VENTAJAS DE LOS ALIMENTOS FERMENTADOS

Ventajas de los alimentos fermentados:



Cuando un alimento es fermentado nos ofrece las siguientes ventajas:




· Se eliminan sabores y texturas desagradables.


· Hay una reducción considerable en el tiempo de cocción y por lo tanto ahorro de energía.


· Los productos son más digeribles.


· Hay un incremento en el contenido de vitaminas del complejo B.


· Inhibición del desarrollo de microorganismos patógenos y de la producción de toxinas.


· Aumenta considerablemente el tiempo de conservación del alimento


FERMENTACIÒN ACÈTICA

La fermentación acética es la fermentación bacteriana por Acetobacter, un género de bacterias aeróbicas, que transforma el alcohol en ácido acético. La fermentación acética del vino proporciona el vinagre debido a un exceso de oxígeno y es considerado uno de los fallos del vino.

Acetobacter es un género de bacterias del ácido acético caracterizado por su habilidad de convertir el alcohol (etanol) en ácido acético en presencia de aire. Hay muchas especies en este género y también otras bacterias son capaces de formar ácido acético bajo varias condiciones; pero todas las Acetobacter son reconocidas por esta habilidad característica.



                                      


Características:



El Acetobacter es de particular importancia comercialmente, debido:




Son usadas en la producción de vinagre (intencionalmente convirtiendo el etanol del vino en ácido acético)

Pueden destruir vino al infectarse para producir excesivas cantidades de acético o acetato etílico, haciéndolo impalatable.

El ácido acético también es mejor conocido como ácido metilencarboxílico, se puede encontrar en forma de ion acetato. Éste es un ácido que se encuentra en el vinagre, siendo el principal responsable de su sabor y olor agrios. Su fórmula es CH3-COOH (C2H4O2).




FÒRMULA DEL ÀCIDO ACÈTICO
Es producido por síntesis y por fermentación bacterial. Hoy en día, la ruta biológica proporciona cerca del 10% de la producción mundial, pero sigue siendo importante en la producción del vinagre.


¿Qué es Vinagre?


Acetobacter aceti, es lo que normalmente se usa para producir vinagre con un porcentaje de acido acético superior 14 %. Cuando se utiliza sidra, vino o malta como materia prima se puede obtener aproximadamente 5 % de acido acético.
Tradicionalmente, el vinagre fue producido en barriles llenos de las virutas de madera sobre el cual se rociaba el vino. Cuando el vinagre es destilado este no tiene color. El vinagre de vino se denomina así al más corriente de todos los vinagres, así como vinagre de vino de mayor consumo y producción mundial. Vinagre de vino vinagre procedente de las diferentes variedades de vino.
 
 



En muchos países la legislación exige que el acido acético en vinagre sea producido por fermentación y no por procesos químicos. También existen tres procesos químicos para producir acido acético: carboxilación del metanol, oxidación del butano u oxidación del acetaldehído. El vinagre contiene de 4 a 8 % de ácido acético en volumen.




Fermentación oxidativa


Durante la mayor parte de la historia de la humanidad, el ácido acético, en la forma de vinagre, ha sido preparado por bacterias del género Acetobacter. En presencia de suficiente oxígeno, estas bacterias pueden producir vinagre a partir de una amplia variedad de alimentos alcohólicos. Algunos insumos comunes son la sidra, el vino, cereal fermentado, malta, arroz, o patatas. La reacción química general facilitada por estas bacterias es:


C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O

Una solución diluida de alcohol, inoculada con Acetobacter y mantenida en un lugar cálido y aireado se hará vinagre en el transcurso de algunos meses. Los métodos industriales de preparación de vinagre aceleran este proceso al mejorar el suministro de oxígeno a las bacterias.


La mayor parte del vinagre hoy en día es hecho en cultivo de tanque sumergido, descrito por primera vez en 1949 por Otto Hromatka y Heinrich Ebner. En este método, el alcohol se fermenta a vinagre en un tanque agitado continuamente, y se suministra oxígeno burbujeando aire a través de la solución. Usando aplicaciones modernas de este método, se puede preparr vinagre de 15% ácido acético en sólo 24 horas en un proceso por lotes, incluso de 20% en 60 horas.



