10.1. Microorganismos en la industria alimentaria.pptx

8/12/2019 10.1. Microorganismos en la industria alimentaria.pptx

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C O M P O N E N T E S D E L G R U P O : D A N I E L C O R R A L F E R N N D E Z

R A L H E R R A N Z E S C O B A R

D A V I D M A R T N E Z R A P O S O R I B A G O R D A

D A N I E L M A R T N E Z - S A N T O S M O R E N O

V C T O R D E L R O D E L G A D OR O B E R T O R O D R I G O A L O N S O

A L E J A N D R O S A N T O S C A R B A L L E S

I S A B E L V A Z F E R N N D E Z

10.1. Microorganismos utilizadosen la industria alimentaria

Fundamentos de Biotecnologa

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ndice

1. CONCEPTO DE FERMENTACIN

2. MICROORGANISMOS INVOLUCRADOS.

3. ALIMENTOS ELABORADOS MEDIANTEFERMENTACIN.

4. BIBLIOGRAFA

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CONCEPTO DEFERMENTACIN

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La fermentacin

Proceso catablico y en ausencia de oxgeno en elcual rompemos molculas orgnicas para producirenerga y compuestos orgnicos ms sencillos comodesecho. Estos productos orgnicos son los quedeterminan el tipo de fermentacin. Cuatro tiposprincipales: Fermentacin actica: cido actico

Fermentacin lctica: cido lctico Fermentacin alcohlica: etanol

Fermentacin butrica: cido butanoico

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HISTORIA

Se cree que la fermentacin del vino se practicaba hace100 siglos.

Los qumicos desconocan que la materia viva formaseparte de estos procesos.

Blondeau(1847) fue el primero en manifestar laclasificacin de las fermentaciones en base al hongoque las provocaba.

Louis Pasteur enuncio que el azcar en ausencia de airefermentaba en etanol y CO2

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Factores que intervienen en el crecimientomicrobiano.

1. pH, cada microorganismo tiene un rango optimo depH.

Microorganismo Rango optimo

Bacterias 6 - 8

Levaduras 4,5 - 6

Hongos 3,5 - 4

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2. Potencial redox

En estas reaccin el agente que va aceptar los electrones serun compuesto endgeno (NADH, Nicotinamida AdeninaDinucletido + Hidrgeno).

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3. Actividad acuosa

Es la relacin entre la presin de vapor del alimento y la presin devapor del agua pura a la misma temperatura, esto hace referencia ala humedad del alimento.

Este dato nos proporciona una informacin valiosa en cuanto a lacapacidad de conservacin y propagacin microbiana.

Este valor tiene que estar entorno a 1.

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4. Temperatura

Clasificacin R. Temperaturas C EJEMPLO

Psicrofilos 15-18 Polaromonas vacuolata

Mesofilos 25-40 Eubacterias

Termofilos 50-70 Procariotas

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MICROORGANISMOS

INVOLUCRADOS

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Saccharomyces cerevisiae

Formas variadas (esfrica,elipsoidal, cilndrica)

Crecimiento favorecido por

VITAMINAS.

Capacidad para produciralcoholes.

Capacidad en fermentacin de azcares.

Involucrada en fermentacin de pan, cerveza y vino.

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Leuconostoc

Bacterias del cidolctico

Forma de coco ovoide

Heterofermentativas.

Produccin de VINO,QUESOS

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Pediococcus

Bacterias del cidolctico

Homofermentativas Gram-positivas

Utilizada en conservacinEnsilado.

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Estreptococcus

Homofermentativa

Diversidad de hbitats yactividades.

Variedades:EnterococcusyLactococcus.

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Enterococcus

Bacterias del cido lctico.

Organismo facultativo aerobio.

Presentes en el intestinohumano: E. faecalis y E.

faecium.

Fermentacin de glucosa sinproducir CO2

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Lactococcus

Bacterias del cido lctico.

Gran importancia en laindustria lechera (quesos yyogures).

Composicin DNAsimilar a las demsbacterias lcticas.

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Escherichia

Caractersticas de animales desangre caliente.

