Bacterias Acticas

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERIA QUMICA E INDUSTRIAS ALIMENTARIASESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUMICA

DOCENTE: Dr. CARREO FARFAN CARMEN INTEGRANTES:ALLENDE LIMO GUSTAVO FARROAN ESPINOZA ROGER GALVEZ SIMES KAREN TICLIAHUNCA FLORES ANGEL CURSO : MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL

Bacterias Acticas

I. INTRODUCCINLa actividad de las bacterias acticas se conoce desde hace siglos por la produccin de vinagre, la acetificacin de bebidas alcohlicas y el deterioro de frutos. Estos organismos han sido de las primeras bacterias estudiadas que no son de importancia mdica y a la fecha se conoce realmente poco de su ecologa en el ambiente natural.Las acetobacterias son un grupo de microorganismos gran negativos que se desarrollan en distintas plantas. La mayora de los gneros de esta familia soportan altas concentraciones de sacarosa, as como de sus componentes, glucosa y fructosa. Adems, muchas de ellas son capaces de crecer en presencia de cido actico, produciendo acidificacin cuando crecen en presencia de etanol. La relacin fisiolgica de las acetobacterias tambin est dada desde el punto de vista filogentico. La comparacin de secuencia nucleotdica del gene ribosomal 16S con el de muchas otras bacterias, rene a las acetobacterias en un grupo bien definido dentro de la subdivisin a de las proteobacterias2 Con la aplicacin de tcnicas moleculares, la familia Acetobacteraceae se ha sometido recientemente a revisiones taxonmicas. Actualmente esta familia est conformada por los gneros Acetobacter, Acidomonas, Asaia, Gluconobacter, Gluconacetobacter y Kozakia, muy posiblemente las acetobacterias son de las bacterias ms difundidas en ambientes relacionados con plantas, tan slo del ao 2000 a la fecha se han descrito 13 nuevas especies y dos nuevos gneros procedentes de distintos ambientes.

II. DEFINICINLas acetobacterias o bacterias del cido actico comprenden un grupo de bacilos Gram negativos, mviles y aerbicos, que realizan una oxidacin incompleta de alcoholes, produciendo una acumulacin de cidos orgnicos como productos finales. Cuando el sustrato es etanol, se produce cido actico, de ah deriva el nombre corriente con el que se conocen estas bacterias. Una propiedad de este tipo de microorganismos es su alta tolerancia a la acidez, la mayora de las cepas pueden crecer a pH inferiores a 5. Esta tolerancia al cido resulta esencial para que un organismo produzca grandes cantidades de cido. Las bacterias del cido actico son un conjunto heterogneo, que comprende organismos con flagelacin pertrica o polar.

III. ESTRUCTURAEn cuanto a la estructura, la clula bacteriana presenta las caractersticas de los seres procariticos. Est limitada por la membrana citoplasmtica, de composicin lipoproteica y de importancia vital para la clula. Por fuera de la membrana, las bacterias poseen un a pared celular rgida que garantiza su forma y la protege de la diferencia de presin entre el medio interno y el externo. Son principalmente Gram negativas, pero tambin pueden ser Gram variable y en algunos casos Gram positivo. IV. MORFOLOGAAl microscopio ptico las bacterias acticas se presentan como pequeas clulas cilndricas, frecuentemente en parejas cocobacilares, cortas y algo gruesas, alineadas o en cadenas, y a menudo agrupadas en forma de ocho. Constituyen un grupo de morfologa variable poliformo- (elipsoidal, que pueden presentarse de manera individual, redondeada, bastones). Su tamao vara entre 0.4 a 1m de ancho y de 0.8 a 4.5 m de longitud.Pueden presentar flagelos polares o peritricos. Algunas de las especies presentan diferentes pigmentos en los cultivos slidos y pueden producir diferentes tipos de polisacridos. No pueden formar endosporas como estructura de supervivencia.El gnero Gluconobacter y el gnero Acetobacter, que incluye a su vez tres especies importantes: Acetobacteraceti, Acetobacterpasteurianus y Acetobacterperoxydans pueden variar en su forma de elipsoide a barra derecha, o ligeramente curva, 0.6-0.8 m x 1.0-1.4 m.

V. METABOLISMO DE LAS BACTERIAS ACTICASUna caracterstica importante de las bacterias acticas es la capacidad de oxidar una gran variedad de substratos, y de poder acumular los productos del metabolismo en el medio sin gran toxicidad para las bacterias. La capacidad de oxidacin es debida, en parte, a la gran actividad de las deshidrogenasas que poseen en la membrana celular. Estas deshidrogenasas estn ntimamente interconectadas con la cadena de citocromos (Matsushita et al., 1985).La etanol deshidrogenasa de la membrana fue purificada y caracterizada por Adachi et al., (1978). Segn estos autores esta enzima posee un grupo prosttico formado por la pirroloquinoliquinona (PQQ) y un compuesto citocrmico de tipo c con un mximo de absorbancia 533 nm., lo que le vali el nombre alcoholcitocromo-533-reductasa (Nakayama, 1961, Matsushita et al. 1999). Esta enzima puede oxidar el etanol a acetaldehido en presencia de varios aceptores de electrones tales como la fenacinametosulfato y el ferricianuro de potasio, pero el etanol no es oxidado en presencia de NAD + o NADP + como aceptores de electrones.La acetaldehido deshidrogenasa tambin tiene la capacidad de oxidar estos mismos aceptores de electrones. La actividad enzimtica de la acetaldehido deshidrogenasa es ptima a un pH de 6.6, mientras que el pH ptimo para la etanol deshidrogenasa se sita a los alrededores de 5. Ambas enzimas poseen una afinidad diferente por el oxgeno, lo que implica que una limitacin del oxgeno disuelto en el medio provoca la acumulacin del acetaldehido en el medio de cultivo. La acumulacin de este metabolito intermedio representa una fuente de toxicidad para las bacterias (Divies, 1973). Las bacterias acticas tambin poseen etanol y acetaldehido deshidrogenasas solubles en el citoplasma dependientes de los aceptores de electrones NAD + y NADPH+ (Divies 1972). La interconexin de estas dos enzimas permite el buen funcionamiento de la oxidacin del etanol en cido acticoLas bacterias acticas del gnero Acetobacter oxidan el etanol del medio a cido actico, y cuando el etanol se ha consumido totalmente, oxidan el acetato. El etanol reprime e inhibe las enzimas que oxidan el acetato. El cido actico a concentraciones elevadas inhibe la oxidacin del etanol.Las bacterias del gnero Gluconobacter no pueden oxidar el acetato debido a que el ciclo tricarboxlico no es funcional (Maragoudakis y Strassmann, 1967). Sin embargo las bacterias del gnero Acetobacter poseen todas las enzimas de dicho ciclo y por lo tanto pueden oxidar el acetato.Las bacterias acticas pueden tambin oxidar numerosos azcares, tales como: glucosa, fructosa, L-sorbosa, D-xilosa, as como diferentes alcoholes secundarios, polioles, cidos orgnicos etc.VI. FISIOLOGALa resistencia de las bacterias acticas al cido actico sigue siendo un misterio. Los resultados de Entani et al., (1985) apuntan a que la membrana de estas bacterias tiene una composicin rica en cidos grasos saturados por lo que permanece relativamente impermeable al cido actico, el cul se encuentra bajo una forma no disociada en condiciones industriales. Nuestros recientes resultados han mostrado la formacin de una capa protectora constituida de polisacridos que recubre la pared bacteriana, y que tendra como funcin primera la proteccin de la clula contra las condiciones tan drsticas del medio, como son las condiciones industriales. Se puede pensar tambin que la proteccin de las bacterias contra el cido actico del medio es debida a un sistema membranoso energtico relacionado con el metabolismo del etanol, ya que el cese de la oxigenacin y la ausencia del etanol conducen a la muerte celular (Ebner y Follmann, 1983). La fuerza protnica obtenida por la oxidacin del etanol a acetato podra por medio de un antiport o un symport provocar la expulsin del cido actico que se pueda acumular en el citoplasma hacia el exterior de la bacteria.