Fermentación anaeróbica

FERMENTACIÓN FERMENTACIÓN ACÉTICA: El proceso metabólico se basa en la conversión del etanol, bajo la acción de la alcohol deshidrogenasa, en acetaldehído y del acetaldehído hidratado en ácido acético por la acción de la acetaldehído deshidrogenasa:                 C 2 H 5 OH CH 3 CHO + H 2 O CH 2 CH(OH) 2 CH 3 COOH+ H 2 O Producto : vinagre ( solución diluida de ácido acético Materia prima : etanol purificado diluido, fuente de nitrógeno y una combinación apropiada de minerales. Micro organismos empleados: bacterias ácido-lácticas los géneros Acetobacter y Gluconobacter. 



Algunas especies de bacterias anaeróbicas, incluyendo miembros del género Clostridium, pueden convertir los azúcares en ácido acético directamente, sin usar etanol como intermediario. La reacción química total llevada a cabo por estas bacterias puede ser representada por:



C6H12O6 → 3 CH3COOH

Más interesante desde el punto de vista de un químico industrial es el hecho que estos acetógenos pueden producir ácido acético a partir de compuestos de un carbono, incluyendo metanol, monóxido de carbono, o una mezcla de dióxido de carbono e hidrógeno:




2 CO2 + 4 H2 → CH3COOH + 2 H2O

Esta habilidad de Clostridium para utilizar los azúcares directamente, o para producir ácido acético de insumos menos costosos, significa que estas bacterias podrían producir ácido acético más eficientemente que los oxidadores de etanol como Acetobacter. Sin embargo, las bacterias Clostridium son menos tolerantes al ácido que las Acetobacter. Incluso las cepas de Clostridium más tolerantes al ácido sólo pueden producir vinagre de muy baja concentración porcentual de ácido acético, comparado con cepas de Acetobacter que pueden producir vinagre de hasta 20% ácido acético.

                        


Características


La formación de ácido acético (CH3COOH) resulta de la oxidación de un alcohol por la bacteria del vinagre en presencia del oxígeno del aire. Estas bacterias, a diferencia de las levaduras productoras de alcohol, requieren un suministro generoso de oxígeno para su crecimiento y actividad. El cambio que ocurre es descrito generalmente por la ecuación:



C2H5OH + O2 → Acetobacter aceti → CH3COOH + H2O







FERMENTACIÒN LÀCTICA




FERMENTACIÒN LÀCTICA

FERMENTACIÒN LÀCTICA: se llama al proceso celular donde se utiliza glucosa para obtener energía y donde el producto de desecho es el ácido láctico.

La fermentación láctica es una ruta metabólica anaeróbica que ocurre en el citosol de la célula, en la cual se oxida parcialmente la glucosa para obtener energía y donde el producto de desecho es el ácido láctico.


Este proceso lo realizan muchas bacterias (llamadas bacterias lácticas), algunos protozoos y ocurre en los tejidos animales, en ciertos protozoarios, hongos y bacterias.


                BACTERIAS                  CULTIVO DE LACTOBACILLUS BULGARICUS


Las bacterias del ácido láctico (BAL), o también bacterias ácido lácticas y cultivos lácticos -por razón de sus características al ser procesadas y multiplicadas para su utilización como grupo- comprenden un clado de bacterias fermentadoras y productoras de ácido láctico, función por la que son usadas en la industria para darle ciertas cualidades a los alimentos y protegerlos contra la acción de otros organismos dañinos.Uno de ellos pueden ser los bactobacillios los cuales aportan al producto un buen cuidado.

BACTERIAS ACIDO LÀCTICAS`:
Dentro de la bacterias làcticas, qure son las que llevan a cabo estas fermentaciones existen.

Homofermentativas: ( producen ùnicamente àcido làctico).

Entre las de interès industrial se encuentran, ente otras,las especies de los gèneros: Streptococcus, Lactobacillus Termofilo, lactobacilo bùlgaro y Leuconostoc, que producen yogur y queso.






Heterofermentativas:( se obtienen otros productos aparte del àcido làctico como etanol y agua).