Funcin en el intestino(vitamina K)

Organismo anaerobio

facultativo.

Fermentan glucosa y lactosa.

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ALIMENTOS

ELABORADOSMEDIANTE

FERMENTACIN3


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Tipos de fermentacin.

FERMENTACIN PTRIDA:

Factores intrnsecos. pH. Contenido de humedad. Actividad o disponibilidad de agua. Potencial rdox. Estructura del alimento. Nutrientes disponibles.

Posible presencia de agentes antimicrobianos naturales.

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Sustrato Procesos qumicos Productos y efectos tpicos

Pectina Pectinolsis

Metanol, cidos urnicos

(prdida de la estructura de lafruta, podredumbres blandas

Protenas Protelisis, desaminacin

Aminocidos, pptidos,

aminas, sulfuros, amonaco,

indol (amargor, acidez, mal

olor, viscosidad)

Carbohidratos Hidrlisis, fermentacionescidos orgnicos, CO2,

alcoholes mixtos (acidez,

agriado)

LpidosHidrlisis, degradacin de

cidos grasos

Glicerol y cidos grasos

mixtos (ranciedad, amargor)

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Factores extrnsecos. Temperatura.

Humedad relativa.

Gases (atmsfera). Tipos y nmero de microorganismos en el alimento.

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Hay 4 productos de desechoen las etapas anaerobias:

-Etanol

-2,3 butanodiol

-Glicerina

-cido lctico

Presenta 2 etapas lagluclisis:

-Etapa preparatoria:se obtiene gliceraldehdo-3-

fosfato gastando energa-Etapa final: se obtiene unode los productosanteriormente mencionadospara obtener energa.

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Presenta 5 etapas principales:

Su objetivo es obtener 2 molculas de gliceraldehdo-3-fosfato

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-Adicin de un fosfato en el carbono 6dando lugar a la glucosa-6-fosfato

-Catalizada por la hexoquinasa

-Isomerizacin de lacetona del carbono 1 alcarbono 2, pasando elhidroxilo al carbono 1

-Catalizada por la

fosfoglucoisomerasa

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-En esta reaccin vemos como seadiciona al carbono 1 un fosfato quesustituye al hidroxilo, produciendo1,6 fructosa difosfato.

-Cataliza la reaccin el enzimafosfofructoquinasa-1.

-Se produce la rotura de la fructosa-1,6difosfato generando dihidroxiacetona-fosfatoy gliceraldehdo-3-fosfato

-La reaccin es catalizada por el enzimafructosa 1,6 difosfato aldosasa

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-Isomerizacin de la dihidroxiacetona

fosfato al gliceraldehdo-3-fosfato

-Catalizada por triosa fosfato isomerasa

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-Consta de 5 etapas en las que se obtendr piruvirato

-Se ganarn 2 molculas de ATP

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-Adicin de un grupo fosfato alaldehdo

-Catalizada por el gliceraldehido-3-Fosfato

-Inhibidor irreversible (yodoacetato)

-Obtencin de ATP por la eliminacindel grupo fosfato del aldehdo, dejandoun grupo carboxilo

-Catalizado por el fosfoglicerato quinasa

-Reacciona con arsnico sin formacinde ATP

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-Isomerizacin del fosfato delcarbono 3 al 2, pasando el hidroxiloa la posicin 3

-Catalizada por el fosfoglicerato

mutasa

-Deshidratacin de la molculaeliminando agua del hidroxilo

-Catalizada por la enolasa

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-Obtencin de ATP eliminando el fosfato restante, produciendo enolpiruvirato

-Catalizada por el piruviratocinasa

-Presenta tautomera, transformando el enolpiruvirato en cetopiruvirato

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-Produccin de etanol a partir de piruvirato, regenerando el NAD+

-La primera reaccin la cataliza el piruvirato quinasa produciendo acetaldehdo

-La segunda regenera el NAD+ reduciendo el acetaldehdo a etanol, siendocatalizada por el alcohol deshidrogenasa

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-Para regenerar el NAD+ se reduce directamente el hidrxido del piruviratogenerando cido lctico.

-La cataliza la deshidrogenasa lctica.

