MO de Las Fermentaciones
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TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
TEMA 2. PRINCIPALES MICROORGANISMOS
UTILIZADOS EN LAS FERMENTACIONES
ALIMENTARIAS
2.1. Introducción
2.2. Levaduras
2.2.1. Características generales
2.2.2. Reproducción de levaduras
2.2.3. Ciclo fermentativo (S. cerevisiae)
2.2.4. Levaduras de interés industrial
2.2.5. Genética de levaduras (S. cerevisiae)
2.2.6. Producción de alimentos fermentados
2.2.7. Ventajas de S. cerevisiae en las fermentaciones alimentarias
2.3. Bacterias lácticas
2.3.1 Características generales
2.3.2. Principales familias
2.3.3. Ciclos fermentativos
a)Vía homofermentativa
b)Vía heterofermentativa
c) Vía de Bifidobacterium
2.3.4. Producción de alimentos fermentados
2.3.5. Bacterias lácticas para la producción de aditivos
2.3.6. Ventajas de las bacterias lácticas en fermentaciones
alimentarias
2.3.7. Desventajas de las bacterias lácticas en fermentaciones
alimentarias
2.3.8. Caracteres genéticos codificados en plásmidos de L. lactis
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
2.3.9. Bacterias lácticas como alterantes de alimentos
2.3.10. Carácter probiótico de cepas de bacterias lácticas
2.4. Bacterias acéticas
2.4.1. Características generales
2.4.2. Principales géneros
2.4.3. Familias
2.4.4. Ciclo fermentativo
2.5. Bacterias propiónicas
2.5.1 Características generales
2.5.2. Ciclo fermentativo
2.6. Bacterias del ácido glutámico
2.6.1 Características generales
2.6.2. Ciclo fermentativo
2.7. Mohos
2.7.1 Características morfológicas
2.7.2. Principales géneros
2.7.3. Mohos de uso industrial
2.7.4. Mohos utilizados en la producción de enzimas
2.7.5. Tecnología de mohos
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
FERMENTACIÓN
� Reacciones internamente balanceadas
� Oxidación parcial de los átomos de C ⇒⇒⇒⇒ generación parcial de E
� Oxidación ⇒⇒⇒⇒ Liberación de E (catabolismo) ⇔⇔⇔⇔ Reducción ⇒⇒⇒⇒
Consumo de E (anabolismo)
Mecanismo por el cual los microorganismos sintetizan ATP
(energía) como resultado de reacciones de óxido-reducción que implican
compuestos orgánicos
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1. Energía ⇒⇒⇒⇒ ATP ⇒⇒⇒⇒ fosforilación a nivel de sustrato
2. Eq. O-R (eliminación de e- ⇒⇒⇒⇒ productos de fermentación)
Producción de compuestos de alta energía
Compuestos orgánicos con grupos fosfato o CoA
(hidrólisis exotérmica)
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
LEVADURAS
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LEVADURAS
� Hongos unicelulares
� Grupo de microorganismos hetereogéneo (comprende 60 géneros y unas
500 especies)
Saccharomyces cerevisiae
� Hongo ascomiceto unicelular
� División por gemación
� Capacidad para la reproducción sexual
� Producto principal de la fermentación ⇒ etanol y CO2
� Microorganismo eucariota modelo (ciclo celular, bioquímica, genética,
etc.)
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REPRODUCCIÓN DE LEVADURAS
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
GEMACIÓN
� Formación de yema desde la madre
� No se forman yemas sobre el mismo lugar
� Nº de yemas por célula limitado (hasta 45)
� Gemación de levaduras haploides (más común) o diploides
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
REPRODUCCIÓN SEXUAL
� Clasificación de levaduras esporógenas (f) fase vegetativa (haploide ⇒
Zygosaccharomyces; diploide ⇒ S. cerevisiae)
� Reproducción sexual ⇒ Formación de ascosporas
� Factores que pueden influir en la esporulación
• Heterotalismo
• Composición del medio
• Reducción en la concentración de oxígeno
• Temperatura
� Presentan dos tipos conjugativos distintos (sistema bipolar)
� S. cerevisiae (α y a), Saccharomycopsis elipytica (A y B), Schizocaccharomyces
pombe (+ y –)
� Sólo se conjugan tipos distintos (Heterogénesis)
� Tipos conjugativos ⇒ oligopéptidos de la membrana celular distintos
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REPRODUCCIÓN SEXUAL
� Cultivo axénico ⇒ formación de diploides???