Un ejemplo de este tipo de fermentación es la acidificación de la leche . Ciertas bacterias (lactobacilos), al desarrollarse utilizan la lactosa (azúcar de leche) como fuente de energía.



La lactosa, al fermentar, produce energía que es aprovechada por las bacterias y el ácido láctico es eliminado. La coagulación de la leche (cuajada) resulta de la precipitación de las proteínas de la leche, y ocurre por el descenso de pH debido a la presencia de ácido láctico.

producto: àcido làctico CH3-CH- OH- COOH

                                               
                                                 MOLECULA DE ÀCIDO LÀCTICO

TIPOS DE FERMENTACIÒN LÀCTICA:

Homolàctica------------------------> ùnico producto: àcido làctico.

Heterolàctica---------------------> 3 productos. àcido làctico, etanol y agua.


MECANISMO DE LA FERMENTACIÒN LÀCTICA:

El proceso fermentativo se basa en una serie de reacciones bioquimicas relacionadas con el metabolismo cèlular de los microorganismos o bacterias àcido- làcticas, responsables de llevar acabo la degradaciòn de los carbohidratos.

Los lactobacillus, son bacterias que utilizan la fermentaciòn làctica para obtener energìa: estos organismos transforman la lactosa de la leche en glucosa y posteriormente en àcido làctico.

La lactosa ( C12 H22 O11) se hidroliza hasta 2 glucosa (C6 H12 O6). mediante la lactasa. posteriormente a travès de la glicòlisis, se obtiene àcido pirùvico.



En condiciones de ausencia de oxígeno (anaerobias), la fermentación responde a la necesidad de la célula de generar la molécula de NAD+, que ha sido consumida en el proceso energético de la glucólisis. En la glucólisis la célula transforma y oxida la glucosa en un compuesto de tres átomos de carbono, el ácido pirúvico, obteniendo dos moléculas de ATP; sin embargo, en este proceso se emplean dos moléculas de NAD+ que actúan como receptores de electrones y se reducen a NADH. Para que puedan tener lugar las reacciones de la glucólisis productoras de energía es necesario reoxidar el NADH; esto se consigue mediante la cesión de dos electrones del NADH al ácido pirúvico, que se reduce a ácido láctico.


Fermentación Láctica

piruvato + NADH + H+-------> ácido láctico + NAD+


Se produce en muchas bacterias (bacterias lácticas), también en algunos protozoos y en el músculo esquelético humano. Es responsable de la producción de productos lácteos acidificados ---> yoghurt, quesos, cuajada, crema ácida, etc. El ácido láctico tiene excelentes propiedades conservantes de los alimentos.

Clasificación de las reacciones de fermentación según el agente

Hay dos clases bien definidas que son:


 Fermentación microbiana

Promovidas o catalizadas por microorganismos. La reproducción de los microorganismos conlleva a que la reacción tenga un comportamiento autocatalítico siendo la concentración de los microorganismos variable. Dentro de este tipo de reacción hay 2 clases bien definidas:


Cultivos de tejidos o macroorganismos (células vegetales y animales).

Reactores microbianos en sí (cultivo de microorganismos).

Reacciones enzimáticas


Catalizadas por enzimas, el agente catalítico no se reproduce y cuando se opera discontinuamente este permanece constante.

Clasificación de las reacciones de fermentación según el consumo de oxígeno


Aeróbicas



Aquí los microorganismos necesitan de oxígeno para poder sobrevivir. Por ejemplo la reacción de transformación de la glucosa



O2 + C6H12O6 CO2 + BIOMASA


Anaeróbicas




Aquí los microorganismos no necesitan de oxígeno para su supervivencia. Por ejemplo la reacción de transformación de la glucosa por vía glucolítica



C6H12O6 2C2H5OH + CO2 + ENERGÍA


Las levaduras son microorganismos pertenecientes al grupo de las criptógamas; se encuentran dentro de los hongos. Como tales, son incapaces de emplear la fotosíntesis para su alimentación; no poseen flagelo por lo que las células individuales son inmóviles entre sí. Son capaces de transformar los hidratos de carbono en alcohol con desprendimiento de anhídrido carbónico.




