vez favorezcan el crecimiento de otros microorganismos importantes en el proceso

Establezca el ácido ascórbico (vitamina C), inhibiéndose el oscurecimiento enzimático, lo que permite la estabilización del color natural del vegetal.

Provee de ácidos y ésteres cuyas combinaciones resultan en importantes componentes del "flavor".

Estos microorganismos pueden convenir el exceso de azúcar en mentol o dextranos, impidiendo que este sea utilizado como fuente de carbohidratos, por microorganismos deteriorativos. Esta particularidad resulta muy ventajosa en la fermentación de vegetales con alto contenido de azúcar, (zanahorias, remolachas y algunas frutas).

A continuación del Leuconostoc, los lactobacilos que no producen gas, principalmente especies de Lactobacillus plantarum, contienen la producción de ácido, elevando la acidez al 1,5 – 2,0 %, esta bacteria produce ácido láctico a partir de la fermentación de los azúcares. Al utilizar también el manitol originado por el Leuconostoc eliminan el sabor amargo. El Lactobaccillus plantarun completa la fermentación que se precisa en el Sauerkraut. La experiencia ha demostrado que la acidez mas adecuada en el producto final es de aproximadamente de 1,7 %, expresada como ácido láctico. La fermentación puede finalmente en esta fase envasando o refrigerando el Sauerkraut.

Si después de que el Lactobaccillus plantarum, ha terminado su acción, queda suficiente cantidad de azúcar y manitol, otros lactobacilos productores de gas, como el Lactobacillus brevis, pueden desarrollarse y continuar la producción de ácido hasta un 2,4 %, sin embargo, esta acidez raramente se alcanza, por falta de azúcar y manitol. Los lactobacilos formadores de gas, que producen las mismas sustancias que los leuconostoc, dan al Sauerkraut un sabor desagradable muy ácido.

La presencia de las bacterias ácido – lácticas es modificada al aumentar la temperatura, el crecimiento de Leuconostoc mesenteroides, se ve retardado (temperatura de trabajo en el laboratorio de microbiología industril 35 – 37 ºC) y el Lactobacillus brevis y el Lactobacillus plantarum, dominan la fermentación.

A temperatura elevada el proceso es homo fermentativo dominado por Lactobacillus plantarum y Pediococcus cerevisiae, como consecuencia, se deteriora el aroma y el sabor, debido a la alta concentración de ácido láctico y baja de ácido acético, también el producto se obscurece con mayor rapidez, por lo que debe enlatarse o envasarse lo tan rápido como sea posible, cuando se completa la fermentación.

La temperatura es un factor determinante en la secuencia de los microorganismos deseables para la fermentación; se ha encontrado que ha una temperatura de 18 ºC y a una concentración de sal de 2,25 %, el proceso es superior en aroma, color y contenido de ácidos ascórbico, debido a que se favorecen las bacterias ácido – lácticas.

El Sauerkraut de buena calidad debe ser de color claro, desmenuzable, de una acidez de aproximadamente 1,7 % y de un sabor ácido puro. Existen también, pequeñas cantidades de diacetilo que le dan un aroma y sabor agradable. Según Pederson, el Sauerkraut tiene como término medio un pH 3.4 a 3.6, contenido de ácido láctico de 1,25 %, aproximadamente 0,3 % de ácido acético y 0,58 % de alcohol etílico. Si se emplean concentraciones salinas del 3,5 % en vez de la normal de2,25 % o si la temperatura es de 32 – 37 ºC (temperatura en la cual nosotros trabajamos en el laboratorio de microbiología industrial), en lugar de otras menores, se desarrolla el Pediococcus cerevisiae, que puede jugar un papel en la fermentación, si bien el Sauerkraut producido suele ser inferior en cantidad al originado en condiciones normales de salinidad y temperatura. Concentraciones de sal baja, por ej: 1,0%, favorece a los gérmenes heterofermentativos Leuconostoc mesenteroides y Lactobcillus brevis.

4) Describa los Factores a Controlar en la Fermentación Ácido Láctica:

La temperatura, la concentración de sal común, y la exclusión del aire son los principales factores que influencian el curso de la fermentación.

Temperatura:

Crea las condiciones óptimas para el desarrollo de microorganismos responsables.

Ejerce una influencia fundamental en la calidad de la col fermentada, y de ella depende además la duración de la fermentación.

