Beneficios de los microorganismos-2
En la industria se hacen a gran escala procesos en muchos casos conocidos desde la antigüedad. A lo largo de la historia, se han podido aislar y conocer con detalle la mayoría de los procesos relacionados con la transformación de los alimentos debido a los microorganismos, la industria alimentaria impulsa hoy en día la investigación sobre cepas de microorganismos que mejoren la rentabilidad de los procesos.
Por ejemplo, muchas universidades utilizan la ingeniería genética para crear levaduras que tengan más tolerancia frente al alcohol que producen, de manera que puedan seguir fermentando a concentraciones de alcohol a los que hoy en día mueren por su efecto tóxico.
Hay dos grandes grupos de microorganismos utilizados en la producción de alimentos:
Beneficios de los microorganismos –BACTERIAS LÁCTICAS
Pueden ser cocos o bacilos, todas son capaces de producir ácido láctico. No forman esporas, son inmóviles. Su hábitat natural es la leche y son también parte de la flora normal de boca e intestino.
Tienen muchos requerimientos nutricionales (poca capacidad biosintética), crecen a pH ácido, la mayoría por debajo de 5 o incluso 4. Cuando crecen en la leche, bajan su pH, esto sirve para inhibir el crecimiento de putrefactores y patógenos.
Algunos de los géneros de bacterias lácticas son:
- Carnobacterium (2)
- Lactococcus (1)
- Lactobacillus(2*)
- Lactosphaera (2)
- Leuconostoc (2)
- Oenococcus (2)
- Pediococcus (1)
- Streptococcus (1)
- Vagococcus (1)
- Weissella (2)
(1): géneros homofermentadores
(2): géneros heterofermentadores
(2*): género con algunas especies heterofermentadoras
Las bacterias lácticas se utilizan para producir queso, yogur, charcutería, vegetales fermentados y algunos vinos (fermentación maloláctica).
Beneficios de los microorganismos-HONGOS
Levaduras: Fam. Saccharomyces, Kluyveromyces, Zygosacharomyces, Torulaspora, Candida.
Sacharomyces cerevisiae es el más conocido. Se utiliza para producir pan, cerveza, vino, sidra, etc. También es uno de los microorganismos que forman el Kefir (Saccharomyces kefir).
Beneficios de los microorganismos LEVADURA: Saccharomyces cerevisiae
De los hongos filamentosos más utilizados están algunos de los del género Penicillium. Antes de depositar los quesos en las cámaras de curación, se inoculan (se les añaden) una o varias especies de microorganismos para obtener el producto final. Ej. con esporas de Penicillim camemberti se elabora el queso camembert.
Todo proceso industrial parte de un proceso a escala de laboratorio, en el que se comprueban todos los parámetros implicados, así como la cantidad y calidad del producto obtenido. Una vez obtenido un resultado satisfactorio, se procede al escalado.
Es decir, ajustar todo el proceso a la escala industrial. Parámetros como la cantidad de oxígeno, la agitación, etc, suelen requerir mucho tiempo y esfuerzo para su optimización a gran escala. Si la producción es muy grande se hace un escalado intermedio.
Laboratorio (5-10L), escalado piloto (300-3.000L). fermentador industrial ej. 7.000L
Los fermentadores más grandes son de 500.000L.
Los alimentos no son los únicos productos finales de interés que producen los microorganismos. Gracias a la microbiología industrial se obtienen productos como antibióticos, enzimas de todo tipo, vitaminas, aminoácidos, nucleótidos, etanol, glicerol, espesantes alimentarios (dextranos, xantanos), hormonas…
PRODUCTOS ALIMENTICIOS
La mayoría de los procesos industriales que conllevan la producción de alimentos son versiones homogéneas, mucho más constantes de fermentaciones tradicionales.
En algunos de ellos se ha sustituido el papel del microorganismo añadiendo sustancias químicas o procesos físicos, pero en la mayoría simplemente se ha preferido aislar la especie más eficiente.
Para todo proceso de fermentación microbiana se necesita la adición de un “cultivo iniciador”. Los cultivos iniciadores pueden estar formados por una cepa única o por cepas mixtas.