VII. NUTRICIN:Los requisitos nutritivos bsicos para los procesos microbiolgicos son la energa, el carbono, el nitrgeno y las sustancias minerales. Con frecuencia, la fuente de energa y carbono es un compuesto orgnico que se oxida liberando energa y que al mismo tiempo proporciona el carbono estructural para la sntesis de nuevo material celular. Los microorganismos que usan el carbono de este modo son los que se llaman hetertrofos. VIII. TEMPERATURA:El grupo de bacterias acticas se caracteriza por el intervalo tan delimitado de temperatura en que actan. Para temperaturas debajo de 12 a 15 C se desarrolla lentamente y las clulas so cortas pero extraordinariamente anchas. De 15 a 34 C parecen desarrollarse en lo que podramos llamar modo normal, creciendo rpidamente y desplegndose cadenas de clulas de distintos nmeros o elementos. En medios favorables se hinchan, apareciendo las primeras etapas de formacin de la capa mucilaginosa. A temperaturas mayores (de 42 a 45 C) se han observado unos filamentos largos como hebras y transparentes sin tabiques de divisin y con protuberancias irregulares y a veces con ramificaciones. Estas condiciones parecen ser un estado patolgico ocasionado por la alta temperatura, y si se mantiene el cultivo en estas condiciones durante mucho tiempo puede perder su capacidad para actuar normalmente. Sin embargo, si se vuelve pronto a temperaturas de 15 a 34 C, producir algunas clulas de aspecto y comportamiento normales.Este efecto de la temperatura es importante en la determinacin de las condiciones ptimas para la fermentacin activa en la fabricacin del vinagre.La temperatura exacta depende del microorganismo como del tipo de proceso. En general, a temperaturas bajas la fermentacin es lenta y a temperaturas demasiado elevadas aumentan las prdidas por evaporacin de etanol, cido actico y sustancias voltiles.

IX. OXGENO:Este grupo de microorganismos necesita del oxgeno como aceptor final de electrones, por lo que tienen un metabolismo aerobio obligado. Son estrictamente aerobias y muy sensibles al SO2.Puesto que la conversin del etanol a cido actico no es ms que un proceso de oxidacin, o bien una des hidrogenacin en la que el oxgeno acta como aceptor de hidrgeno, el xito de la fermentacin depender en gran parte de la presencia de cantidades suficientes de oxgeno. X. POTENCIAL DE HIDRGENO (PH)La principal caracterstica de las bacterias acticas es su capacidad para transformar a pH cido (3-4) el alcohol en cido actico. El pH ptimo de crecimiento est entre 5 y 6,5, si bien puede llegar a crecer a pH cercanos a 3.

XI. REPRODUCCIN: La reproduccin de las bacterias se realiza por el proceso de divisin binaria (fisin binaria o biparticin); en este proceso la clula bacteriana madura se divide por la mitad, dando dos clulas hijas iguales. Tras la duplicacin del ADN, que est dirigida por la ADN-polimerasa que se encuentra en los mesosomas, la pared bacteriana crece hasta formar un tabique transversal separador de las dos nuevas bacterias. Pero adems de este tipo de reproduccin asexual, las bacterias poseen unos mecanismos de reproduccin sexual o parasexual, mediante los cuales se intercambian fragmentos de ADN

XII. REPRODUCCIN ASEXUAL La reproduccin asexual es un proceso por el cual algunos seres vivios generan hijos, este tipo de procreacin es rpida ya que requiere solamente de un progenitor, en estas no hay gran adaptacin porque hay muy poca variabilidad gentica y propia de los seres ms simples.La reproduccin asexual tambin se da en organismos pluricelulares.En este tipo de creacin de nuevos seres vivientes podemos dividirlos en dos grandes grupos, como son: la amitosis que se produce en las clulas procariontes (son las primitivas) y la mitosis que se da en clulas eucariontes, esta ltima se da en organismos unicelulares.XIII. MITOSIS: Es una divisin celular de la cual se obtienen dos clulas hijas, genticamente idnticas entre s e idnticas a su progenitora. Este proceso mantiene la constancia del nmero cromosmico, por lo tanto si la clula eucarionte que entra en mitosis es diploide (1 par de ADN, es decir, 2 ADN para una misma funcin) se obtendrn dos clulas hijas diploides y si es haploide se obtendrn dos clulas hijas haploides (di = 2; ha = 1)Se plantea que la mitosis es la divisin ecuacional del material hereditario duplicado en el periodo S (momento en que se duplica el material gentico) de la interfase. La actividad mittica se puede observar en tejidos embrionarios, en cicatrizaciones, en regeneraciones de rganos, etc. La mitosis tambin se da en organismos multicelulares, pero es ms frecuente en unicelulares.XIV. MICROORGANISMOS PERJUDICIALES: Algunas especies de acetobacter suelen causar defectos en el vinagre. A. Aceti debido a su potente capacidad de oxidacin, puede convertir el cido actico en CO2 y H2O. A. Xylinum produce material celulcico conocido como "madre del vinagre"Las anguilas del vinagre, gusanos nematodos (anguillulaaceti), pueden ser perjudiciales para el vinagre, especialmente cuando no se han revisado bien los frutos empleados. Tambin pueden proceder del polvo y de los insectos. Atacan la capa bacteriana y originan su hundimiento y en algunos casos estropean el vinagre. Estos organismos rebajan la calidad del vinagre. Son pequeos, de unos 3 mm de longitud, pero se aprecian a simple vista en un recipiente de vidrio colocado delante de una luz fuerte. En la fbrica se encuentran en los bordes de la superficie del lquido. La contaminacin puede evitarse manteniendo una limpieza extremada en toda la instalacin. Una vez que han conseguido penetrar en el vinagre se destruyen por calefaccin a unos 45 C o por pasteurizacin y se eliminan por filtracin con una sustancia absorbente o por sedimentacin. Los aparatos infectados se tratarn con chorros de vapor.XV. REQUERIMIENTOS DE LAS BACTERIAS ACTICAS

Lasbacteriasacticassonaerobiasnecesitandeoxgenoaunatemperaturade27 a28grados a un pH mximo de entre 5 a 6 y un mnimo 3 a 3.5. Son auxotrofos para las vitaminas como cido paramino benzoico, niacina, tiamina y cido pantotenico, necesitan nitrgeno y azufre cuya mejor fuente son los aminocidos como la valina, isoleucina, alaninina, cicteina, histidana, y prolina, requieren adems fosforo para formar sus paredes celulares resistente a los cidos.

XVI. Aislamiento e identificacin de bacterias acticas

Aislamiento e identificacin de bacterias acticasMuestra : Frutas cidas: limn, naranja, lima, uva.

Enriquecimiento de la muestraDepositar 20 mL de cerveza en frascos de boca ancha.Sumergir por 15 minutos y en frascos separados uva, manzana, limn y naranja.Retirar los frutos.Cubrir los frascos con gasa o malla para evitar la entrada de insectos.Mantener a temperatura ambiente hasta por 4 das.Observar el crecimiento bacteriano en forma de un velo o pelcula blanquecina sobre la superficie.Realizar una tincin de Gram para determinar la presencia de bacilos coitos Gram negativos. AislamientoTomar una pequea porcin de la pelcula bacteriana desarrollada en las muestras enriquecidas y sembrarla mediante la tcnica de agotamiento y estra sobre agar Lee.Incubar en aerobiosis a 30 C durante 24 horas.Seleccionar las colonias amarillas.Realizar tincin de Gram.Repicar a viales conteniendo Agar Manitol o un frasco con 25 mL de cerveza. IdentificacinCatalasa: Positiva para Acetobacter y Gluconobacler.Crecimiento a pH 4.5: Positivo en caldo levadura glucosa pH 4,5.Oxidacin del etanol a CO2: Cultivar en tubos conteniendo Agar Lee.A las 24 horas el medio de cultivo las colonias que produjeron cido actico se observarn de color amarillo.A las 48 o 72 horas el medio de cultivo y las colonias que oxidan el etanol a CO2 retoman al color inicial del medio de cultivo. Conservacin de bacterias acticasLos tres objetivos que hay que alcanzar para conservar correctamente las cepas microbianas en los laboratorios de microbiologa son: que el cultivo a conservar sea puro, evitando que se produzcan contaminaciones durante el proceso de conservacin; que durante el tiempo de conservacin sobrevivan al menos el 70-80 % de las clulas, y por ltimo ,que estas clulas permanezcan genticamente estables.