La temperatura mas favorable para el desarrollo de Lactobacilos que intervienen en la fermentación de la col viene a ser 30 ºC. A esta temperatura se garantiza sobre todo una rápida propagación de la acidez y con esto una reducción del tiempo de fermentación, por desgracia a esta ventaja se une un inconveniente. El producto así preparado tienen mal aroma, ya que las bacterias lácticas hetero fermentativas no se multiplican suficientemente.

La temperatura alta favorece el ablandamiento de las verduras por proceso autoliticoenzimáticos y la aparición de sustancias mucilaginosas, y se acelera la destrucción del ácido ascórbico que tienen gran valor y las coles fermentadas presentan peor color.

Para evitar estas pérdidas de calidad, es práctica corriente mantener la temperatura de fermentación entre 10 y 20 ºC.

Concentración de sal común

El NaCl (Cloruro de sodio o sal de cocina), es la única sal utilizada en la fermentación, debido a que otras sales pueden ser tóxicas o amargas y comunicarles condiciones peligrosas e indeseables al producto.

La cantidad de sal añadida puede ser alta o baja, y depende del tiempo de vegetal; zanahoria, cebolla, coliflor y otras, que no se marchitan cuando se colocan en la salmuera son conservados en salmuera fuerte (10,5 al 15% de sal). A estas concentraciones de sal no ocurre ningún deterioro por microorganismos, ni tampoco ocurre fermentación láctica, porque la preservación se debe fundamentalmente al alto contenido de sal.

En salmueras diluidas, los azúcares que fluyen del interior del vegetal, son fermentados por las bacterias productoras de ácido láctico, y la sal y el ácido, acoplados con las condiciones anaeróbicas preservan el vegetal. Los gérmenes perjudiciales que compiten con los lácticos, por ejemplo, los proteolíticos y los esporulados aerobios y anaerobios su mucho mas inhibidos por la sal que los productores de ácido láctico.

La aplicación de sal en la fermentación de vegetales inhibe la proliferación de microorganismos putrefactivos; también afecta el desarrollo de especies patogénicas y toxigénicas.

El crecimiento de especies Salmonella se previene por concentraciones de 6 % de NaCl; el Clostridium botulinum, es el microorganismo que mas interesa controlar; porque produce una toxina fatal, pero todos los tipos de C Botulinum se inhiben por 10 – 12 % sal. El Staphylococcus aureus es capaz de resistir una concentración superior al 15 % en algunos casos hasta un 20 %, pero 5% es la concentración de sal más alta a la cual puede formar toxina.

De otra parte, especies útiles e inocuas, incluyendo bacterias productoras de ácido láctico, y algunas especies de levaduras, son afectados por la sal, Lactobacillus delbrueckii puede crecer en medio que contiene 18 % de NaCl.

Es bueno tener en mente, que una concentración de sal por encima de 8 % para pepinos y aceitunas, y mayor de 2,5 % para repollo, puede prevenir o retardar una fermentación láctica deseable; de otra parte, concentraciones muy bajas de sal, pueden resultar en el reblandecimiento de los vegetales encurtidos.

El repollo acondicionado con sal seca (dry salting), por el proceso de fermentación produce el Sauerkraut, en cambios los vegetales colocados en salmuera (brine salting) nos produce los encurtidos.

Exclusión de Aire:

Las bacterias lácticas pertenecen a los microorganismos anaerobios facultativos, es decir, que pueden desarrollarse tanto en presencia como en ausencia de oxígeno. Sin embargo, la fermentación no tiene lugar en presencia de aire, por lo que se toman las correspondientes medidas para desalojarlo procurando que durante la fermentación no penetre aire de nuevo. Las bacterias productoras de ácido láctico, especialmente hongos y levaduras, que solo son conveniente en cantidad limitada en la primera fase de la fermentación. Cantidades mayores de levaduras y de hongos, por su intenso metabolismo aerobio destruyen en breve tiempo cantidades relativamente grandes de hidratos de carbono que serán necesario para la formación de ácido láctico, y además ciertas levaduras y hongos consumen el ácido láctico, resultando la elevación del pH y la aparición de bacterias proteolíticas que pueden causar alteraciones de la col fermentadas.