CARACTERÌSTICAS DE LA FERMENTACIÒN:




 Velocidad de fermentación: Se determina midiendo la cantidad de azúcar fermentada en la unidad de tiempo por un peso dado de levadura; esta debe ser alta para evitar riesgos de contaminación.


 Resistencia al alcohol: Una levadura de alta resistencia al alcohol presenta grandes ventajas técnicas y biológicas, el uso de esa levadura permite obtener mostos con gran riqueza alcohólica, lo que mejora la potencia de la instalación, consiguiendo una destilación económica, puesto que habrá menos consumo de combustible. A una buena levadura industrial no debe perjudicarla en su actividad fermentativa una concentración de 8-9% de alcohol en volumen.


Rendimiento: Es la relación entre el alcohol producido y el azúcar puesto a disposición de la levadura, teóricamente por 100 Kg de melaza se obtienen 33 litros de alcohol.



A partir de las reacciones:



C6H12O6 2C2H5OH + CO2 + ENERGÍA 0    C11H22O11 4C2H5OH + 4CO2

se calcula el alcohol teórico. producido si toda la glucosa y sacarosa presente en el mosto se transforman en etanol. El rendimiento se puede expresar como:


R = (alcohol real/alcohol teórico)*1000


Resistencia: Además de la resistencia al alcohol, la levadura debe poseer resistencia a la acidez, ya que este parámetro se aumenta en ocasiones para combatir infecciones, igualmente debe resistir los cambios de temperatura.


 Medio de dilución: El medio de dilución es generalmente agua, aunque se utilizan otros solventes que no reaccionen químicamente con el medio.


VARIABLES DE LA FERMENTACIÒN ALCOHÒLICA Y SUS EFECTOS SOBRE EL PROCESO



Con el fin de obtener altos rendimientos en la fermentación alcohólica es necesario considerar ciertos parámetros y realizar un estudio sobre los efectos que en mayor o menor grado alteren la buena marcha del proceso.

1. Clase de microorganismo: Los microorganismos más apropiados para la producción de etanol a partir de azúcares son, como ya se dijo, las levaduras del género saccharomyces y kluyveromyces y las bacterias zymomonas mobilis.


2. Concentración del sustrato: El carbono es suministrado por los azúcares contenidos en la materia prima, siendo la concentración de azúcar un valor que se debe considerar ya que afecta la velocidad de la fermentación, el comportamiento y el desarrollo de las células de la levadura.

Suele ser satisfactoria una concentración de azúcar del 10 al 18%, el valor más corriente es del 12%. Cuando se trabaja con concentraciones de azúcar muy altas, del orden de 22%, se observa una deficiencia respiratoria en la levadura y un descenso de la velocidad de fermentación; por el contrario, al trabajar con concentraciones muy bajas, el proceso resulta antieconómico ya que requiere un mayor volumen para la fermentación. Por esto se utiliza como sustrato la melaza, que tiene de 10 - 15% de azúcar.


3. Concentración de Etanol: La levadura es afectada en alto grado por la concentración de alcohol, una concentración alcohólica del 3% ya influye sobre el crecimiento; una concentración de un 5% influye tanto sobre el crecimiento como en la fermentación. Cuando la concentración es del 10%, el crecimiento sufre la paralización total.



4. Temperatura: La selección de esta variable es influenciada tanto por factores fisiológicos como por problemas físicos (pérdidas debidas a la evaporación de etanol al trabajar con temperatura elevada).

Se debe tener en cuenta que para cada levadura existe una temperatura óptima de desarrollo, en la cual se muestra activa. Además, se tiene una zona independiente de la temperatura óptima en la cual la levadura aún presenta actividad; a medida que se aleja de la temperatura óptima su actividad disminuye notablemente. Por debajo de la temperatura señalada como mínima y por encima de la máxima, las levaduras continúan viviendo en estado latente, sin embargo, al exponer cualquier levadura a una temperatura de 55 ºC por un tiempo de 5 minutos se produce su muerte. En el caso de la saccharomyces cerevisae se tiene un desarrollo óptimo entre 28-35 ºC, recomendable.