Conservacin por congelacinSe congelan las clulas en suspensin en un lquido con un agente crio protector y se guardan a temperaturas inferiores acero grados centgrados, con lo que el agua se congela de esta forma, al no disponer las clulas de agua en forma lquida, no hay crecimiento. Cuando se quiere trabajar con las clulas as conservadas, se recuperan subiendo la temperatura.Este es el mejor mtodo de conservacin desde todos los puntos de vista, pero tiene el inconveniente de requerir aparatos especiales, y adems existe el peligro de que algn fallo del sistema produzca una subida no deseada de la temperatura durante el almacenamiento.XVII. ACETOBACTERIAS FIJADORAS DE NITRGENO

Entre las Acetobacterias existen especies fijadoras y no fijadoras, pero de todas ellas se tiene muy poco conocimiento de su ecologa. As, no se sabe qu papel desempean cuando se desarrollan en las superficies de las plantas (epfitas) o en su interior (endfitas). De las bacterias que han sido ms estudiadas desde este enfoque se tiene a la fijadora gluconacetobacter diazotrophicus. Un indicio de su probable papel en la naturaleza lo han dado algunos experimentos de inoculacin en caa de azcar. En dichos experimentos se ha observado que las actividades de fijacin de nitrgeno y de produccin bacteriana de una fitohormona podran tener un efecto de incremento de biomasa de la planta. En concordancia, se ha demostrado que al menos en ciertos cultivares de caa de azcar la inoculacin de ciertos genotipos de G. diazotrophicus.Causa el aumento de biomasa de la planta. Tambin en experimentos de inoculacin de esta bacteria en caa de azcar se ha observado que una vez en el interior de la planta, la bacteria coloniza conductos del xilema de tallo y hojas y probablemente floema del tallo. Aunque no se ha demostrado cmo G. diazotrophicus coloniza distintos tejidos de la planta, la colonizacin de xilema sugiere que el mismo pudiera constituir una va de movilizacin de la bacteria. La colonizacin y el establecimiento de G. diazotrophicus en la caa de azcar son influidos por la concentracin de nitrgeno mineral biodisponible tanto en sustrato artificial como en suelo (Cajica Espinosa, sin publicar). La diversidad gentica de las cepas de G. diazotrophicus asociadas a caa de azcar es limitada si se compara con la de otros organismos. Caballero-Mellado y Martnez-Romero (1994) sugieren que esta baja diversidad se relaciona con el hecho de que G. diazotrophicus es una bacteria endfita. Este organismo mantiene una tasa baja de intercambio gentico a nivel genmico global, sin embargo an no se han realizado estudios para conocer cmo se comportan a este respecto regiones limitadas de su genoma. En la familia de las acetobacterias hasta la fecha actual, slo se han detectado fijadores de nitrgeno en un gnero. Estos fijadores son las especies Gluconacetobacterdiazotrophicus (anteriormente Acetobacterdiazotrophicus), G. azotocaptans y G. johannae. Estos organismos se encuentran en un grupo que est estrechamente relacionado (figura 1) y que incluye a las especies no fijadoras de nitrgeno G. liquefaciens y G. sacchari. G. diazotrophicus se ha encontrado asociado endofticamente a plantas pertenecientes a distintas familias tales como Poaceae, Rubiaceae, Bromeliaceaey aparentemente en Rosaceae (Len Burgoa, sin publicar) y una especie de la familia Malpighiaceae (Santoyo Pez, sin publicar). La distincin de las distintas acetobacterias del grupo cercano a G. diazotrophicus de manera clara y rpida se ha hecho posible utilizando tcnicas que utilizan las variaciones en secuencia nucleotdica de genes ribosomales.Aparentemente, ciertas cepas de G. diazotrophicus forman asociaciones especficas con algunas especies vegetales (Fuentes Ramrez y col., sin publicar), aunque otras se encuentran en cualquiera de los hospederos estudiados. Actualmente estamos desarrollando estudios sobre la diversidad de las acetobacterias fijadoras de nitrgeno y su presencia en distintas plantas hospederas y en diversos ambientes. Asimismo, estamos tratando de determinar si en las acetobacteriasdiaztrofas se han presentado eventos de recombinacin en regiones particulares, tales como las que codifican para las enzimas que llevan a cabo la fijacin de nitrgeno.

XVIII. BIOQUIMICA DE LAS BACTERIAS ACETICAS

Las bacterias del genero acetobacter se caracterizan por la oxidacin del etanol hacia cido actico, mientras que las gluconobacter oxidan los azucares en diversos compuestos cetonicos. Adems las primeras pueden metabolizar el cido lctico y el glicerol para formar tambin cido actico, e incluso si las condiciones del medio lo permiten, degradar esta sustancia en anhdrido carbnico y agua.

Algunas bacterias acticas forman polisacridos exocelulares, asi algunas cepas de acetobacterpastorianus y gluconobacteroxydans sintetizan celulosa, mientras que cepas del genero Gluconobacter pueden producir dextranas y levanas, que elevan la viscosidad del medio. METABOLISMO DE LOS AZUCARESLas bacterias acticas gluconobacter son capaces de oxidar directamente los azucares; arabinosa, galactosa, manosa y xilosa, para producir las cetonas correspondientes. A partir de la glucosa se forma cido gluconico, pudiendo este a su vez ser oxidado hacia la formacin de los cidos ceto-5-gluconico. Ceto-2-gluconico y diceto-2,5-gluconico. De la misma forma a partir de manosa se forma cido mannico, o de la galactosa el cido galactonico, etc.En las venidimias atacadas de Botrytis cinrea, al producirse una degradacin del hollejo, las bacterias acticas pueden oxidar los azucares de las vendimias, formando este grupo de sustancias cetonicas, especialmente cidogluconico, que caracterizan la accin del citado hongo y que se combinan fuertemente con el anhdrido sulfuroso, razn que explica el elevado consumo de este aditivo en los mostos procedentes de vendimias podridas. METABOLISMO DEL ALCOHOL ETILICOLas bacterias acticas pueden oxidar el alcohol etlico del vino transformndolo en etanal en primera instancia, por la intervencin de la enzima alcohol deshidrogenasa (ADH), y luego en cido actico por la enzima acetaldehdo deshidrogenasa(AIDH)

En condiciones de fuerte aireacin la formacin de etanal es muy reducida, mientras que si el medio es relativament pobre de oxigeno, se pueden acumular cantidades importantes de etanal. Las bacterias acticas durante la transformacin y gracias a las enzimas esterasas forman el ester correspondiente entre el etanol y el cido actico; el acetato de etilo, que presenta un fuerte olor a pegamento o disolvente y principal responsable del olor a picado de los vinos.Las bacterias de genero acetobacter pueden volver a oxidar el cido actico formado, para terminar el anhdrido carbnico y agua, pero esta reaccin no suele suceder pues es fuertemente inhibida por la presencia del alcohol etlico en el medio, pudiendo desarrollarse hacia el final de la misma cuando el contenido en etanol es muy bajo o no existe. Las bacterias del genero gluconobacter no son capaces de oxidar el cido actico.