� Cambio en el tipo conjugativo de la célula
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CICLO FERMENTATIVO
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
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GENÉTICA DE LEVADURAS (S. cerevisiae)
� Células haploides de S. cerevisiae ⇒ 16 cromosomas
� Hibridación para el “mapeado” genético
� Tamaño de cromosomas ⇒ 245.000 a 2.200.000 pares de bases
� Secuencia completa del genoma
� Obtención de mutantes mediante técnicas clásicas e ingeniería genética
� Uso de plásmidos
MEJORA DE LAS CEPAS
� Cambios introducidos en levaduras de panadería
• ↑ velocidad de crecimiento en presencia de concentraciones
inhibidoras de ácido acético
• Adaptación a la maltosa en presencia de glucosa
• ↓ duración de la fase de latencia en presencia del 20% de azúcar
� Cambios introducidos en levaduras de vinificación
• Producción de ↑ tasa de glicerol
• Factor killer
• Aceleración de autólisis para vinos espumosos
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PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS FERMENTADOS
� Levaduras de panadería y productos de panificación
� Levaduras de cervecería y cervezas
� Levaduras de vinificación y vinos
� Levaduras de destilación y licores
� levaduras para alimentación animal y humana
� productos derivados de las levaduras (autolisados, etc)
� producción de etanol industrial y carburante
VENTAJAS DE S. CEREVISIAE EN LAS FERMENTACIONES
ALIMENTARIAS
� Crecimiento rápido sobre sustratos ricos en azúcar (malta, mosto,
harina)
� El etanol y el CO2 inhiben el crecimiento de microorganismos
competidores
� Factor Killer para competir con otras levaduras
� Poco exigentes respecto a los nutrientes
� Tolerancia al SO2 utilizado en vinificación
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BACTERIAS LÁCTICAS
CARACTERÍSTICAS GENERALES
� Bacterias Gram positivas
� Forma de cocos (Streptococos) o bacilos (Lactobacilos)
� Anaerobios facultativos (excepto en el intestino de animales)
� Producción de ácido láctico a partir de glucosa (como único o principal
producto)
� Homofermentativas, heterofermentativas y bifidobacterium
� Catalasas negativas (excepto en medios ricos en hemo o manganeso)
� Manganeso ⇒ protección frente a oxígeno comparable a la acción de
superóxido-dismutasas (2 Mn2+ + 2 O2•- → 2 MnO2+)
� Complejas necesidades de factores de crecimiento ⇒ Aparición en leche
� Tolerantes a pH ácidos (pH = 5)
� Producción de alimentos de textura filante o espesa (dextrosa) ⇒
crecimiento en medios hipersacarosados (Leuconostoc mesenteroides)
� Suelen presentar auxotrofías diversas (aminoácidos, vitaminas y bases
nitrogenadas)
� Útiles como conservantes de alimentos
� También pueden causar deterioro en alimentos
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CICLOS FERMENTATIVOS
A) CICLO HOMOFERMENTATIVO
� Ruta de Embden-Meyerhof
� Un solo producto de fermentación (ácido láctico)
� A veces existe producción de formato, etano o acetato por desviación a
Acetil CoA
� Producción de dos moléculas de ATP a partir de glucosa
� No existe producción de CO2
B) CICLO HETEROFERMENTATIVO
� Varios productos de fermentación (principalmente ácido láctico, además
etanol, CO2, diacetilo, etc.)