Mantequilla
La mantequilla se obtiene inoculando la nata con un cultivo iniciador láctico (Lactococcus lactis entre otros) y manteniéndolo hasta alcanzar el valor de acidez deseado. La nata acidificada es batida para producir mantequilla, que se lava, se le añade sal y se envasa.
Yogur
En los últimos años se ha mantenido una batalla legal por la denominación “yogur”. Hoy en día se establece que yogur es el producto de leche fermentada con 2 bacterias lácticas: Streptococcus salivaris thermophilus y Lactobacillus delbrueckii bulgaricus en proporción 1:1 (unas. 109ufc/ml), y que no haya sufrido tratamiento térmico posterior que pueda matar dichas bacterias.
Actualmente hay en el mercado una variedad de productos que derivan del yogur, pero que son sometidos después a una pasteurización que destruye los microorganismos presentes en el yogur, esto permite que el almacenamiento no requiera temperaturas de refrigeración, y aumentar considerablemente la vida útil del alimento.
Estos productos lácteos se denominan “yogures pasteurizados después de la fermentación”. La industria tradicional del yogur no está de acuerdo con esta denominación ya que induce a error al consumidor, que entiende que se trata del mismo producto y que le reporta los mismos beneficios, tanto la industria tradicional como numerosas asociaciones de consumidores han presentado alegaciones a la legislación actual para que se retire esta denominación.
Para la OCU, «yogur pasterizado después de la fermentación» es una denominación incorrecta ya que asigna el término «yogur» a un producto que ya no tiene las características propias del yogur, que es diferente y en el que además se utilizan espesantes (como almidones y carragenanos) y no contiene bacterias vivas.
Además, sus características organolépticas y sus propiedades fisiológicas son muy diferentes del verdadero yogur. Finalmente, y por todo ello, la inclusión de la palabra «yogur» en la denominación induce o puede inducir a error en el consumidor.
«Los “yogures” que utilizan otras bacterias fermentadoras diferentes de las dos mencionadas tampoco se denominan “yogures”, aunque estos si tienen las mismas o con frecuencia mejores propiedades para la salud, son los “postres lácteos con fermentos lácticos” o “leche fermentada con”, que a menudo crean marcas como los “bio” o “actimel” de danone.
Elaboración del Yogur:
- La leche pasa por un proceso de pasteurización.
- Inoculación de las cepas de bacterias ( thermophilus y L. bulgaricus)
- Se mezclan bien, y se deja fermentar 2-3h a 42ºC.
- La fermentación se detiene cuando la concentración de ácido láctico es del 1%, bajando la temperatura.
- Se guardan a 2-3ºC.
Una vez elaborado dura unos 24 días por debajo de 8ºC, a esta temperatura se detiene la actividad de las bacterias lácticas en general, pero no de todas, por lo que sigue degradándose lactosa a ácido láctico, también hay proteólisis (se rompen proteínas) de la cuajada y da sabor amargo.
Características de interés (líneas de investigación):
- Producción de acetaldehído (que proporciona olor característico al yogur).
- Producción de polisacáridos extracelulares, que dan yogures más cremosos.
- Resistencia a fagos, que pueden producir grandes pérdidas para la industria.
Alteraciones microbiológicas del yogur:
Sólo las levaduras y hongos las producen, por sobrevivir en ese pH ácido, las contaminaciones pueden ser antes o durante el envasado. Antes del envasado se producen con más frecuencia en yogures con trozos de frutas que contienen ya las levaduras y/o hongos.
En la siguiente lista se detallan algunos de los alimentos fermentados del mundo.
Aunque no se especifican también carnes y pescados fermentados se han consumido en todo el mundo desde la antigüedad.
Productos cárnicos fermentados: embutidos secos (salami), semisecos (mortadela), se elaboran con fermentos lácticos y con frecuencia para ampliar la variedad y el sabor hongos y levaduras.
Productos de pescado fermentados: están muy extendidos en las zonas de Asia donde las procedencias marinas aportan más proteína a la dieta que en el mundo occidental.
Las salsas de pescado son productos populares en el sudeste asiático. En las pastas de pescado parece que el papel de los microorganismos fermentadores es secundario. (al igual que en el jamón serrano).