XIX. FERMENTACION ACETICA.

La oxidacin del alcohol etlico del vino (como as tambin de sidras, cerveza y otras bebidas alcohlicas de relativa baja graduacin), por accin de microorganismos estrictamente aerobios, origina la enfermedad ms corriente, perjudicial y tambin de ms difcil o imposible correccin: la picadura actica o avinagramiento.Por otro lado, este proceso biolgico, conducido adecuadamente nos lleva a obtener un producto terminado de valor comercial. Haciendo una breve resea vemos que la produccin de cido actico a partir de lquidos alcohlicos ha sido conocida desde hace tanto tiempo como la elaboracin del vino (aproximadamente 10.000 aos). El hombre aprendi a reconocer la utilidad del vinagre, si bien sta no estaba impregnada de las cualidades esotricas o divinas del vino (que hace elevar el espritu de los hombres). Su uso ms pragmtico se encamin ms a las necesidades del cuerpo que a las del alma. Los Romanos y los Griegos que utilizaban vinagre diluido como bebida refrescante, o en usos medicinales, lo producan dejando el vino abierto al aire. Su naturaleza cida empez a asociarse a la garanta de estabilidad de los alimentos, impidiendo el desarrollo de los grmenes causantes de putrefaccin. Entonces, su aporte al sabor de los mismos fue tan aceptada que pas a compartir el atributo de condimento.

ASPECTOS BIOTECNOLGICOSAunque el cido actico es producido por muchas bacterias fermentativas, slo miembros de un grupo especial, las bacterias del cido actico se utilizan en la produccin comercial. Bacterias acticasLos estudios de las bacterias del cido actico son numerosos; desde 1822 en que Persoon investigando el velo de vinagres identifica al Mycoderma, hasta el presente cuando se buscan cepas de mayor resistencia al alcohol, temperatura, cultivos inmovilizados. Taxonoma En la actualidad estn incluidas en dos gneros, Gluconobacter y Acetobacter, dentro de la Familia Acetobateriaceae (9 Edicin del Bergey). Acetobacter con clulas inmviles o con flagelacin pertrica, oxida lactato o acetato a CO2, mientras que Gluconobacter no posee esta capacidad de sobreoxidacin y si tienen flagelos son polares. Los miembros del gnero Acetobacter son bacterias Gram negativas y cido-tolerantes. Las cepas utilizadas comercialmente pertenecen generalmente a esta especie (Acetobacteraceti). MutabilidadDurante la produccin aparecen cultivos mixtos, aunque se asume que el inculo es puro, particularmente en los cultivos en superficie. Las cepas de produccin parecen perder su carcter de alta produccin si son transportadas sobre agar a una nueva localidad. Para evitar este problema, las cepas de produccin se envan a las nuevas plantas de vinagre en pequeos fermentadores transportables. Biosntesis del cido acticoLa produccin de cido actico es una oxidacin incompleta ms que una autntica fermentacin, debido a que el poder reductor que se produce se transfiere al oxgeno. La primera etapa de oxidacin a partir de etanol conduce a acetaldehdo mediante una alcohol deshidrogenasa especfica de NAD o NADP. Existe luego una hidratacin a acetaldehdo hidrato y una segunda oxidacin con acetaldehdo deshidrogenasa a cido actico. Durante la oxidacin se produce 1 mol (60 g) de cido actico por mol (46 g) de etanol. A partir de 1 litro de alcohol del 12% (v/v) se produce 1 litro de cido actico del 12,4%.(Esta conversin implica un rendimiento terico del 130%).Para la produccin ptima se requiere suficiente oxgeno, que se reduce a travs de la cadena respiratoria. La reaccin es exergnica con un H = 493 KJ. Si no existe suficiente oxgeno, en presencia de altas concentraciones de cido actico y etanol, las clulas mueren. Despus de una interrupcin de la aireacin de 2 minutos, a una concentracin de 5% de cido actico y etanol muere el 34% de las bacterias; mientras que a una concentracin del 12% de cido actico y etanol la misma tasa de muerte se produce despus de solamente 10-20 segundos. Tanto el cido actico como el etanol deben estar presentes para el ptimo crecimiento de Acetobacter. El suministro de etanol es crtico y con menos del 0,2% (v/v) en solucin aumenta la velocidad de muerte. Sin embargo, la concentracin mxima de etanol no debe exceder el 5% en los procesos convencionales. Actualmente las cepas de alto rendimiento producen 13-14% de cido actico.El metabolismo del etanol ha sido minuciosamente estudiado, encontrndose fracciones "solubles" y "particuladas" de los dos enzimas presentes en las reacciones (alcohol y aldehidodeshidrogesas). El metabolismo de los hidratos de carbono es expuesto esquemticamente.La produccin de steres (acetato de etilo) que es tan manifiesta cuando un vino se pica, ocurre en los mtodos lentos de elaboracin pero no necesariamente en los mtodos rpidos, donde prcticamente se agota el alcohol.Es considerable la produccin de acetoina por accin de dos enzimas (a partir de -ceto-lactato o de 2 acetaldehido)Tanto si la acetificacin se realiza en rgimen continuo, como si es en forma semicontinua, la descarga del producto supone extraer del fermentador, junto con l, parte de las bacterias. Para recuperar la velocidad de produccin es preciso entonces favorecer el desarrollo de nuevas bacterias. La tecnologa de la fermentacin actica implica:a)el desarrollo rpido de bacterias acticas que suplan a las descargadas en el anterior ciclo de produccin o a las extradas en la descarga continua,b)el mantenimiento de estas bacterias con actividad suficiente para realizar la acetificacin a velocidades satisfactorias, yc)la aportacin al medio de los elementos necesarios para llevar a cabo la reaccin de oxidacin.

PROCESO INDUSTRIAL DE ELABORACIN DEL VINAGRE

1. Recepcin de la materia prima

Las materias primas (vinos, sidras, alcohol, etc.) destinadas a ser transformadas en vinagre se reciben sobre depsitos expresamente previstos para ello y se desnaturalizan con vinagre concentrado. Evidentemente, el material de construccin de estos depsitos se selecciona para que la permanencia en ellos no altere la calidad de las materias primas. Los materiales habituales para este fin son madera, poliester (PRFV) o acero inoxidable Todo material que est en contacto con estas materias primas ha de cumplir las mismas especificaciones (tanques de transporte, bombas, llaves, tuberas y accesorios). Debe tenerse presente que el cido actico y sus vapores son altamente corrosivos, por lo que los locales tambin son afectados particularmente en sus partes mtalicas.2. Condiciones de fermentacin

Para que la fermentacin actica transcurra sin problemas y el producto final no acuse alteraciones a corto o largo plazo, se han de cumplir una serie de requisitos que afectan tanto a la materia prima como al sistema de fermentacin.2.1.Caractersticas de la materia prima Los vinos utilizados como materia prima deben ser sanos (admitindose como excepcin los atacados por bacterias acticas), libres de olores y sabores extraos. Han de estar libres de antifermentos. Limpios y estabilizados. Secos, sin restos de azcares que puedan provocar contaminaciones posteriores con levaduras. En cuanto a su graduacin alcohlica, tradicionalmente se ha venido considerando que los vinos utilizados en la acetificacin haban de ser de baja graduacin. En la actualidad, las tcnicas de fermentacin permiten utilizar vinos con graduacin alcohlica de 10-12.2.2.Temperatura y aireacinLa temperatura de la fermentacin debe estar comprendida dentro del intervalo entre 30-31C, si bien este valor no resulta definitivo. La fermentacin es viable entre 28-33C, pero la velocidad de produccin vara en funcin de la temperatura. Por otra parte, cuando la temperatura es elevada aumentan las prdidas de alcohol y productos voltiles y, en menor cuanta, de cido actico.La incorporacin de aire es fundamental, dado el carcter aerobio de las bacterias acticas. La cantidad de aire introducido se expresa generalmente como VVm (volumen/volumen/minuto) o cantidad de aire en volumen por unidad de tiempo y por unidad de volumen til de fermentador. Es una caracterstica de cada fermentador o de cada proceso, ya que normalmente podr actuarse a voluntad para fijar esta variable en cada caso. Adems de la cantidad de aire, se ha de tener en cuenta su calidad o pureza, ya que las bacterias acticas son sensibles a los contaminantes del aire. Cuando el suministro de aire es forzado, como es el caso del mtodo sumergido, la provisin se realiza generalmente con un compresor de aire (elctrico). La aireacin no puede ser interrumpida, por lo se necesita en la planta un equipo generador y un sistema de transferencia que funcione en casos de "cortes" en el suministro de energa elctrica.3. Sistemas de fermentacin