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En esta fermentacin se regenera el NAD+ oxidando aerobiamente el etanolresultante de la fermentacin alcohlica. El NADH producido se puede emplearpara el catabolismo aerobio de la glucosa, lo cual es un aadido.

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Genera cido butanoico a partir del piruvirato. Esta fermentacin la genera lasbacterias del gnero Clostridium.

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El chocolate

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Importancia de una buena fermentacin.

Granos bienfermentados

Granos mal

fermentados

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Mtodos de fermentacin:

- En cajas - En cajones

- En montones40


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-Fermentacin alcohlica.

-Fermentacin acido lctica.

-Fermentacin actica.

-Fermentacin butrica.

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Microorganismos involucrados

-Levaduras: (Saccharomyces cerevisae). Hongosunicelulares que metabolizan los azcares de lapulpa dando lugar a etanol.

Saccharomyces cerevisae

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-Bacterias lcticas (LactobacillusyStreptococcus): se activan por accin del etanoly dan lugar a acido lctico.

Lactobacillus Streptococcus

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-Bacterias etanoicas (AcetobacteryGluconobacter): producen cido actico poroxidacin del etanol.

Acetobacter Gluconobacter

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- Hongos, mohos comoAspergillus, Penicilliumy Mucor, que producen compuestos queproducen ciertos olores y sabores desagradablesen el cacao.

Aspergillus Penicillium

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Evolucin de los microorganismos en la


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Evolucin de los microorganismos en lafermentacin.

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Composicin de la pulpa antes y despus de la


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Composicin de la pulpa antes y despus de lafermentacin

Composicin de la pulpa

Antes de lafermentacin

Despus de lafermentacin

Sacarosa 12% 0%cido ctrico 1-3 % 0,5%

Pectina 1-1,5 % 0 %

pH

3,7 %

6,5%

Etanol 0 % 0,5%

cido actico 0 % 1,6%

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DERIVADOS DE LA SOJA

Sustrato Producto FinalMicroorganismos

implicadosPas originario

Soja y trigo Shoyu (salsa de soja)Aspergillus oryzae,

bacterias, levadurasMalasia,China

Soja Sufu Actinomucor elegans China

Soja Hamma natto Aspergillus oryzae Japn

Soja TaucoA.Oryzae, bacterias,

levadurasIndonesia

Soja KochuyangBacillus, Aspergillus,

Rhizopus, levadurasCorea

Soja Tau-si Aspergillus oryzae Filipinas

Soja y arroz MisoA.Oryzae,

Saccharomyces rouxiiChina yJapn

Soja negra Ketyap Aspergillus oryzae Indonesia

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Tostado y trituracindel trigo

Remojo (10 h) de lashabas de soja y

trituracin

Coccin

Cultivo iniciador:Aspergillus oryzae,A. sojae, A. tamari

Mezclar e incubar

KOJI + NaCl

MoromiFermentaciones

lctica y alcohlica

Maduracin oenvejecimiento

Prensado

Pasteurizado

SALSA DE SOJA

Salsa de soja

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Sufu Inmersin en agua,molturacin y coccin delas semillas

Filtracin

Bebida de extracto desoja

Prensado

Cuajada o TofuCorte y calentamiento

Siembra(Actinomucor elegans)

Salazonado

Sufu

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Miso (soja + arroz)

Preparacin del arroz y lassemillas de soja

Cultivo dePed. Halophilus,Sacch. Rouxii, Torulopsis sp,

Str. faecalis

Mezcla

Envejecimiento o maduracin

Pasteurizacin

Producto final (Miso)

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BEBIDAS ALCOHLICAS

Proceso de elaboracin de lacerveza:

1) Materias primas y preparacin de la malta.

Materia primaconsistente encereales

malteados

Humidificacin :10%-50%(p/p)% en

H2O.415 C - 21 C

Germinacin delgrano.

Secado de la malta:Se inhibe el crecimiento

microbiano.Se interrumpen los procesos

respiratorios de la germinacin.