� No fructosa-difosfato-aldolasa (sin ruptura de fructosa-bifosfato a triosa
fosfato)
� Degradación de glúcidos por la vía de las pentosas fosfatos o de las
hexosas fosfato
� Oxidación de glucosa-6-fosfato a 6-fosfogluconato
� Descarboxilación para producir pentosa fosfato
� Fosfocetolasa (ruptura a triosa fosfato y acetil fosfato)
� Producción de una molécula de ATP a partir de glucosa
� Producción de CO2 (descarboxilación del fosfoglucanato)
� Condiciones de anaerobiosis ⇒ oxidación por medio de una
flavoproteína
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
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C) CICLO DE BIFIDOBACTERIUM
� Bacilos heterofermentativos
� Transformación de fructosa-6-fosfato en eritrosa-4-fosfato y acetil-fosfato
� Reordenación de eritrosa-4-fosfato a heptosa-fosfato y triosa-fosfato
� Posterior transformación a acetil-fosfato y gliceraldehído-3-fosfato
� Diferencia fundamental con la vía heterofermentativa ⇒ no producen
CO2
2 Glucosa hexoquinas
a 2 ATP 2 ADP
Glucosa-6-fosfato Glucosa-6-fosfato glucosa-6-fosfato isomerasa
glucosa-6-fosfato isomerasa
Fructosa-6-fosfato Fructosa-6-fosfato
transaldolasa
Pseudoheptulosa-7-fosfato
fructosaquinasa
Fructosa ATP ADP
fructosa-6-fosfato fosfocetolasa Eritrosa-4-fosfato Gliceraldehido-3-fosfato
transcetolasa Ribosa-5-fosfato Xilulosa-5-fosfato
Acetil-fosfato Acetato Acetato quinasa
ATP ADP
ribosa-5-fosfato isomerasa
Ribulosa-5-fosfato ribosa-5-fosfato epimerasa
Xilulosa-5-fosfato
xilulosa-5-fosfato fosfocetolasa
2 Acetil-fosfato 2 Gliceraldehido-3-fosfato
2 ATP
2 ADP Acetato quinasa
2 Acetato 2 NADH+
2 NAD
2 Ácido 1,3-difosfoglicérico
2 ATP
2 ADP
Fosfoenolpirúvico
2 ATP
2 ADP
Pirúvico
2 NADH+
2 NAD
2 Lactato
Ganancia neta = 3 ATP (2 acetato + 2 lactato) por cada 2 moléculas de glucosa fermentada Otros productos (acetato, formiato, glicerol) se forman por rutas alternativas
2 ATP 2 ADP
2 Pi
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
PRINCIPALES FAMILIAS
a)Streptococcaceae
� Homofermentativos
� Producción de ácido láctico L(+)
� Células en pares o cadenas
� Streptococcus
� Enterococcus (patógenos)
� Lactococcus
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
� Leuconostoc
� Heterofermentativos
� Ácido láctico D(-), etanol y CO2
� Células en pares o cadenas
� Parecidos morfológicamente a Streptococcus
� Oenococcus
� Pediococcus
� Homofermentativos
� Producción de ácido láctico L(+)
� Células en pares o tetradas
b)Lactobacillaceae
� Producción de ácido láctico L(+)
� Forma bacilar
� Generalmente inmóviles
� La mayoría son aerotolerantes
� Grandes exigencias nutritivas
� Más de 70 especies reconocidas
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
� Lactobacillus
� Thermobacterium
� Homofermentativos
� L. casei, L. alimentaricus, L. bavaricus, L. carnis, L. Plantarum
Lactobacillus casei
� Streptobacterium
� Heterofermentativos facultativos
� L. delbrueckii, L. acidophillus, L. bulgaricus, L. gasseri, L. helveticus, L.
Jensenii
Lactobacillus bulgaricus
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
� Betabacterium
� Heterofermentativos obligatorios
� L. kefir, L. brevis, L. buchneri, L. cellobiosus, L. Fermentum
Lactobacillus brevis
� Bifidobacterium (Lb. bifidus)
� Hábitat más común ⇒ intestino de lactantes
� Distinto ciclo fermentativo
� Cepas probióticas ⇒ alimentos funcionales y nutracéuticos
Bifidobacteria bifidum Bifidobacteria longum
Bifidobacteria adolescentis Bifidobacterium breve
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS FERMENTADOS (SOLAS O EN
COMBINACIÓN CON LEVADURAS U HONGOS)
� Queso
� Yogur, kéfir y otros productos lácteos fermentados (incluyendo
probióticos)
� Embutidos
� Encurtidos (pepinillos, aceitunas)
� Sauerkraut
� Pescado fermentado
� Algunos tipos de pan
� Papillas de mandioca o tapioca
� Papillas de cererales
� Vino (fermentación maloláctica)
� Bebidas alcohólicas a partir de frutos tropicales o cereales
BACTERIAS LÁCTICAS PARA LA PRODUCCIÓN DE ADITIVOS
� Producción de ácido láctico
� Producción de diacetilo
� Producción de bacteriocinas (nisina) ⇒ conservante en industria
alimentaria
� Producción de polisacáridos extracelulares (dextranos)
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
VENTAJAS DE LAS BACTERIAS LÁCTICAS EN FERMENTACIONES
ALIMENTARIAS
� Crecimiento rápido en los sustratos alimentarios
� Anaerobiosis facultativa
� Rápido descenso de pH
� Resistencia a pH ácido
� Producción de sustancias antimicrobianas (bacteriocinas)
� Actividad protelítica limitada
DESVENTAJAS DE LAS BACTERIAS LÁCTICAS EN FERMENTACIONES
ALIMENTARIAS
� Sensibilidad a fagos de algunas cepas industriales
� Inestabilidad genética de algunos caracteres tecnológicos relevantes
� Requerimientos nutricionales complejos (vitaminas y aminoácidos)
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
CARACTERES GENÉTICOS CODIFICADOS EN PLÁSMIDOS DE L.