Los dos esquemas bsicos bajo los que se realiza la fermentacin actica son:fermentacin en cultivo superficial (lentos y rpido)fermentacin en cultivo sumergido 3 1. Fermentacin en cultivo superficialEn trminos generales, la fermentacin superficial se caracteriza porque las bacterias acticas se encuentran en contacto directo con oxgeno gaseoso, situadas bien en la interfase lquido/gas, como es el caso del mtodo Orleans, o bien fijadas a soportes de materiales tales como virutas como en el mtodo alemn.En ste ltimo caso, el vino en proceso se roca desde la parte superior del depsito que contiene el material poroso, en cuya superficie se desarrollan las bacterias acticas. El vino cae por gravedad hasta el fondo del depsito, desde donde retorna a la parte superior mediante una bomba de recirculacin. Cuando la concentracin de alcohol desciende hasta aproximadamente 0,3 se descarga aproximadamente las 4/5 partes del volumen total de lquido. Esta descarga se da con una periodicidad de 7-10 das.El control de temperatura durante el proceso de fermentacin se realiza por medio de un intercambiador de calor exterior refrigerado con agua de acuerdo con la seal procedente de un termostato. La entrada de aire tiene lugar como consecuencia de la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior (la transformacin del alcohol produce calor). El aire que se calienta interiormente produce un tiraje que es regulado en la chimenea superior del equipo.Este sistema constituy el primer paso hacia la industrializacin del proceso de fabricacin de vinagre y, en cierto modo, es tambin precursor de los actuales sistemas de bacterias inmovilizadas. No obstante, a pesar del notable avance tecnolgico que supuso presentar una serie de desventajas tales como: La prdida de sustancias voltiles por evaporacin es del orden del 10 %. El material de soporte, generalmente virutas de madera, se contamina fcilmente y requiere una limpieza peridica. Prcticamente cada ao se hace preciso reemplazarlo por material nuevo. (No obstante hay generadores con muchos aos en uso). El nuevo material precisa un minucioso acondicionamiento hasta que queda totalmente impregnado de vinagre. Ha sido usado en nuestro medio como soporte, sarmientos de vid y ms frecuentemente marlo de maz. Ambos materiales son de poca vida til. Adems de los problemas expuestos, la lentitud del proceso hace que este sistema est siendo relegado en beneficio de la fermentacin sumergida.3.2.Fermentacin en cultivo sumergidoEste sistema se basa en la presencia de un cultivo de bacterias sumergidas libremente en el seno del lquido a fermentar, en el que constantemente se introduce aire (slo o enriquecido con oxgeno) en condiciones que permitan la mxima transferencia posible desde la fase gaseosa a la fase lquida. Es decir, en este caso no existe soporte alguno para las bacterias. Cuando el contenido del fermentador reduce la concentracin de alcohol hasta aproximadamente 0,2 (lo cual sucede generalmente dentro de intervalos de 30-40 horas), se descarga aproximadamente el 40-45 % del volumen de lquido, que se repone con nueva materia prima.El control de la temperatura de este proceso se realiza mediante un refrigerante interno que acta automticamente. La capacidad del sistema de refrigeracin, impuesta por la superficie de intercambio, el caudal de agua, la temperatura de entrada de la misma y las condiciones dinmicas en el exterior y en el interior del sistema, ha de corresponder a la superior carga trmica de este sistema en relacin con el anterior, debido a la mayor velocidad de acetificacin conseguida y al mayor consumo de energa mecnica.El agua de refrigeracin puede formar parte de un circuito cerrado y ser refrigerada a su vez en una torre, o bien, si el consumo es escaso, puede proceder de la red. Debe de ajustarse a requisitos de calidad que impida la formacin de incrustaciones y de temperatura de entrada.Al entrar en el fermentador, el aire es dispersado de forma homognea en toda la masa lquida en forma de burbujas tan pequeas como sea posible, ya que la superficie total de transferencia de oxgeno es superior al disminuir el dimetro de las burbujas, y de esta velocidad de transferencia depende a su vez la velocidad de produccin de cido actico.Los avances tecnolgicos introducidos en la fermentacin sumergida aplicada al proceso de acetificacin han aportado las siguientes ventajas: La prdida de voltiles por evaporacin se reduce al 3- 5 %. Se prescinde del material de relleno y por tanto de los problemas que entraa. Se facilita la incorporacin de sistemas automticos para la carga y descarga del fermentador, control de espumas, etc. Se consiguen temperaturas ms uniformes, eliminndose las zonas de calentamiento local.La limpieza y mantenimiento es ms gil y eficaz.

4. Inicio de la fermentacin

La fermentacin actica no se manifiesta claramente hasta que la poblacin bacteriana en el medio es suficientemente elevada. Como tal manifestacin se entiende el aumento evidente en la concentracin de cido actico. Si se dispone de un sistema de determinacin de la concentracin de oxgeno disuelto, el inicio de la fermentacin se hace visible antes a travs del descenso paulatino de dicha concentracin, siempre y cuando la cantidad de aire aportado en esa fase no sea innecesariamente elevada. Para que el desarrollo de las bacterias pueda realizarse con xito es preciso reunir una serie de condiciones adecuadas, tales como el mantenimiento de una temperatura y concentracin de oxgeno disuelto adecuados, una calidad del aire correcta, concentracin de etanol del orden de 3-4 % y de acidez del orden de 6-7 %, etc.Despus de una parada de la instalacin, se pueden conseguir nuevamente velocidades de acetificacin comerciales practicando una siembra a partir de otro fermentador en marcha o bien dejando que las bacterias acticas ambientales comiencen a desarrollarse espontneamente en el fermentador (lo cual es lento). En ambos casos se ha de tener en cuenta la prcticamente total ausencia de desarrollo trmico, por lo que la temperatura ptima de fermentacin se ha de alcanzar y mantener mediante el calor mecnico generado por los elementos de agitacin.5. Rendimiento

Todos los sistemas de fermentacin industrial originan unos clculos tericos que han de ser contrastados con los resultados de los procesos realizados cada da.Anteriormente se ha indicado que las prdidas estimadas para el sistema de fermentacin superficial son del orden del 10 %, mientras que en el sistema sumergido suponen aproximadamente un 5 %.El clculo de rendimiento real se hace en la industria comparando la concentracin total del vinagre descargado con la concentracin total de la materia prima. En ambos casos, el concepto de concentracin total es la suma de la acidez total (expresada en g de cido actico/100 mL) y de la acidez que se espera obtener por transformacin del alcohol presente, introduciendo un factor de correccin para compensar las distintas formas de expresar las concentraciones de ambos productos, es decir:Concentracin total = (% de alcohol x 1,043) + acidez total

Entonces, resulta:Rendimiento = (Concentracin total del vinagre /Concentracin total del vino) X 100Por ejemplo, en el caso de un vinagre final con 10,5 % de acidez total y 0,2 % de alcohol, obtenido a partir de un vino con 11 % de alcohol y 0,4 % de acidez total, en rendimiento del proceso es:Rendimiento = 10,5 + (0,20 x 1,043) x 100 = 90,22 % 0,4 + (11,00 x 1,043)6. Clarificacin