La mayor forma de evitar la presencia de oxígeno en la col en fermentación consiste en cerrar herméticamente el tanque de fermentación, usando recipientes de gomas con hojas de plásticos, evitando que la cimas o parte superior de las verduras en fermentación sobresalgan del borde del tanque, es decir, procurando que esté bien sumergidas, en la salmuera.

Lo microorganismos aerobios, al consumir los restos de oxígenos existentes en la cuba de fermentación proporcionan de esta forma condiciones favorables para el desarrollo de las bacterias anaeróbias productoras de ácido láctico.

jueves, 5 de noviembre de 2009

“ELABORACIÓN “YOGURT” FERMENTACIÓN LÁCTICA”

“ELABORACIÓN “YOGURT” FERMENTACIÓN LÁCTICA”



INTRODUCCIÓN:


Los métodos de elaboración de yogurt pueden variar de una planta a otra, pero en líneas generales la forma de manejo del mismo es la siguiente. La leche debe ser tratada térmicamente para asegurarla reducción de carga bacteriana contaminante, asegurando así tan solo el desarrollo de los microorganismos propios del yogurt. Se recomienda un tratamiento térmico de 60 a 90 ºC por 10 minutos. La leche a emplear puede ser entera o descremada, pero se debe tener en cuenta que la presencia de grasa favorecerá el desarrollo de aroma. Luego del tratamiento térmico se procede a enfriar la lecha a más o menos 48 grados centígrados y se inocula con 2 a 3% (este rango puede variar dependiendo de la fuente del cultivo) del cultivo de yogurt. Luego el inoculo se mezcla bien con la leche y se realiza la incubación a 45 ºC ya sea en baño maría o en cámaras controladas termostáticamente.

La acidez final depende de las preferencias del consumidor, generalmente se prefiere un producto cuyo pH sea de 4,5 a Esta acidez se logra en tiempos que van de 3,5 a 7 horas, este rango depende básicamente del grado deseado de acidez así como de las condiciones térmicas de incubación. El yogurt se enfría a 5 ºC y se mantiene a esta temperatura hasta su distribución y venta. En buenas con dicciones de trabajo (higiénicas y sanitarias) el Producto final tiene una duración de hasta 2 semanas.
Composición
El yogur
pasteurizado tiene un periodo de conservación de meses y no necesita refrigeración. Ambas partes enviaron estudios científicos a las autoridades esgrimiendo las diferencias o las similitudes (según los intereses de cada parte) entre las dos variedades. Finalmente el gobierno español permitió la etiqueta «yogur pasteurizado» a esta clase de yogur en lugar del antiguo «postre lácteo».
Debido a la reducción del contenido de lactosa en la leche cuando se produce yogur, algunos individuos que presentan
intolerancia a la lactosa pueden disfrutar del yogur sin verse afectados, también para favorecer a estos consumidores se puede hacer una hidrólisis parcial de la lactosa utilizando la enzima lactasa. Nutricionalmente, el yogur es rico en proteínas así como en varias vitaminas del grupo B y minerales esenciales, en cuanto a la grasa puede ser desde magro (menos de o.1%) hasta entero.

Cultivos de yogurt

La fermentación natural o controlada de la leche produce ácido láctico. Existen un gran número de microorganismos que producen ácido láctico, siendo los principales: estreptococos lactis y estreptococos cremoris, que se encuentran en el 90% de los cultivos lácticos. Existen otros microorganismos por lo general heterofermentativos como leuconostoc dextranicum y el leuconostoc citriforme que actúan sobre los citratos de la leche, produciendo compuestos como el diacetilo, ácido acético, ácido propiónico, etc. Estos cultivos se pueden emplear directamente, preparando con ellos el cultivo madre que servirá para la inoculación de la leche, con la cual se preparará el yogurt.

1. OBJETIVOS:

1.1. OBJETIVO GENERAL
Procesar yogurt mediante fermentación láctica, con la aplicación del yogurt natural y demás productos y respectivo procedimiento

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1.2.1. Elaborar el yogurt con los materiales existentes en la casa que sea de menos inversión este producto.
1.2.2. Evaluar la aplicación del acido láctico en el proceso de la elaboración de yogurt
1.2.3. Saber qué efecto los cultivos lácticos en el yogurt elaborado

2. MATERIALES

Leche
Gelatina sin sabor
Cultivo Láctico
Colorantes
Azúcar
Saborizantes
Mermelada
Envases
3. procedimiento








6. DISCUSIONES

El yogurt es alimento lácteo es obtenido mediante la fermentación láctica (bacterias) su textura y su sabor es particular de la lactosa (azúcar común) con el acido láctico para prerparacion, dese requiere la presencia de microorganismo (bacterias)que sean saludables en la leche y sus condiciones debes ser las optimas pero debe estar abajo temeperatura.