5. pH: Este es un factor importante en la fermentación, debido a su importancia en el control de la contaminación bacterial como también al efecto en el crecimiento de las levaduras, en la velocidad de fermentación y en la formación de alcohol. Durante la fermentación la levadura toma el nitrógeno de los aminoácidos orgánicos, perdiendo su carácter anfótero y pasando a ácidos, lo cual origina una disminución del pH del medio. Cuanto más bajo el pH del medio, tanto menor el peligro de infección, pero si se trabaja con pH muy bajos la fermentación es muy lenta, ya que la levadura no se desarrolla de la forma conveniente. Según estudios se halló que el pH más favorable para el crecimiento de la saccharomyces cerevisiae se encuentra entre 4.4 - 5.0, con un pH de 4.5 para su crecimiento óptimo.



6. Concentración de nutrientes: Como ya se dijo, la presencia de sustancias nutritivas adecuadas es una condición necesaria para el crecimiento y desarrollo de la levadura, siendo su concentración un factor primordial en la actividad vital de la levadura. Las principales sustancias nutritivas y las más influyentes son el nitrógeno, fósforo, azufre, vitaminas y trazas de algunos elementos.



7. Aireación: El aire es un factor decisivo en toda fermentación, ya que su presencia hace más vigoroso el crecimiento de la levadura. Hay tres puntos de vista de gran importancia que favorecen el rendimiento debido a una buena aireación:

El libre y constante abastecimiento de oxígeno de cada célula en el sustrato.

La eliminación rápida del CO2 , porque en concentraciones relativamente pequeñas inhibe el crecimiento.

El mantener en suspensión las células de levadura, a fin de que en la tumultosidad de la mezcla se renueve constantemente el contacto entre la membrana celular y el sustrato nutritivo.

Clasificación de las reacciones de fermentación según el agente

Hay dos clases bien definidas que son:    
 Fermentación microbiana

Promovidas o catalizadas por microorganismos. La reproducción de los microorganismos conlleva a que la reacción tenga un comportamiento autocatalítico siendo la concentración de los microorganismos variable. Dentro de este tipo de reacción hay 2 clases bien definidas:
 *Cultivos de tejidos o macroorganismos (células vegetales y animales).

 *Reactores microbianos en sí (cultivo de microorganismos).


- Reacciones enzimáticas
Catalizadas por enzimas, el agente catalítico no se reproduce y cuando se opera discontinuamente este permanece constante.

Clasificación de las reacciones de fermentación según el consumo de oxígeno

- Aeróbicas

Aquí los microorganismos necesitan de oxígeno para poder sobrevivir. Por ejemplo la reacción de transformación de la glucosa


O2 + C6H12O6 CO2 + BIOMASA


Anaeróbicas



Aquí los microorganismos no necesitan de oxígeno para su supervivencia. Por ejemplo la reacción de transformación de la glucosa por vía glucolítica




C6H12O6 2C2H5OH + CO2 + ENERGÍA


 


- El Microorganismo: Tradicionalmente se han empleado las levaduras de las especias saccharomyces cerevisiae y sacc. ovarum; otros estudios proponen el uso de ciertas bacterias, las zymomonas.




















FERMENTACION ALCOHÒLICA

El oxígeno es el desencadenante inicial de la fermentación, ya que las levaduras lo van a necesitar en su fase de crecimiento. Sin embargo al final de la fermentación conviene que la presencia de oxígeno sea pequeña para evitar la perdida de etanol y la aparición en su lugar de acético o acetrilo.
El proceso, simplificado, de la fermentación es:
Azucares + levaduras ==> Acohol etílico + CO2 + Calor + Otras sustancias

La fermentación alcohólica es un proceso exotérmico, es decir, se desprende energía en forma de calor. Es necesario controlar este aumento de temperatura ya que si ésta acendisese demasiado (25 - 30º) las levaduras comenzarían a morir deteniendose el proceso fermentativo.
Un ejemplo de deposito de fermentaciòn:
video
     

BIOQUIMICA DE LA REACCIÒN DE LA FERMENTACIÒN ALCOHÒLICA

La glucólisis es la primera etapa de la fermentación, lo mismo que en la respiración celular, y al igual que ésta necesita de enzimas para su completo funcionamiento. A pesar de la complejidad de los procesos bioquímicos una forma esquemática de la reacción química de la fermentación alcohólica puede describirse como una glicólisis.
GLUCOSA 2 ETANOL + 2 CO2
LEVADURAS= HONGOS UNICELULARE, ANAERÒBICOS