LACTIS
� Transporte y metabolismo de lactosa
� Degradación de caseína por la proteasa de pared
� Transporte de citrato y de oligopéptidos
� Protección frente a fagos
� Formación de polisacárido extracelular
� Producción e inmunidad frente a bacteriocinas
� Resistencia a antibióticos
BACTERIAS LÁCTICAS COMO ALTERANTES DE ALIMENTOS
� Producción de aminas biogénicas
� Fermentación maloláctica indeseada
� Picado láctico de los vinos
� Alteraciones en la cerveza
� Industria azucarera
� Productos lácteos
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
CARÁCTER PROBIÓTICO DE CEPAS DE BACTERIAS LÁCTICAS
DEFINICIÓN
Microorganismos vivos que cuando son ingeridos en cantidades suficientes
tienen efectos beneficiosos sobre la salud, lo que va más allá de los efectos
nutricionales convencionales
� Principales vehículos para la adición de cepas probióticas ⇒ leches
fermentadas
� Cepas usuales ⇒ de los géneros Lactobacillum y Bifidobacterium
CEPAS PROBIÓTICAS
Bacterias del género LactobacillusLb. acidophilus Lb. acidophilus LC1 Lb. acidophilus NCFB 1748
Lb. plantarum Lb. casei
Lb. casei inmunitas Lb. casei Shirota
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
Lb. rhamnosus (cepa GG) Kaiku actif Lb. delbruekii subesp. Bulgaricus Lb. Fermentum Lb. helveticus Bacterias del género Bifidobacterium B. bifidum ⇒ Bifidus essensis Bifidus lactis B. longum B. infantis B. brevisB. adolescentis
Otras bacterias Streptococcus salvarius subesp. thermophilus Lactococcus lactis subesp. thermophilus Lactococcus lactis subesp. cremoris Enterococcus faeciumLeuconostoc mesenteroides subesp. dextranicum Propionibacterium freudenreichii Pediococcus acidilacticiCRITERIOS APLICADOS A LAS CEPAS
PROBIÓTICAS
� Microorganismos de origen humano
� Resistentes a las condiciones ácidas del estómago, bilis y enzimas
digestivas
� Preferiblemente aislado de otras especies microbianas
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
� Capaces de colonizar el intestino humano
� Efecto beneficioso para la salud del consumidor
� Células viables en número suficiente
� Seguras para el consumo humano (GRAS)
� Buenas propiedades sensoriales
� Eficacia científicamente probada
EFECTOS BENEFICIOSOS
� Prevención de la intolerancia a la lactosa
� Resistencia a patógenos entéricos
� Protección frente al cáncer de colon
� Estimulación de la respuesta inmune
� Prevención de alergias
� Efecto antihipertensivo
� Reducción de los niveles de colesterol (protección cardiovascular)
� Prevención de infecciones del tracto urogenital
� Prevención de úlceras debidas a Hellicobacter pylori
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
BACTERIAS ACÉTICAS
CARACTERÍSTICAS GENERALES
� Móviles (flagelación perítrica o polar)
� Oxidación completa de alcoholes (p.ej. etanol)
� Producción de ácidos orgánicos (ácido acético)
� Oxidación a pH ácido (pH < 5)
� Asociación con zumos alcohólicos
� Posible origen a partir de Pseudomonas
� Reconocimiento en placas de agar-CaCO3 que contengan etanol
Acetobacter aceti
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
PRINCIPALES GÉNEROS
� Familia Acetobacteriaceae
� Género Acetobacter
� Flagelación perítrica
� Oxida hasta CO2 el ácido acético (relacionado con la presencia de
un ciclo completo del ácido cítrico)
� Bacterias superoxidantes
� Género Gluconobacter (antes Acetomonas)
� Flagelación polar
� Bacterias suboxidantes
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
CICLO FERMENTATIVO
� Oxidación de alcoholes primarios (etanol, butanol), secundarios (1,2-
propanodiol, 2,5-hexanodiol), polioles (glicerol, manitol, sorbitol),
monosacáridos (glucosa, fructosa, arabinosa, xilosa) y ácidos orgánicos
(ácido láctico, ácido glioxílico, ácido glucónico) completa e incompleta
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
BACTERIAS PROPIÓNICAS
CARACTERÍSTICAS GENERALES
� Género Propionibacterium
� Medio neutro