El vinagre obtenido como descarga del fermentador al final de cada ciclo de produccin, presenta un grado de turbidez que es mayor si el vinagre se obtiene por cultivo sumergido. Al margen de dicho sistema, todos los vinagres requieren una clarificacin que va a contribuir a la estabilidad del producto durante su posterior vida comercial.Existen diversas operaciones dentro del proceso de clarificacin quienes pueden ser complementarias o excluyentes entre s, como la autoclarificacin, floculacin mediante agentes qumicos, diversos tipos de filtracin, etc.En la operacin de clarificacin se han de tener en cuenta una serie de factores dependientes de las caractersticas del vinagre antes y despus de dicha operacin. Estos factores pueden resumiese en:a)Materia prima (vinos tinto o blanco). Las materias precipitables que aparecen en los vinagres que salen de fermentador estn relacionadas con el tipo de vino utilizado, su procedencia, su sistema de elaboracin y como es lgico, su color.b)Turbidez del vinagre. La turbidez que presenta el vinagre depende directamente de las caractersticas de la materia prima y del sistema de acetificacin empleado, segn sea superficial o en cultivo sumergido.c)Color del vinagre. El vinagre que se destina a la industria conservera ha de ser objeto de una decoloracin total mediante un tratamiento especfico a base de carbn vegetal, seguido de una clarificacin enrgica.d)Conservacin de aromas. Cuando el vinagre ha sido cuidadosamente elaborado a partir de vinos con buenas caractersticas aromticas, estas caractersticas se mantienen en el mismo. En este caso hay que evitar el uso de clarificantes que eliminen tales aromas al flocular.7.Filtracin

La operacin de filtracin tiene como finalidad la separacin definitiva de las impurezas del vinagre mediante el empleo de un material filtrante. Existen tres grados de filtracin en funcin del dimetro de las partculas que van a ser retenidas.Filtracin de desbaste. Filtracin de profundidad o abrillantamientoFiltracin esterilizante o estabilizante El rendimiento de filtracin, expresado en litros/hora, es funcin de:viscosidad y tipo de impurezas del vinagretamao de poros de la celulosa y tierras elegidas presin de filtracinHabitualmente el vinagre es sometido a dos filtraciones. La primera de ellas, de desbaste, se realiza despus de la clarificacin y proporciona un lquido limpio. En este momento el vinagre tiene su mxima concentracin. Antes de ser embotellado, el vinagre es diluido con agua potable ajustndose su acidez total en ms del 5%, y en estas condiciones se realiza una segunda filtracin, esta vez de profundidad, que proporciona al producto un grado idneo de brillantez.7. Envejecimiento

Los vinagres envejecidos son aquellos que, despus del proceso normal de acetificacin, clarificacin y filtracin, son sometidos a un perodo de maduracin, al final del cual obtienen unas caractersticas organolpticas que no posean al finalizar la fermentacin actica. No todos los vinagres son adecuados para el proceso de maduracin dependiendo de la materia prima empleada en su elaboracin y de sus caractersticas finales.El perodo de envejecimiento puede variar entre 2 y 4 aos, hasta alcanzar la calidad adecuada. En este punto se ha de tener en cuenta el peligro de un exceso de permanencia del vinagre en madera. La duracin del periodo ptimo de maduracin depende del tipo de vinagre, segn sea blanco o tinto. Las caractersticas de afinamiento se consiguen ms rpidamente en los vinagres de vino blanco que en los tintos.Las dificultades tcnicas y econmicas que suponen este tratamiento constituyen un gran problema para la obtencin de vinagres de alta calidad.8. Estabilizacin biolgica

La estabilizacin de los vinagres permite mantener las caractersticas fsicas, qumicas y organolpticas durante el perodo de comercializacin. Puede realizarse por medios fsicos o qumicos.Los mtodos fsicos (pasterizacin, filtracin) no implican adicin de sustancias extraas al vinagre. En los mtodos qumicos, por el contrario, la adicin de algunas sustancias puede provocar directa o indirectamente la modificacin de la calidad.Mtodos fsicosLos ms utilizados en la industria vinagrera son la pasterizacin y la filtracin esterilizante.a) PasteurizacinEs el tratamiento trmico mediante el cual se destruyen bacterias y se inactivan enzimas responsables de posteriores alteraciones del vinagre. La temperatura de pasterizacin puede variar dentro del intervalo de 50 a 85C, y en funcin de esta variable el tratamiento podr ser largo a baja temperatura o corto a alta temperatura. Al determinar las condiciones de tratamiento se ha de procurar que el vinagre no se vea afectado en sus caracteres organolpticos. Un tratamiento inadecuado puede dar lugar a reentubiamientos posteriores.El pasterizador ha de estar construido en su totalidad en acero inoxidable de calidad AISI-316, dado que la agresividad del producto se potencia con la temperatura elevada. En caso contrario tendr lugar un importante acortamiento en la vida del aparato, as como la no deseable aportacin de hierro al producto. b)Filtracin esterilizanteComo ya se ha indicado anteriormente, en la filtracin esterilizante quedan retenidas los microorganismos que contribuyen al riesgo de inestabilidad. Este tipo de filtracin no se consigue mediante un filtro comn, sino por medio de membranas cuyo poro puede ser de hasta 0,45 micras. Actualmente esta tcnica est en fase de introduccin, mientras que la pasterizacin est ms establecida en la industria vinagrera.Mtodos qumicosDentro de los mtodos qumicos de estabilizacin biolgica, el producto autorizado para la estabilizacin del vinagre es el anhdrido sulfuroso. La dosis mxima permitida es 250 mg/l, expresado como anhdrido sulfuroso total.Como se ha estudiado, una vez incorporado, este producto se encuentra en forma libre o combinado. La accin antisptica la realiza la forma libre, siendo un bactericida eficaz incluso en cantidades tan bajas como 5-10 mg/l.El anhdrido sulfuroso experimenta transformaciones durante el perodo de maduracin del vinagre, y por ello se hace necesario controlar su contenido con el fin de mantener la dosis adecuada, que suele ser del orden de 100-150 mg/l.Este producto puede incorporarse en estado gaseoso, lo cual supone una serie de ventajas como son su fcil dispersabilidad en la fase lquida, su pureza y su fcil conservacin a lo largo del tiempo.Otra posibilidad de adicin de anhdrido sulfuroso es bajo la forma de metabisulfito potsico. 9. Envasado

