TEMARIO UNIDAD XII: Procesos microbianos de la conservación y producción de alimentos: Aplicaciones biotecnológicas de las fermentaciones. Leche y derivados. Las bacterias del ácido láctico. Pasteurización. Conservación de frutas y hortalizas por fermentación láctica. Ensilados. Vinificación y elaboración de cerveza.

Aspectos a considerar en la microbiología de alimento La MICROBIOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS trata los procesos en los que los microorganismos influyen en las características de los productos de consumo alimenticio humano o animal. Aspectos a considerar en la microbiología de alimento Los microorganismos como productores de alimentos Los microorganismos como agentes de deterioro de alimentos Los microorganismos como agentes patógenos transmitidos por alimentos

LOS MICROORGANISMOS COMO PRODUCTORES DE ALIMENTOS Producción de alimentos Proceso fermentativo (principalmente láctica) Descenso del pH Reduce la capacidad de supervivencia de especies bacterianas indeseables Acumulación de ácidos orgánicos de cadena corta en el alimento Se acumulan compuestos antibacterianos que reducen la carga microbiana del alimento Efecto antibacteriano Confieren sabor agradable Impide germinación de espero de Gram + Incrementa la vida media del alimento

Pocos pueden multiplicarse sobre el alimento LOS MICROORGANISMOS COMO AGENTES DE DETERIORO DE ALIMENTOS Alimento deteriorado: aquel dañado por agentes microbianos, químicos o físicos de forma que es inaceptable para el consumo humano Población heterogénea de microorganismos que crecen sobre un alimento Población mas homogénea Pocos pueden multiplicarse sobre el alimento Un solo tipo de microorganismo Resistencia a la colonización de un alimento (factores que dirigen la selección) Factores intrínsecos (derivan de la composición del alimento) Tratamientos tecnológicos (modifican la flora inicial como consecuencia del procesado del alimento) Factores extrínsecos (dependen del ambiente que rodea al alimento) Factores implícitos (depende de las relaciones entre los microorganismos como consecuencia de los anteriores)

Patologías transmitidas por alimentos LOS MICROORGANISMOS COMO AGENTES PATÓGENOS TRANSMITIDOS POR ALIMENTOS Patologías transmitidas por alimentos Infecciones alimentarias (por ingestión de microorganismos) Intoxicaciones alimentarias (por ingestión de toxinas producidas por microorganismos) En cualquiera de los 2 casos es necesario que el microorganismo produzca Suficiente número para colonizar el intestino Suficiente número para intoxicar el intestino Cantidades significativas de toxinas

FACTORES QUE AFECTAN EL CRECIMIENTO BACTERIANO EN ALIMENTOS TEMPERATURA: Refrigeración (entre 0 y 10 °C). Organismos psicrófilos crecen mas rápido que los mesófilos. Congelación (entre -2 y -10 °C) o (-30 y -80 °C). Detiene el crecimiento de todos los organismos. Altas temperaturas (superiores a las de crecimiento óptimo) producen muerte o lesiones subletales en los microorganismos. RADIACIÓN ULTRAVIOLETA: disminuye exponencialmente el número de células vegetativas o de esporas vivas. RADIACIÓN IONIZANTE: es letal, dependiendo de la dosis puede ser pasteurizante o esterilizante y su poder de penetración es uniforme. ACTIVIDAD AGUA REDUCIDA (aw): los microorganismos requieren presencia de agua para crecer y poder llevar a cabo sus funciones ( Por extracción de agua o adición de solutos). pH y ACIDEZ: la presencia de ácidos produce una disminución en la supervivencia de los microorganismo (en alimentos se usan ácidos orgánicos porque difunden mejor por la membrana celular). POTENCIAL REDOX: Influye en el tipo de microorganismo (valores redox + para microorganismos aerobios y redox – para anaeróbicos). SALES DE CURADO: modifican el alimento en color, aromas, textura y sensibilidad al crecimiento microbiano. GASES: destruyen o inhiben el crecimiento microbiano. CO2 (inhibe crec. De microorganismos con mayor eficiencia cuanto menor es la temperatura).

APLICACIONES BIOTECNOLÓGICAS DE LAS FERMENTACIONES LECHE Y SUS DERIVADOS Producto fresco del ordeñe completo e ininterrumpido, en condiciones de higiene, de animales sanos, descansados y bien alimentados, recogida higiénicamente y sin calostro COMPOSICIÓN QUÍMICA: agua materia grasa lactosa (hidratos de carbono) proteínas (caseína y otras) minerales, sales, vitaminas, enzimas y otros

BACTERIAS ÁCIDO-LÁCTICAS Gram +, inmóviles, no esporulantes, anaeróbias facultativas o microaerófilas, pueden ser mesófilos o termófilos. pH óptimo de crecimiento entre 4 y 4,5. Son microorganismos auxótrofos. GÉNERO MORFOLOGÍA TEMPERATURA DE CRECIMIENTO TIPO DE FERMENTACIÓN Streptococcus Cocos Mesófilos Homofermentativa Leuconostoc spp Heterofermentativa Lactobacillus spp Bacilos Mesófilos o termófilos Homofermentativa Heterofermentativa Lactococcus spp Pediococcus spp Homofermemtativa

CARGA MICROBIANA DE LA LECHE: los microorganismos pueden provenir Del interior de la ubre (ubre sana leche casi estéril. Con mastitis la carga microbiana) De los pezones (presentan alta carga de microorganismos esporulados) De equipos y elementos de ordeñe (contaminación por limpieza deficiente) De la conservación y/o transporte (por temperaturas inadecuadas). PASTEURIZACIÓN Proceso térmico realizado a líquidos con el objeto de reducir los agentes patógenos que pueden contener. Temperatura de calentamiento a 100 °C OBJETIVOS: Eliminar microorganismos patógenos Disminuir la carga microbiana presente en la leche cruda. TIPOS DE PASTEURIZACIÓN. P baja: calentar grandes volúmenes de leche a 63 °C por 30 minutos y enfriar lentamente. P alta: calentar a 72 °C durante 15 segundos (necesita personal altamente calificado). Ultrapasteurización: calentar alrededor de los 138 °C al menos 2 segundos.