Otros productos obtenidos por microbiología industrial:
SCP (Single Cell Protein)
Con el fin de que las generaciones futuras estén alimentadas adecuadamente, es imperativo encontrar nuevas fuentes de alimentos. Toda fuente de alimentos que sea completa desde el punto de vista nutritivo y que requiera un mínimo de terreno, de tiempo y de coste, es altamente deseable.
Además de cumplir estos criterios, la SCP se puede obtener de varios materiales de desecho. Entre las ventajas generales de la SCP sobre las fuentes animales y vegetales de proteínas, están las siguientes:
Los microorganismos tienen un tiempo de generación muy corto y de este modo pueden proporcionar un aumento rápido de masa.
Los microorganismos pueden ser modificados genéticamente con facilidad con el fin de obtener células que den resultados deseables.
El contenido de proteína es elevado.
La producción de SCP se puede vasar en materias primas fácilmente disponibles en grandes cantidades.
Organismos y sustratos de las fermentaciones:
Como fuentes de SCP se han estudiado un gran número de algas, levaduras, bacterias y mohos. Entre los géneros y especies con mayores expectativas están los siguientes:
- Algas (ej. Chlorella spp.)
- Levaduras (ej. Saccharomyces spp.)
- Hongos filamentosos (ej. Penicillium spp.)
- Bacterias (ej. Spirulina máxima.)
De estos grupos, las levaduras han sido con mucho los que más se han estudiado y utilizado.
La elección de un determinado tipo de microorganismo está determinada en gran parte, por el tipo de sustrato o material de desecho en cuestión. La cianobacteria Spirulina máxima crece en aguas superficiales con un elevado contenido en bicarbonato a temperatura de 30ºC y pH comprendido entre 8,5 y 11.
Se puede obtener de las aguas de estanques y se puede desecar para utilizarla como alimento. No obstante, el uso generalizado de estas células como alimento resulta práctico sólo en lugares donde existe luz solar la mayor parte del año.
Las bacterias, levaduras y mohos se pueden cultivar sobre una gran variedad de materiales, entre los que se incluyen los residuos de la elaboración de alimentos (suero del queso, residuos de industrias cerveceras, cafeteras,.), e incluso residuos industriales como las aguas con sulfuro de las industrias papeleras o los residuos de celulosa (incluido el orujo, o la paja de la cebada).
Valor nutritivo e inocuidad de la SCP
Los análisis químicos de los microorganismos evaluados en cuanto a SCP revelan que, por su contenido y tipo de aminoácidos, son equiparables a los alimentos de origen vegetal y animal, con la posible excepción de la metionina cuyo contenido es más bajo en algunas fuentes de SCP.
Además de proteínas, los microorganismos contienen porcentajes adecuados de hidratos de carbono, lípidos y sales minerales y son excelentes fuentes de vitaminas del grupo B.
El contenido de grasas es variable en los distintos microorganismos, siendo las algas los microorganismos que tienen los porcentajes más elevados, mientras que las bacterias contienen los porcentajes más bajos.
Los estudios realizados alimentando personas con productos de SCP han tenido menos éxito que los obtenidos en ratas, la excepción son los productos a base de células de levaduras. Como consecuencia del consumo de SCP de algas o de bacterias, los trastornos intestinales son afecciones corrientes.
El elevado contenido de ácidos nucleicos de la SCP origina la formación de cálculos renales o produce gota. (en peso seco, las algas contienen un 3-8%; las levaduras un 6-12 y las bacterias un 8-16%.
La ingesta diaria recomendada es de 2g). Los problemas son causados por la acumulación de ácido úrico, que es muy poco soluble en plasma. Este problema puede solucionarse en buena medida, ya que se puede reducir el contenido en estos compuestos a <2%, por ejemplo, por precipitación.
Mediante microbiología industrial también se obtienen beneficios de los microorganismos como:
Antibióticos, dextranos, esteroides, vitamina C, insecticidas (son más específicos contra el insecto, no son tóxicos para el hombre), vacunas sintéticas, etc.
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Referencias:
- https://www.ecdc.europa.eu/en/microbiology
- Apuntes de microbiología personales
- https://wikipedia.org
- http://www.stainlesssteel-mixingtanks.com/sale-10736165-304-316-316l-stainless-steel-milk-tank-yogurt-fermentation-tank-kq-3000l-kq-5000l.html
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