El envasado del vinagre vnico es el eslabn final en la cadena de su elaboracin. Todos los esfuerzos anteriores para obtener un vino aceptable, lograr un rendimiento elevado en la transformacin del vinagre, filtrar y abrillantar el producto, pueden resultar fallidos si el envase no conserva las caractersticas propias del vinagre genuino o altera su color y apariencia. Es evidente que no slo el vinagre vnico ha de ser de buena calidad, sino que esta calidad debe mantenerse intacta hasta llegar al consumidor.El envase de vidrio ofrece ventajas en cuanto a la presentacin del producto pero, por razones econmicas, se ha extendido el uso del material plstico para fabricar las botellas para vinagre.Existen diversos materiales plsticos que se pueden utilizar en el envasado de vinagres. Hay que tener en cuenta, en el caso de la industria vinagrera, que el precio del envase no puede gravar el del producto que, a veces, se mantiene en los lmites de rentabilidad. Dado el precio y condiciones favorables de los envases de PVC para embotellado de vinagre, son stos los que se han impuesto en el mercado en los ltimos aos. Las botellas de vidrio que ltimamente se fabrican de menor peso y costo, van ganando adeptos entre consumidores ms exigentes.Aspectos crticos en la tecnologa de la fermentacin acticaLos principales factores que intervienen en la fermentacin actica son el tipo y la densidad de bacterias presentes, la temperatura, la concentracin de etanol, la concentracin de cido actico, la concentracin total o suma de estas dos ltimas, y la concentracin de oxgeno disuelto.No se considera ac la presencia de nutrientes como uno de los factores que afectan a la acetificacin; en el caso de la fabricacin de vinagre de vino no es preciso tener en cuenta su adicin ya que tales nutrientes se encuentran normalmente en cantidad suficiente en los vinos empleados como materia prima; en algunos casos, al igual que para la fabricacin de vinagre de sidra, puede recomendarse, por ejemplo, la adicin de fosfato amnico si se observa que la materia prima empleada tiene un contenido en materia nitrogenada inusualmente bajo. En general, y aunque esta observacin afecta casi exclusivamente a la fabricacin de vinagre de alcohol, es conveniente limitar la presencia de nutrientes a las cantidades imprescindibles, ya que en caso contrario las sucesivas generaciones de bacterias llegan a ser muy exigentes en sus requerimientos. En cambio, el desarrollo en medios relativamente escasos, permite una adaptacin de las bacterias a tales medios pobres que, evidentemente, resultan ms econmicos.Densidad de poblacinLa taxonoma de las bacterias actica y la complejidad de su estudio a nivel de laboratorio microbiolgico (cabe recordar la polmica Schimwell - De Ley sobre la existencia o no de mutaciones constantes) se traduce a nivel industrial en la prctica imposibilidad de establecer conclusiones generales. Esto podra justificar el casi general desinters que existe por parte de los industriales hacia los trabajos de aislamiento de nuevas cepas o de clasificacin de estos microorganismos, que son en definitiva quienes mantienen su fbrica en funcionamiento. Pocos fabricantes de vinagre podran responder si se les pregunta cul es la especie presente en sus acetificadores, entre otras razones porque existe la conviccin de que, al margen de la especie inicialmente sembrada, la flora predominante acaba por ser la autctona de la zona, e incluso la de ese acetificador. Dado que el funcionamiento de los acetificadores dista mucho de tener lugar en condiciones de esterilidad, no cabe pensar en la fabricacin industrial de vinagre con cultivos puros; aparte de la posibilidad de mutaciones o adaptaciones a distintos medios, se ha de sealar la nada despreciable carga bacteriana de la propia materia prima.La especie ms frecuente es la Acetobacteraceti, cuyas caractersticas se recogen en el capitulo correspondiente a la descripcin de las bacterias acticas.En lo que respecta a los aspectos tecnolgicos que ahora se tratan, se dar simplemente por supuesto que las bacterias presentes renen las condiciones necesarias para llevar a cabo su cometido de oxidacin del etanol a cido actico, siempre y cuando no le fallen los dispositivos mecnicos. Sin embargo, conviene recordar que el concepto de factores que intervienen sobre la fermentacin actica se podra sustituir de forma ms sutil por el concepto de factores que intervienen sobre las bacterias acticas, ya que la prctica totalidad de los cuidados que ha de procurar una planta bien diseada se han de dirigir necesariamente a evitar condiciones nocivas para los microorganismos.Como aspecto ms importante de estas bacterias (no slo desde el punto de vista taxonmico sino por sus posibles consecuencias industriales) se ha de mencionar su capacidad para llevar a cabo la sobreoxidacin, es decir para oxidar el cido actico hasta su conversin en CO2 y agua.Es frecuente, y obvio, recomendar la adopcin de especies que soporten elevadas concentraciones de cido actico y total (se entiende por concentracin total la suma de las concentraciones de cido y etanol). Esta recomendacin puede interpretarse ms bien como una advertencia de la conveniencia de cambiar paulatinamente, cuando ello sea necesario, la composicin del medio a fermentar, sin abusar de la adaptabilidad de las bacterias. En cuanto a la densidad de poblacin como factor de influencia sobre el proceso, resulta evidente la necesidad de alcanzar poblaciones numerosas en el menor tiempo posible, si el objetivo tecnolgico es conseguir conversiones rpidas del vino en vinagre. Como en cualquier otro proceso de fermentacin, la poblacin va a ser consecuencia de su velocidad de crecimiento especfico, que depende a su vez de las condiciones del proceso, especialmente de la concentracin de oxgeno y de la composicin del medio.Temperatura de procesoNingn proceso qumico o fsico-qumico es ajeno a la influencia de la temperatura a la que se realiza; tan slo vara la magnitud de este efecto en cada caso.Como en todas las fermentaciones, en la actica se dan distintos procesos bien diferenciados pero estrechamente relacionados. Entre ellos, el mayor inters cuantitativo lo ostentan el desarrollo de los microorganismos y la formacin de producto como consecuencia del metabolismo de los mismos. A su vez, ambos procesos son la consecuencia global de procesos parciales cuya dependencia con la temperatura no es necesariamente la misma.La temperatura ptima del proceso depende especialmente de la composicin de la materia prima empleada, en particular de la concentracin total o grado total de la misma. La fermentacin de vinos o substratos alcohlicos de elevada concentracin requiere el empleo de temperaturas de fermentacin ms bajas. En general, las temperaturas elevadas tienden a potenciar el efecto nocivo de otros factores sobre el proceso de acetificacin. Por ejemplo, la sensibilidad de las bacterias frente al cido actico o frente a la carencia de oxgeno resista superior a temperaturas elevadas. No obstante, tambin en este caso existe una adaptacin de las bacterias ante elevaciones de temperatura, siempre y cuando dichas elevaciones no tengan lugar de una forma excesivamente rpida, ya que las bacterias acusan no slo el valor absoluto de la temperatura sino la velocidad de cambio de la misma.Afortunadamente, no parece necesario proceder al aislamiento de especies termfilas para realizar la acetificacin a temperaturas ligeramente superiores (3-4 C) a la habitualmente especificada para la acetificacin industrial (30 C), ya que la adaptacin a estas temperaturas tiene tambin lugar de forma espontnea. Slo as puede explicarse el funcionamiento de los acetificadores cuya capacidad de control de la temperatura ha sido rebasada por condiciones adversas, tales como una temperatura ambiente inusitadamente elevada durante el verano, o la disminucin de la capacidad de refrigeracin de la planta por ensuciamiento de las superficies de intercambio, disminucin del caudal de agua, etc. A pesar de ello, no resulta infrecuente el fracaso fabril cuando las condiciones llegan a ser excesivamente severas. pudindose llegar a la total paralizacin del proceso y a la prdida del cultivo.El efecto perjudicial se manifiesta a travs del descenso de la velocidad de produccin de cido, que da lugar a ciclos de produccin cada vez ms largos y a mayores concentraciones de oxgeno disuelto como consecuencia de la menor demanda de oxgeno (no se tiene aqu en cuenta el efecto de la temperatura sobre la transferencia de oxgeno).Sin embargo, el efecto inicial de un aumento de temperatura es positivo dentro un margen bastante amplio.Concentracin de etanolEl efecto de la concentracin de etanol sobre la fermentacin actica se ha de considerar bajo distintos aspectos y en funcin de las distintas fases de produccin, cuando sta se realiza segn el esquema clsico de proceso por tandas. Como es habitual en ese proceso, no se puede establecer ninguna generalizacin vlida, ya que el efecto de la concentracin de