La coagulación de la leche se debio a la precipitación de las
proteínas de la leche, y ocurre por el descenso de pH debido a la presencia de ácido láctico. Este proceso es la base para la obtención del yogur. El ácido láctico, dado que otorga acidez al medio, tiene excelentes propiedades conservantes de los alimentos.
los cultivos lácticos es la producción de
ácido láctico a partir de la lactosa, que consecuentemente produce un cambio en el estado de la leche, líquido a gel, debido a que la caseína alcanza un pH de 4.4 a 4.6, llamado punto isoeléctrico (carga neta cero). Este cambio en la acidez produce inhibición de microorganismos indeseables.
Los microorganismos influyen en el proceso de acidificación (disminución de pH), imprescindible para otorgarle al queso sus características propias (textura, sabor y aroma) e impedir el desarrollo de bacterias dañinas,en el yogurt


7. CUESTIONARIO
7.1. Realizar el diagrama de flujo de la elaboración del yogurt


7.2. Porque se debe mantener la leche con el cultivo a la temperatura 40-450C

Leche con el cultivo con Se debe mantener a ser temperatura para que se desarrolle los microorganismo y así obtenemos la leche que contenga 600dornic

7.3. Indique los tipos de yogurt según su clasificación

Normas legales existentes
Se basan principalmente en su composición química: %s de grasa, de extracto seco magro (ESM) y de extracto seco total(ES).
De acuerdo a FAO/WHO (1973), el yogurt se denomina:
a) entero (más de 3% de grasa);
b) medio o semidesgrasado (3,0-0,5) y
c) bajo o desgrasado (0.5 a menos).

Método de producción

La clasificación se basa en el método de elaboración y en la estructura física del coágulo. Tipos:

a) Estático es aquel en el que la incubación o fermentación de la leche se lleva a cabo en el recipiente de venta, con lo que el coágulo característico es una masa continua semisólida.
b) Batido es el que después de fermentada la leche, como un todo, se rompe el coágulo antes de la refrigeración y envasado finales.

c) Llíquido es el batido de viscosidad baja al ser mezclado con agua y con 11% de extracto seco.
Aromas
• La incorporación de aromas al yogurt ha llevado a la aparición de 3 tipos distintos:
• 1) Natural ó blanco ó simple, que es el tradicional con un sabor ácido neutro
• 2) De fruta elaborado adicionando frutas y edulcorantes al natural
• 3) Aromatizado en el que la fruta se sustituye por aromatizantes sintéticos y colorantes.

7.4. Indique la importancia del acido láctico en la elaboración del yogurt

En la elaboración de todos los productos lácteos es esencial la producción de ácido láctico, y el estárter de ácido láctico se emplea con esta finalidad.



8. CONCLUSIONES:

Al proceso del yogurt mediante fermentación láctica, atreves de ciertas bacterias que se desarrolle en la leche utilizando lactosa (azúcar común) que se considero como fuente de de energía a la aplicación del acido láctico, en el proceso del yogurt se produjo un descenso del pH lo cual se considero la base del la elaboración del yogurt.

Se determino que el proceso de fermentación láctica es un proceso aérobico donde se utilizo glucosa par la obtención de energía y como producto de desecho es acido láctico a nivel celular.
El yogurt para qué tenga una apariencia limpia y fresca, aroma y sabor agradable, buena consistencia y viscosidad, no debe existeri la presencia de suero y si lo hay que separarlo. Y hay que añadir la mermemelada para obtener el color característico del sabor adicionado.

9. BIBLIOGRAFÍA:(16/05/2009)

“Yogurt” Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos

· JÖRGENSEN. Alfred. 1959. “Fermentaciones Industriales”. Séptima Edición. Edt. Acribia. Zaragoza – ES. Pág. 323

· SEELEY, Harry W. 1982. “Elaboración del yogurt”. Segunda Edición. Edt. Interoceánica. Madrid – ES. Pág. 150.

Obtenido de "
http://es.wikipedia.org/wiki/Fermentación_láctica"