� Aisladas, pares, pequeñas cadenas o grumos (aspecto de V, Y o letras
chinas)
� Morfológicamente parecidas a Corynebacterium ⇒ con pequeñas
protuberancias, a veces curvadas
� Aisladas por primera vez en queso Emmental
� Productos lácteos ⇒ Estómago de rumiantes
� Heterótrofas ⇒ Degradación de polialcoholes, ácidos y azúcares
principalmente
Propionibacterium
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
CICLO FERMENTATIVO
� Queso ⇒ producción a partir de lactosa
� Producción de ácido propiónico, succínico, acético y diacetilo
� Expulsión de CO2 ⇒ formación de ojos en el queso
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
BACTERIAS DEL ÁCIDO GLUTÁMICO
CARACTERÍSTICAS GENERALES
� Auxótrofas para la biotina, a veces también tiamina
� A veces requieren compuestos con grupos thiol, sales de hierro y
compuestos quelantes
� Principal aplicación industrial ⇒ producción de aminoácidos
(especialmente ácido glutámico)
� Cepas silvestres ⇒ bajos rendimientos
� Mejora de cepa mediante mutagénesis clásica e ingeniería genética
� Utilización de mutantes auxotróficos y reguladores
� Formación de ácido glutámico ⇒ Corynebacterium glutamicum
� Utilización de melazas o almidón hidrolizado junto con sales amónicas
� Adición de 0.5 µg/g de biotina al medio fermentativo
Corynebacterium glutamicum
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
CICLO FERMENTATIVO
� Ruta de Embden-Meyerhof a partir de una hexosa
� Ciclo de los ácidos tricarboxílicos ⇒ formación de isocitrato
� Descarboxilación oxidativa de isocitrato a α-cetoglutarato
� Conversión a glutamato (junto con NH3)
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
MOHOS
CARACTERÍSTICAS GENERALES
� Hongos multicelulares
� Aspecto aterciopelado o algodonoso
� Parte principal del hongo es blanca; a veces coloreada, oscurecida o como
ahumada
� Intervención en diversos procesos biotecnológicos
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS
� Base para su identificación y clasificación
� Constituidos por hifas (sumergidas o no) y micelio
� Hifas vegetativas (de crecimiento) y fértiles (órganos reproductores)
� Hifas septadas (con tabiques transversales) o no septadas
REPRODUCCIÓN
� A partir de un trozo de micelio (raro)
� Esporas asexuales
� Producidas en gran cantidad
� Pequeñas, ligeras y resistentes a la desecación
� Diseminación aérea para la formación de nuevos mohos
� Tres tipos principales:
1. Conidiosporas ⇒ Conidióforos (hifas fértiles)
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
Conidióforo del tipo del Aspergillus del tipo del Penicillium
2. Artrosporas u oidios ⇒ Artrosporas (por fragmentación de hifa)
3. Esporangiosporas ⇒ Esporangióforos (hifas fértiles)
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
� Esporas sexuales
� No septados
� Zigomicetos
���� Zigosporas
���� Unión de porciones apicales de dos hifas del mismo o semejante
micelio
���� Membrana de protección frente a desecación
���� Reproducción asexual ⇒ esporangios
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
� Septados
� Ascomicetos
���� Ascosporas
���� Unión de dos células del mismo micelio o dos micelios separados
���� Ascosporas recogidas en asca (generalmente 8)
���� Ascas simples o agrupadas en una cubierta (ascocarpo)
���� Membrana de protección frente a desecación
���� Reproducción asexual ⇒ Conidios
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
PRINCIPALES GÉNEROS
� Género Aspergillus
� Ascomiceto
� Esporas asexuales ⇒ Conidios
� No se conoce su ciclo sexual, pero por proximidad filogenética podría
considerarse un ascomiceto
� A. niger
� A. flavus
� A. oryzae
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
� Género Penicillium
� Hongo filamentoso (crecimiento en forma de micelio)
� Ascomicetos
� Esporas asexuales ⇒ Conidios
� Septados, de micelio ramificado, generalmente incoloro
� Neutraliza el ácido láctico
� Genera aromas característicos