Cuando se alcanza el grado demodificacin requerido:

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BEBIDAS ALCOHLICAS

2) Maceracin y filtracin:

Materias primasmaceradas se tratan

con agua.

Los carbohidratos necesariospara la fermentacin sesolubilizan, hidrolizan

enzimticamente y se extraendel cereal.

Sistemas de macerado:Infusin.Coccin.

Combinacin entre

ambos.

Sistema de

maceracinpor infusin

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BEBIDAS ALCOHLICAS

3) Separacin del mosto:

Una vez macerado elproducto se hierve

con objeto deconseguir:

La inactivacin delos enzimas.

La esterilizacin delmosto.

Generacin dearomas y sabores por

caramelizacin deazcares y oxidacin

de taninos.

Precipitacin deprotenas.

Destilacin devoltiles.

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BEBIDAS ALCOHLICAS

4) Fermentacin del mosto:

La velocidad de fermentacin depender dela cantidad de levaduras inoculadas.

El mosto ha sufrido un proceso deaireacin previo para favorecer la sntesisde cidos grasos y esteroles.

Los azcares fermentables quenormalmente constituyen el 70-80% de los

carbohidratos del mosto se convierten enetanol durante la fermentacin.

El pH disminuyeaproximadamente una unidad apartir del valor inicial de 5,2.Esto se debe fundamentalmentea la presencia del cido acticomotivada por la fermentacindel acetaldehdo.

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BEBIDAS ALCOHLICAS

4) Fermentacin del mosto:

La temperatura tiende aaumentar a medida que avanzala fermentacin y cundo sealcanza el mximo puede ser

necesario enfriar.

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BEBIDAS ALCOHLICAS

4) Acondicionamiento final:

Fermentacin secundaria.

Se produce CO2 que ayuda apurgar la cerveza de oxgeno,

cido sulfhdrico y decompuestos voltiles no

deseados.

Aditivos para ajustar elaroma, el sabor o el colorde la bebida.

Eliminacin de residuospor floculacin,

centrifugacin o filtracin.

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BEBIDAS ALCOHLICAS

Proceso de elaboracin delWhisky:

1) Materias primas y maceracin.

Materia primaconsistente en

unacombinacinde cereales

malteados y nomalteados.

Adicin deAmilglucosidasa,

optimiza lafermentabilidad

del mosto.

Proceso demaduracin

similar al de lacerveza.

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BEBIDAS ALCOHLICAS

3) Destilacin y maduracin del Whisky:

Objetivo de ladestilacin:Extraer los

compuestos conlos aromasdeseados.

Generar nuevosaromas debido alas reacciones del

proceso.

Maduracin:El destilado se

almacena enbarricas deroble, donde

extrae y oxidaalgunos

componentes de

la madera.

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BEBIDAS ALCOHLICAS

2) Fermentacin del mosto y almacenado del vino.

Durante lafermentacin latemperatura va

ascendiendo pero

no debemos dejarque supere los37 C para no

matar laslevaduras.

Cuando finaliza lafermentacin, se

obtiene unaconcentracin de

etanol del 8 al 15%en volumen

El vino sesepara de laslevaduras se

clarifica y sealmacena.

El vino se dejaenvejecer en

tanques, dondesufrir

reacciones deesterificacin y

oxidacin.

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EL QUESO

Proceso de elaboracin delqueso:

Etapas generales del proceso:

Tratamientoprevio de laleche:

Reduccin dela actividad

microbiana porpasteurizacin.

Coagulacin:se consigue

generalmentemediante elproceso

combinado dela reduccin

del pH y de laaccin de

enzimas.

La acidezreduce la

solubilidad delas casenas amedida que el

pH seaproxima a 4,6,

su pI.

La Acidificacin selleva a cabomediante cultivos

lcticos:LactosaAc.Actico

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Q SO


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EL QUESO

Es aconsejableemplear leche

con un bajorecuento

bacteriano.

A nivel general:

Evitar excesiva

produccin degas y desarrollo

de aromasdesagradables.

Las diferenciasentre unos

quesos y otrosradican en losdistintos

microorganismosempleados parala fermentacin.