etanol depende tambin de la concentracin de cido, de la temperatura, etc.Cabe distinguir entre el posible efecto en la fase inicial (concentracin de etanol elevada) y en la fase final (concentracin baja).En la fase inicial del ciclo de produccin, desde el instante en que se inicia la reposicin del volumen descargado, se puede presentar el efecto nocivo de un cambio brusco en la concentracin de etanol en zonas localizadas del fermentador si la alimentacin se realiza de forma que la mezcla del vino con el contenido del fermentador no es prcticamente instantneaEn general, es recomendable que la carga del fermentador entre ciclos se realice en tiempos del orden de 2- 3 horas.Si el etanol llega a agotarse totalmente, las bacterias acticas mueren rpidamente y se pierde el cultivo. Se acostumbra recomendar una concentracin de etanol de 0.2 % como tope para proceder a la descarga del fermentador y a la iniciacin de un nuevo ciclo. Pero tampoco en este caso es prudente generalizarEl cultivo soporta bien concentraciones tan bajas de etanol cuando la concentracin de cido actico es del orden de 10 % (es decir, una concentracin total de 10,2 %). Sin embargo, para concentraciones ms altas (del orden de 12 %), no resulta conveniente llegar hasta 0,2 % de etanol sino descargar el fermentador un poco antes (0,3-0,4 %) si se desea evitar que la fase de desarrollo del ciclo siguiente se prolongue mucho.El momento de comentar el efecto de la concentracin de etanol en la fase final del proceso es tambin un buen momento para hacer alguna consideracin sobre la reaccin de sobreoxidacin, para la que estn capacitadas la mayora de las especies habitualmente empleadas en la industria. Esta reaccin, por la que el cido actico es convertido en dixido de carbono y agua, se da especialmente en condiciones de baja concentracin de etanol y se manifiesta con mayor velocidad cuanto menor sea la concentracin total del medio de cultivo. Por ello se puede observar con ms frecuencia en la fabricacin de vinagres de sidra que en la de vinagres de vino. Tambin parece existir una cierta relacin entre su incidencia y la excesiva riqueza de nutrientes del medio.As pues, la importancia del control de la concentracin final de etanol justifica la realizacin de anlisis frecuentes o la adopcin de medios automticos capaces de realizar este anlisis en forma continua y de poner en marcha la fase de descarga/carga cuando se alcanza la consigna previamente establecida.Concentracin de cido acticoLa sensibilidad de las bacterias acticas frente al producto principal de su metabolismo (acetosensibilidad) es la causa de la dificultad para producir vinagres de elevada graduacin.Una vez ms resulta imprudente generalizar el efecto de la concentracin de cido actico sobre la marcha de proceso, ya que existe la tendencia hacia la adaptacin de las bacterias a medios con elevada concentracin del mismo, lo cual puede conducir a resultados contradictorios al estudiar este aspecto del proceso. En cualquier caso, esta adaptacin ha de tener lugar de forma gradual.Como se indic anteriormente, el efecto de la concentracin de cido actico puede paliarse si se realiza el proceso a temperaturas ms bajas que la tradicional de 30 C.Este efecto inhibidor es el principal factor a tener en cuenta cuando se trata de la posibilidad de fabricacin de vinagre en proceso continuo.Concentracin de oxgeno disueltoHasta ahora se ha comentado de forma muy somera el efecto de una serie de variables sobre el proceso de acetificacin. No puede decirse que alguna o algunas de ellas sean ms importantes que las dems, ya que en cualquier caso, la prdida del control puede dar lugar a descenso de produccin ms o menos importantes, a la paralizacin total del proceso, dependiendo del grado de descontrol sufrido.Sin embargo, hay varias razones para centrar la atencin de forma preferente sobre la concentracin de oxgeno disuelto, y por tanto sobre los medios empleados para intervenir sobre esta variable.En primer lugar, el proceso de fermentacin actica se caracteriza por su elevado consumo de oxgeno. Por otra parte, las bacterias acticas son extraordinariamente sensibles a situaciones carenciales de oxgeno, ante las cuales no se limitan a reducir su metabolismo sino que llegan a su destruccin, cuyo alcance, una vez ms, depende slo de la magnitud de la causa (duracin del lapso sin oxgeno o anxico) sino de las dems condicionesAparte de estas y otras posibles razones a considerar, parece evidente que la aportacin de oxgeno al medio es el aspecto del proceso sobre el que se centra la tecnologa, y existe unanimidad al afirmar que el sistema de aireacin es el cuello de botella de la planta de produccin. Si la aireacin es mala, el proceso es lento y la planta es mala.En nuestro caso, quiz arbitrariamente, estamos calificando como buenos los sistemas que permiten realizar conversiones rpidas y casi totales de vino en vinagre, debido a que este parece ser el objetivo de la mayora de los industriales, que abandonan sistemas tradicionales y se pasan a los sistemas de cultivo sumergido, ms veloces. Sin embargo tales sistemas tradicionales siguen an vigentes para la preparacin de vinagres cuya calidad, a veces muy justificadamente, alcanzan mejores precios en el mercado; por esta razn, convendr calificar de malos o deficientes exclusivamente a aquellos sistemas que, habiendo sido diseados para obtener altas velocidades, no consiguen este objetivo. Esta situacin no es infrecuente cuando se ha intentado copiar instalaciones con escaso xito.El efecto de la concentracin de oxgeno se ha de considerar desde dos aspectos, segn se trate de las consecuencias de una interrupcin accidental de la aireacin o del efecto de la concentracin durante el proceso.El primer caso se refiere al cese total de la aportacin de oxgeno al medio, generalmente como consecuencia de averas mecnicas o elctricas. En este sentido, resultan ya clsicas las experiencias en las que se cuantifica el efecto nocivo sobre las bacterias en funcin del tiempo de interrupcin de la aireacin, de la composicin del medio y de la velocidad de acetificacin en ese instante. En trminos generales, el porcentaje de bacterias daadas es ms elevado cuanto mayor sea la concentracin de cido actico, la concentracin total y la velocidad de acetificacin en el momento en que tiene lugar la interrupcin. Por ello, si el accidente se produce al iniciarse un ciclo de fabricacin, las consecuencias resultan menos drsticas que cuando tiene lugar casi al final del mismo.El efecto letal de la falta de oxgeno sobre las bacterias se atribuye a la acumulacin de acetaldehdo, al ser ms lenta la oxidacin del acetaldehdo a cido actico que la del etanol a acetaldehdo. Dependiendo de las condiciones, en experimentos de laboratorio se observa un fenmeno de recuperacin parcial, e incluso total, de la actividad al restablecer la aireacin al cabo de tiempos no excesivamente largos. Este efecto es lo suficientemente rpido como para que no pueda ser atribuido al desarrollo de nuevas bacterias (tambin ha sido descrito en levaduras).El descenso en la actividad celular se presenta antes de que la concentracin de oxgeno llegue a ser cero, debido a la existencia de un valor crtico para dicha concentracin.El segundo aspecto bajo el que cabe considerar el efecto de la concentracin de oxgeno se refiere a la marcha normal del proceso, bajo condiciones constantes e ininterrumpidas Aqu es necesario mentalizarse para asumir una aparente paradoja: una vigorosa y eficaz aireacin (o, dicho en otras palabras, un proceso realizado bajo unas condiciones de transferencia de oxgeno muy elevada) no supone que vaya a ser ms alta la concentracin de oxgeno disuelto en la fase estacionaria del proceso De hecho, el valor de esta concentracin para transferencias extremas resulta casi el mismo.Esto se debe a que la concentracin que hemos denominado de equilibrios viene impuesta por el balance entre la aportacin de oxgeno y el consumo del mismo. En trminos aproximados, por ejemplo, la consecuencia que tendr sobre la concentracin de equilibrio una duplicacin de la transferencia ser nula si se duplica el consumo (es decir si se duplica la velocidad de produccin lo cual es el fin perseguido).XX. REFERENCIA BIBLIOGRAFICA Bacterias acticas: diversidad e interaccin con las plantas; Luis E. Fuentes R., Armando Tapia H., Teresita Jimnez S.,Miguel . Mascara E., Yuriria Santoyo P., Luis R. Caso V., Hilario T. Romero H., Mara del Rayo Cajica E., Diana Len B., Mnica Rosales P., Patricia Fguemann M. y Mara G. Castillo R. http://es.wikipedia.org/wiki/Acetobacteria CODIGO ALIMENTARIO ARGENTINO. 1978. Cmara de Comercio de Bs.As. CRUEGER, W. 1989. Biotecnologa: manual de microbiologa industrial. Ed. Acribia GUZMAN CHOZAS, M. 1998 El Vinagre. Caractersticas, atributos y control de calidad. Ed. Daz de Santos. LEVONE E. y C.LLAGUNO. 1978. Tecnologa de la fabricacin de vinagre. Rev. Agroqum. Tecnol. Aliment. , 18 (3) LLAGUNO C. y M C. POLO. 1991. 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