� P. Roqueforti
� P. Camemberti
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
� Género Geotrichum
� Incluido a veces en los hongos en forma de levadura
� Masa firme con aspecto de fieltro que posteriormente se torna blanda y
cremosa
� Esporas asexuales (artrosporas)
� Geotrichum candidum
� Género Rhizopus
� Zigomicetos
� Esporas asexuales ⇒ esporangiosporas
� Masa algodonosa de color marrón negruzco
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
� Género Mucor
� Zigomicetos
� Esporas asexuales ⇒ esporangiosporas
� Masa algodonosa de color marrón-negro grisáceo
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
MOHOS INDUSTRIALES
A. niger
Características generales de Aspergillus niger
� Especie más importante de Aspergillus
� Hongo filamentoso (crecimiento en forma de micelio)
� Aerobio estricto
� Cabezuelas (esporas) grandes, muy apretadas y globulares
� Cabezuelas de color negro, castaño negruzco o castaño púrpura
� Conidios rugosos con bandas pigmentadas
� Producción de cítricos, ácido glucónico y diveras enzimas
� Gran versatilidad nutritiva
� No tiene requerimientos nutricionales especiales
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
Ciclo fermentativo para la producción de ácido cítrico
� Ciclo de los ácidos tricarboxílicos
� No se libera CO2 durante la formación de citrato
� Enzima clave piruvato carboxilasa (incrementada por concentraciones
elevadas de azúcar)
� Inhibición de α-cetoglutarato deshidrogenasa ⇒ acumulación de citrato
� Necesario oxígeno disuelto
� pH < 2.0 (a pH superiores acumula ácido glucónico)
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
Ventajas del uso de Aspergillus niger en la producción de aditivos y
enzimas de uso alimentario
� Producción abundante de conidios (inóculo)
� No produce antibióticos ni micotoxinas
� Es capaz de utilizar una gran diversidad de compuestos como fuente de
carbono y/o nitrógeno
� Comportamiento bien estudiado en condiciones industriales (producción
de ácido cítrico desde 1917)
� Filogenéticamente próximo a A. nidulans, modelo de hongo filamentoso
del que aprovecha muchas herramientas
Desventajas
� La principal desventaja es el crecimiento en forma de micelio (lo que
provoca condiciones no homogéneas en el fermentador)
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
Aditivos y enzimas producidos por A. niger
� Ácido cítrico
� Ácido glucónico
� Ácido oxálico
� Ácido tartárico
� Proteasas
� Celulasas, hemicelulasas y pectinasas (producción de zumos y aceites
vegetales; degrada la pared celular y facilita la salida del líquido)
� Amilasas y glucoamilasas (industria del almidón)
� Glucosa oxidasa (evitar reacciones de Maillard)
� β-galactosidasa (producción de productos lácteos bajos en lactosa)
� Naringinasa (reduce el amargor de la naringina por desglicosidación)
A. flavus y oryzae
Características generales de A. flavus-oryzae
� Hongo filamentoso (crecimiento en forma de micelio)
� Aerobio estricto
� Cabezuelas de color verde amarillento
� Uso en alimentos orientales fermentados
� Gran versatilidad nutritiva
� No tiene requerimientos nutricionales especiales
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
P. roqueforti
� Conidios verde-azulados
� Uso en queso Roquefort y otros quesos de pasta azul (Gorgonzola,
Stilton, etc.)
� Tolera atmósferas pobres en oxígeno
� Resiste a un amplio rango de pHs (3,0-10,5)
� Estimulado en atmósferas ricas en alcohol
� Soporta elevadas concentraciones de sal
� Actividades proteolíticas y lipolíticas
� Liberación de ácidos grasos ⇒ formación de alcoholes secundarios
volátiles (aroma)
� Distintos tipos de cepas
� Indeseable en otros tipos de queso (Cammembert, Emmental, etc.)
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
P. camemberti
� Conidios grisáceos
� Utilizado para la elaboración de los quesos de pasta blanda y corteza
florida (camembert, brie, etc.)