Proponibacteriuum(queso suizo)

Penicillium roqueforti(azul)

3

PRODUCTOS CRNICOS


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PRODUCTOS CRNICOS

Proceso de elaboracin deproductos crnicos fermentados:

Generalidades del proceso:

Lafermentacinmicrobianaempleada

contribuye aalcanzar un pHcido.

El objetivo es

controlar losstaphylococcus

carnosus.

El pH del

producto debeser inferior a

5,3.

Contribuye a laestabilidad y alargala vida del producto.

Facilita la eliminacin de la humedad.Genera aromas caractersticos.

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VINAGRE


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VINAGRE

Proceso de elaboracindel vinagre:

Generalidades del proceso:

El objetivo esobtener unadisolucin

acuosa rica encido actico.

Oxidacin del

etanol departida,

bajo accin dela alcohol

deshidrogenasa

Acetaldehdo.El Acetaldehdo

hidratado reaccionamediante la accinde la acetaldehdodeshidrogenasa.

cido actico.

C2H5OHCH3CHO +H2O CH2CH(OH)2CH3COOH + H2O

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P d i d l d


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Produccin de levaduras

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P d i d l d


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- Se utilizan fermentadores aireados con un volumende entre 40 y 200 litros.

- Medio: melazas constituidas por grandes cantidadesde azcar, y en menor proporcin aminocidos,minerales y vitaminas. Se aade cido fosfrico comofuente de fsforo y sulfato amnico que aportarazufre y nitrgeno.

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P d i d l d


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- Las melazas se aadenprogresivamente paraevitar la fermentacin ymaximizar la produccinde levadura.

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P d t


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Productos

La levadura secomercializa como: Pastillas de levadura

prensada (panadera)

Levadura desecada activa(panadera)

Levadura alimenticia enpolvo (suplementoalimenticio)

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F b i i d l


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Fabricacin del pan

Pan: alimento complejo muy antiguo. Alto valornutritivo en trminos energticos y de protenas.

Ingredientes del pan: Harina (generalmente de trigo)

Agua

Levadura

Sacarosa

Sal

Grasas especficas

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Et


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Etapas

La fabricacin del pan consta de las siguientesetapas: Amasado

Fermentacin

Coccin

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Amasado


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Amasado

- Funciones del amasado: Mezclar e hidratar los ingredientes

Producir la masa panaria

Aireacin de la masa Puntos de nucleacin del CO2 Oxigenacin para ayudar al esponjamiento

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Amasado


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Amasado

- Tienen lugar en amasadoras, equipos de agitacinque deben asegurar la mezcla y la formacin de laestructura.

- Temperatura de 30C 1C. La temperatura secontrola con el agua aportada. La actividad de laslevaduras en la fermentacin depende crticamente deesta temperatura.

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Fermentacin


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Fermentacin

Incubado de la masa a 25 - 35C para impulsar la fermentacin de losazcares de la masa por lasS. cerevisiaeformando alcohol y dixido decarbono, cuyas burbujas quedan atrapadas en la masa.

Como resultado de la fermentacin se produce el hinchamiento de lamasa, la modificacin de la estructura del gluten, el desarrollo de una

textura ligera y esponjosa y la aparicin del aroma y sabor de pan.

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BIBLIOGRAFA


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BIBLIOGRAFA

La Ciencia del Chocolate. Stephen T. Beckett. Editorial Acribia,2008. ISBN: 978-84-200-0963-6The Microbiology of ChocolateChristine L. Case, Ed.D. BiologyProfessor Skyline College

La Salud y la Soja. Instituto Toms Pascal. Editorial Edimsa, 2007.ISBN: 84-7714-251-3Biotecnologa de la Fermentacin. Owen P. Ward. Editorial Acribia,1989. ISBN: 84-200-0706-4Microbiologa. Prescott, Harley, Klein. Ed. McGraw-Hill.Obtencin y caracterizacin de cepas autctonas de levaduras para

la elaboracin estandarizada de vinos de calidad. Jose AntonioRegodn MateosBioqumica de los procesos metablicos. Virginia Melo, VirginiaMelo Ruiz, Oscar Cuamatzi.

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