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Uso de microorganismos vivos en la industria alimentaria

Un microorganismo es un organismo microscópico constituido por una sola célula o agrupación de células. En este grupo se incluyen las bacterias, los hongos (levaduras y hongos filamentosos muy pequeños) y los virus (aunque su estructura es más simple y no llegan a conformar una célula).



Normalmente los microorganismos se asocian con el deterioro de alimentos, aunque por el contrario estos tienen muchas funciones beneficiosas para otros seres vivos y el medio ambiente y el ser humano ha aprendido a aprovecharlos para obtener beneficio. El uso de microorganismos vivos en la tecnología alimentaria se remonta casi a la aparición de la vida humana. Existe una amplia selección de alimentos que resultaría imposible su elaboración sin la ayuda de bacterias y hongos.

Es difícil calcular el número de bacterias y hongos que utilizamos a la hora de obtener los productos elaborados, ya sea en frío o en caliente. En frío se consigue que se aumente la digestibilidad y su capacidad de conservación, utilizando compuestos del alimento crudo con el objetivo de que se creen colonias que fermenten sus azúcares o que por el contrario descompongan la estructura del propio alimento dando texturas fundidas, sabores como el umami o aromas.

Estos microorganismos evitan el crecimiento de otras colonias que afecten a la composición del alimento. En muchos productos los microorganismos llevan a cabo su función durante el proceso de producción, aunque no están presentes sus células vivas en el alimento. Sin embargo, otras veces si están presentes los microorganismos en el producto, como ocurre con la mayoría de productos lácteos.

La biotecnología alimentaria tradicional desde sus inicios ha utilizado microorganismos en las diferentes etapas de la producción del alimento, siendo esenciales para la producción de muchos de ellos como: pan, vino, cerveza y productos lácteos.

USO DE MICROORGANISMOS A ESCALA INDUSTRIAL

A lo largo del tiempo se han seleccionado las mejores cepas de microorganismos y se han desarrollado grandes industrias en base a ellos. Tanto las levaduras como las bacterias deben cumplir varias características para su uso en industria alimentaria:

  • Tamaño de célula pequeño para facilitar el intercambio de sustancias con el entorno, permitiendo una elevada tasa metabólica.
  • Producir la sustancia de interés.
  • Estar disponible en cultivo puro.
  • Ser genéticamente estable.
  • Crecer en cultivos a gran escala.
  • Crecer rápidamente y obtener el producto deseado en un corto periodo de tiempo.
  • No ser patógeno.
  • Medio de cultivo patógeno disponible en grandes cantidades y ser relativamente barato.

LA FERMENTACIÓN

La fermentación es un proceso microbiano a gran escala que se realiza por los microorganismos, tanto en condiciones aerobias (presencia de oxígeno) como anaerobias (ausencia de oxígeno). Genera un producto final ácido láctico (fermentación láctica por bacterias ácido-lácticas) o etanol (fermentación alcohólica por levaduras).

Reacción de fermentación láctica: Glucosa à Ácido láctico + energía + H2O

Reacción de fermentación alcohólica: Glucosa à Etanol + energía + CO2

EL PAN – SACCHAROMYCES CEREVISIAE

La fermentación del pan es la fermentación alcohólica en la que se somete a la glucosa a una reacción anaeróbica parcial, la cual depende de la acción de las levaduras del género Saccharomyces cerevisiae. Estas consumen los carbohidratos de la harina que están disponibles en la masa y son metabolizados dando lugar a (ácidos responsables del aroma y sabor del pan), etanol (se evapora en la cocción en el horno) y gas carbónico (da volumen haciendo que crezca la masa).

En dicha fermentación es muy característico que las moléculas de COqueden atrapadas por una red de gluten que produce unos alveolos en la masa. Otras ventajas que proporciona la levadura natural son: la mejora de la textura y el sabor, dando con ello un valor nutricional y una durabilidad del pan, retrasando el endurecimiento de este. Al estar la masa más hidratada durante la cocción hace que la pérdida de agua sea menor y con ello el impacto de la calidad del producto sea moderado. Además, la levadura protege del deterioro bacteriano y fúngico al producto final.

LEVADURAS EN LA PRODUCCIÓN DE BEBIDAS ALCOHÓLICAS

La producción del alcohol a nivel industrial y las bebidas alcohólicas se lleva a cabo a través de la fermentación a gran escala de las levaduras responsables:

  • Para la producción del vino se fermenta el zumo de uvas. Se utiliza Saccharomyces ellipsoideus.
  • Para la sidra se fermenta el zumo de manzana. Se usan cepas de Saccharomyces cerevisiae como uvarum y S. cerevisiae además de Saccharomyces fragilis (responsable de la producción de pectinasa que tiene un papel sobre el jugo clarificando la sidra).
  • Para la elaboración de la cerveza se fermentan los cereales malteados. Las levaduras que se utilizan se denominan Saccharomyces carlsbergensis y Saccharomyces cerevisiae.

Como se ha podido comprobar, en todos estos procesos se utilizan levaduras del tipo Saccharomyces cerevisiae.

ELABORACIÓN DE QUESO Y YOGUR: BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS

Las bacterias ácido lácticas (BAL) son microorganismos utilizados en la fermentación de los productos lácteos como son el yogur, el queso, kéfir y la mantequilla.

La acción de estas bacterias desencadena un proceso microbiano por el que la lactosa (el azúcar de la leche) se transforma en ácido láctico.  Una vez se va acumulando el ácido láctico, la estructura de las proteínas de la leche se va cuajando, dando el mismo resultado en la textura del producto. Dependiendo de la temperatura y la composición de la leche se aporta unas cualidades diferentes particulares a los diferentes productos.

Los derivados de las bacterias ácido lácticas dan sabores y aromas característicos como el acetaldehído (aroma característico del yogur), diacetilo (sabor de mantequilla a la leche fermentada). El alcohol y el CO2 producidos dan esponjosidad y frescura a yogures líquidos. Por otra parte, eliminando suero o añadiendo sabores se puede dar una variada gama de productos.

En la elaboración del yogur se emplean bacterias, la Streptococcus thermophilus y la Lactobacillus bulgaricus, estas interaccionan entre sí reduciendo en gran medida el tiempo de fermentación y dando ventajas en las cualidades organolépticas que distinguen de los productos fermentados mediante una sola cepa de bacteria.

En la elaboración de queso se utilizan gran variedad de bacterias según el sabor, la textura y el color característico que pretendamos encontrar. Para el queso cheddar se utilizan las bacterias S. lactis y/o S. cremoris. A la hora de elaborar quesos madurados por hongos se usan:

  • Penicillium camerberti à para queso camembert
  • Penicillium glaucum à para queso gorgonzola
  • Penicillium roqueforti à para queso roquefort

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