� Esporas preparadas en laboratorios especializados
� Tradicionalmente las cepas utilizadas en quesería provenían de formas
salvajes
� Actualmente provienen de mutaciones espontáneas o provocadas
� Cepas distintas en función del color, velocidad de crecimiento, densidad
del tallo, rapidez e intensidad de esporulación, facilidad de germinación
de las esporas, etc.
� Resiste a un amplio rango de pHs
� Soporta elevadas concentraciones de sal
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
Geotrichum candidum
� Oidium lactis
� Hongo de las lecherías
� Color blanco o cremoso
� Quesos de corteza lavada (Pont-l’Eveque, Limburger)
� Neutraliza la pasta quesera
� Favorece el desarrollo de gérmenes caseolíticos
� Desarrollo excesivo ⇒ altera el aroma y sabor final
� Control de crecimiento mediante sal y temperatura de maduración
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
“Starters” utilizados en charcutería
� Cubierta externa de los salchichones color blanco marfil ⇒ Debaryomyces
hansenii (levadura) o Penicillum nalgiovense (moho)
� Otros mohos (Penicillium verrucosum) ⇒ contaminaciones indeseables
P. nalgiovense P. verrucosum
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
Mohos utilizados en las preparaciones culinarias exóticas
(Extremo Oriente y África)
���� Mejora de la digestibilidad de las materias primas (enzimas amilolíticas,
celulolíticas, lipolíticas y proteolíticas)
���� Formación de características organolépticas interesantes
Principales cepas utilizadas
� Rhizopus oryzae
� Rhizopus microsporus
� Amylomyces rouxxi
� Actinomucor elegans
� Mucor circinelloides
� Aspergillus oryzae
� Aspergillus parasiticus
Principales materias primas utilizadas
� Arroz
� Soja
� Cacahuete
� Mandioca
� Coco
� Trigo
� Cebada
� Maíz
� Sorgo
� Mezcla de varias
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
Productos elaborados
� Koji ⇒ salsa de soja y/o arroz fermentado (Aspergillus oryzae y
Aspergillus parasiticus)
� Shoyu ⇒ salsa de soja y harina de trigo (distintos mohos, levaduras
y bacterias lácticas)
� Miso ⇒ bebida de soja que se utiliza en distintas preparaciones
alimenticias (Actinomucor elegans)
� Chu ⇒ Bolas de harina de arroz inoculadas con Amylomyces rouxii
� Tempeh ⇒ Fermentación típica de Indonesia de la soja, mandioca o
coco por Rhizopus oryzae o R. microsporus.
� Sake ⇒ Bebida obtenida a partir de arroz fermentado por
Amulomyces rouxii y con menor frecuencia Aspergillus oryzae. Bebidas
similares: Sato (Tailandia), Binuburan (Filipinas), Yankju (Corea)
� Kaffir ⇒ bebida africana fabricada a partir de sorgo fermentado por
Aspergillus flavus, Amylomyces rouxii entre otros mohos.
� Uso de los anteriores productos como inóculos para platos más
elaborados
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
Mohos utilizados en la producción de ácidos orgánicos
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
Mohos utilizados en la producción de enzimas
TEMA 2. Principales organismos utilizados en las fermentaciones alimentarias
PRINCIPALES APLICACIONES DE LOS ENZIMAS FÚNGICOS
� α-amilasa y amiloglucosidasa de Aspergillus niger ⇒ Hidrólisis del
almidón (mejora de la fermentación del pan) sin los inconvenientes
(subproductos) de una hidrólisis por vía ácida
� Enzimas aptas para la coagulación de la leche ⇒ Rhizomucor pusillus y
Rhizomucor miehiei.
� Pectinasas de Aspergillus ⇒ Clarificación de zumos de frutas y de vinos;
gelificación de confituras; desagregación de los mucílagos de los granos
de café antes del secado
� Lactasa de Aspergillus niger y A. foetidus ⇒ Hidrólisis de lactosa en las
leches condensadas (reducción de su cristalización)
� Proteasas de Aspergillus oryzae ⇒ Acelera la maduración de algunos
quesos (Cheddar y Gouda) y mejora su aroma y sabor
� Glucosa oxidasa de Aspergillus niger ⇒ Antioxidante y prevención de las
reacciones de Maillard en las industrias de huevos en polvo y las fábricas
de mayonesa industrial
� Celulasas de Aspergillus o de Trichoderma ⇒ Mejora la digestibilidad de las
frutas y legumbres deshidratadas