Comienza fermentación láctica y acidificación de la leche DERIVADOS DE LA LECHE YOGUR (producto obtenido por fermentación de leche pasteurizada) Microorganismos iniciadores (homofermentativos): Lactobacillus delbrueckii subesp. bulgaricus (acidifica menos el medio y es responsable del sabor y aroma del producto) Streptococcus salivarius subesp. thermophillus (acidifica fuertemente el medio y genera ácido láctico) LECHE pH favorable a S. salivarius Comienza fermentación láctica y acidificación de la leche Aporte de valina de la caseína por L. delbrueckii pH 4.6 aglomeración de las caseínas y formación del YOGUR Aumenta la acidez por acumulación de Láctico pH favorable a L. delbrueckii

Concentración de la materia seca de la leche por coagulación QUESOS (concentrados de proteínas, especialmente caseína, que se obtiene por coagulación de estas a pH ácido y posterior deshidratación). LECHE Coagulación mixta Coagulación láctica para quesos blandos Concentración de la materia seca de la leche por coagulación Deshidratación o desuerado del queso Liberación del lactosuero Moldeado y prensado del queso Queso fresco Salado (disminuye aw y controla crecimiento microbiano) y Maduración QUESO

CONSERVACIÓN DE FRUTAS Y HORTALIZAS POR FERMENTACIÓN LÁCTICA Repollo Acondicionamiento Picado Extraer agua y soluto del repollo Favorecer la fermentación láctica Contribuir al sabor, aroma y firmeza del producto Adición de sal Mezclado Prensado Leuconostoc mesenteroides (convierte azúcares en acético, etanol y CO2) Lactobacillus brevis y Lactobacillus plantarum (producen principalmente ácido Láctico) Fermentación Tratamiento térmico Empaque esterilizado CHUCRUT

Leuconostoc deja de crecer debido a que se alcanza una concentración de ácidos del 1% v/v

ENSILAJE HENO HENO: deshidratación del forraje hasta alcanzar el 14 – 15 % de humedad para inhibir el crecimiento microbiano

SILO SILO: técnica de conservación del forraje en estado húmedo, protegido de la luz y en condición anaeróbica. FUNDAMENTO: Inhibición de procesos enzimáticos y microbianos no deseados por disminución del pH (FERMENTACIÓN LÁCTICA)

SILO Dependiendo del forraje se determina el momento óptimo para la confección del SILO mayor volumen/Ha y calidad nutricional. 30 – 35% de materia seca y por lo menos 6 – 12% de hidratos de carbono (asegura la FERMENTACIÓN LÁCTICA). Posteriormente se corta y se pica simultáneamente Tamaño de picado: si es GRANDE difícil de compactar (queda O2, aumenta respiración aeróbica y hay pérdida de calidad nutricional) si es demasiado pequeño provoca trastornos ruminales. es conveniente que queden una proporción mínima de fragmentos no menores a 2 cm para favorecen la MOTILIDAD RUMINAL

ACCIÓN DE LOS MICROORGANISMOS SILO ACCIÓN DE LOS MICROORGANISMOS Actúan bacterias aeróbicas (Klebsiella y Acetobacter), transformas los Hidratos de Carbono en Acético y CO2. TEMPERATURA (4 a 6 °C por encima de la ambiente por RESPIRACIÓN AEROBICA) 2. Actúan bacterias anaeróbicas que fermentan H de C dando preferentemente ácido LÁCTICO. pH por debajo de 5, inhibiendo el crecimiento de las bacterias acéticas 3. Entre las 24 y 48 hs se desarrollan Leutonostoc y Streptococcus, que fermentan azúcares en ácido LÁCTICO disminuye rápidamente el pH y empieza a disminuir la población de estas bacterias. 4. Entre el 3 y 5 día se desarrollan Lactobacillus y Pediococcus generando grandes cantidades de LÁCTICO. Entre el día 5 y el 17 a 21, se produce una gran acumulación de LÁCTICO que provoca una de pH a valores de 4.2 o menores, Que da por resultado un SILO que conserva el forraje con un excelente valor nutritivo.

FERMENTACIÓN ALCOHOLICA La FERMENTACIÓN se produce por la acción metabólica de levaduras que transforman azúcares del fruto en ETANOL y CO2. VINO: FERMENTACIÓN ALCOHOLICA de la uva CERVEZA: FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA de cereales principalmente cebada. FACTORES QUE AFECTAN LA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA ACIDEZ DEL SUSTRATO: pH óptimo de crecimiento de las levaduras 3.5 – 5.5 CONCENTRACIÓN DE AZÚCARES: Concentración de monosacáridos o disacáridos demasiado bajas o altas pueden frenar el proceso (la concentración de azúcar afecta los procesos de ósmosis dentro de la membrana celular) E. Pasteur: las levaduras son anaeróbicas facultativas. En presencia de oxígeno hacen RESPIRACIÓN AERÓBICA y no generan nada de alcohol CONTACTO CON EL AIRE: la presencia de O2 detiene la fermentación (Efecto Pasteur) TEMPERATURA: las levaduras son mesófilas y la fermentación es exotérmica. Temperaturas superiores a 55 °C producen muerte de las levaduras. T. óptima 30 °C