Sin título de diapositiva - Associació Sabadell Universitat

QUARTA EDICIÓ DE SABADELL UNIVERSITAT
DEL 4 A L 8 DE JULIOL DE 2005
Tecnologia de les llets fermentades
S7. El paper de l’alimentació al llarg de la història
José Antonio Mateos, doctor en farmàcia
Sabadell, juliol de 2005
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
Historia
• Citas bíblicas
• Relieve sumerio en piedra año
2900 - 2400 a.c.
• Elia Metchnikoff (1908) sugiere
que los pueblos alimentados con
leches fermentadas viven más
Fuen el primero en establecer la
relación tradición - ciencia
Estableció las bases de la
microbiología positiva
GRAVADOS
SUMERIOS
1. Introducción
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
las excepciones indicadas en la misma.
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
4. Tratamiento de la leche
5. Bioquímica de la textura
6. Elaboración de yogur y leches fermentadas
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
2. Bacterias lácticas y otros microorganismos.
Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica
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
2. Bacterias lácticas y otros microorganismos.
Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica
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
2. Bacterias lácticas y otros microorganismos.
Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica
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
2. Bacterias lácticas y otros microorganismos.
Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica
L. bulgaricus
Photograph 1: CIRDC + INRA Versailles
Plate 1: Lactobacillus casei strain DN114-001 (electron micrograph)
L. casei
L. acidophilus
S. thermophilus
Bifidobacterium
Bifidobacterium
levaduras
kefir
2. Bacterias lácticas y otros microorganismos.
Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica
TIPOS DE FERMENTACION
GENERO
TIPO DE
PRODUCTO
FERMENTACION PRINCIPAL
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 : CO2
L, D, DL
Leuconostoc
HETERO
Lactato : Acetato : CO2
D
Bifidobacterium
HETERO
Lactato : Acetato
L
Lactobacillus
Obligatoriamente homo
Facultativamente hetero
Obligatorimente hetero
En caso de fermentación de pentosas, Kandler 1983
ISOMERO
DE
LACTATO
2. Bacterias lácticas y otros microorganismos.
Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica
FERMENTACIÓN DE LAS HEXOSAS. PRINCIPALES VIAS (Kandler 1983)
GLUCOSA
FRUCTOSA 1,6 -P
Aldolasa
FRUCTOSA 6 -P
Acetil-P
GLUCOSA 6 -P
+ Eritrosa 4-P
Fosfocetolasa
Triosa 3-P
ADP
Gluconato 6 - P
Xilulosa 5-P + CO2
Acetil-P + Triosa 3-P
ATP
Piruvato
Acetil-P
ADP
Piruvato
+
ADP
Triosa 3-P
Piruvato
ATP
Lactato
Acetato
3 : 2 Lactato
Bifidus pathway
Glicolisis
HOMOFERMENTACIÓN
ATP
Acetato (etanol) Lactato
6-P Gluconate pathway
Vías de la fosfocetolasa
HETEROFERMENTACIÓN
2. Bacterias lácticas y otros microorganismos.
Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica
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
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
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
•
3. Preparación y utilización de cultivos iniciadores o “starters”.
Características
STARTERS TERMOFILOS. CASO ESTUDIO: EL YOGUR
SIMBIOSIS BACTERIANA
3. Preparación y utilización de cultivos iniciadores o “starters”.
Características
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
Proteolisis y tratamiento térmico son importantes para crecimiento microbiano
3. Preparación y utilización de cultivos iniciadores o “starters”.
Características
STARTERS de KEFIR Y KOUMIS
TIPOS DE FERMENTACIONES
1. Láctica
⇒ Acido láctico
2. Alcohólica
⇒ Alcohol + CO2
3. Acética
⇒ 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
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
4. Tratamiento de la leche
4. Tratamiento de la leche
4. Tratamiento de la leche
4. Tratamiento de la leche
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
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
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
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
6. Elaboración de yogur y leches fermentadas