                                                                                                                                                                                     

LEVADURAS

Las levadura es un hongo unicelular, responsable de gran parte de las fermentaciones alcohòlicas, Son lo que se denominan: organismos anaeróbicos facultativos, es decir que pueden desarrollar sus funciones biológicas sin oxígeno. Se puede decir que el 96% de la producción de etanol la llevan a cabo hongos microscópicos, diferentes especies de levaduras, entre las que se encuentran principalmente Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces fragilis, Torulaspora y Zymomonas mobilis.

FERMENTACION ALCOHÒLICA

Fermentación Alcohólica: (denominada también como fermentación del etanol o incluso fermentación etílica) es un proceso biológico de fermentación en plena ausencia de aire (oxígeno - O2), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono (por regla general azúcares: como pueden ser por ejemplo la glucosa, la fructosa, la sacarosa, el almidón, etc.) para obtener como productos finales: un alcohol en forma de etanol (cuya fórmula química es: CH3-CH2-OH), dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y unas moléculas de ATP que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energético anaeróbico. El etanol resultante se emplea en la elaboración de algunas bebidas alcohólicas, tales como el vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc.
La fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico realizado por las levaduras y algunas clases de bacterias. Estos microorganismos transforman el azúcar en alcohol etílico y dióxido de carbono. La fermentación alcohólica, comienza después de que la glucosa entra en la celda. La glucosa se degrada en un ácido pyruvic. Este ácido pyruvic se convierte luego en CO2 y etanol. Los seres humanos han aprovechado este proceso para hacer pan, cerveza, y vino. En estos tres productos se emplea el mismo microorganismo que es: la levadura común o lo Saccharomyces cerevisae.

La fermentación alcohólica se puede considerar (desde una perspectiva humana) como un proceso bioquímico para la obtención de etanol, que por otras vías se ha obtenido gracias a procedimientos químicos industriales, como por ejemplo mediante la hidratación de etileno. La finalidad de la fermentación etílica (desde una perspectiva microbiana) es la obtención de energía para la supervivencia de los organismos unicelulares anaeróbicos.

TIPOS DE FERMENTACIÒN:
  • Fermentaciòn Alcohòlica
  • Fermentaciòn Làctica
  • Fermentaciòn Acètica
LA FERMENTACIÒN es un proceso en el cual se descomponen sustancias orgánicas complejas en otras simples. El proceso de fermentación es producido por acción de las enzimas, lo cual conlleva cambios químicos en las sustancias orgánicas. Cuando estas se degradan por la acción enzimática, se da lugar a productos sencillos, como por ejemplo el alcohol etílico. Estos productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de fermentaciones.
Fue descubierta por Louis Pasteur, que la describió como la vie sans l´air (la vida sin el aire). La fermentación típica es llevada a cabo por las levaduras. También algunos metazoos y protistas son capaces de realizarla.


Los alimentos fermentados son aquellos cuyo procesamiento involucra el crecimiento y actividad de microorganismos, como:


  

       BACTERIAS                                     MOHOS                                 BACTERIAS
 

Aunque la idea de consumir alimentos con bacterias o mohos no suena nada agradable, el hombre los ha consumido desde tiempo inmemorial. Los alimentos fermentados probablemente surgieron de forma accidental, y es gracias a estos afortunados errores que muchos alimentos se pueden conservar en buen estado por grandes períodos de tiempo.











FERMENTACIÒN

Es la degradaciòn o descomposiciòn bioquìmica de sustacias orgànicas complejas en compuestos màs simples, generalmente en ausencia de oxìgeno, gracias a la acciòn catalizada de ciertas encimas específicas, llamadas fermentos, producidas por microorganismos tales como el moho, las bacterias y las levaduras.
Es un proceso catabòloico de oxidaciòn incompleta de azùcares o almidones por la acciòn de levaduras o bacterias, que conduce a la formaciòn de àcidos orgànicos.