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.

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

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)

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: aguamateria grasalactosa (hidratos de carbono)proteínas (caseína y otras)minerales, sales, vitaminas, enzimas y otros

BACTERIAS ÁCIDO-LÁCTICASGram +, 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 Cocos Mesófilos Heterofermentativa

Lactobacillus spp Bacilos Mesófilos o termófilos

Homofermentativa Heterofermentativa

Lactococcus spp Cocos Mesófilos Homofermentativa

Pediococcus spp Cocos Mesófilos HomofermemtativaHeterofermentativa

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).

PASTEURIZACIÓNProceso 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.

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

QUESOS (concentrados de proteínas, especialmente caseína, que se obtiene por coagulación de estas a pH ácido y posterior deshidratación).

LECHE

Concentración de la materia seca de la leche por coagulación

Coagulación mixta

Deshidratación o desuerado del queso

Liberación del lactosuero

Moldeado y prensado del queso

Queso fresco

Salado (disminuye aw y controla crecimiento microbiano) y Maduración

Coagulación láctica para quesos blandos

QUESO

Repollo

Acondicionamiento

Picado

Adición de sal

Mezclado

Prensado

Fermentación

Tratamiento térmico

Empaque esterilizado CHUCRUT

CONSERVACIÓN DE FRUTAS Y HORTALIZAS POR FERMENTACIÓN LÁCTICA

• Extraer agua y soluto del repollo• Favorecer la fermentación láctica• Contribuir al sabor, aroma y firmeza del producto

1. Leuconostoc mesenteroides (convierte azúcares en acético, etanol y CO2)

2. Lactobacillus brevis y Lactobacillus plantarum (producen principalmente ácido Láctico)

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

SILO

ACCIÓN DE LOS MICROORGANISMOS

1. 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)

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

E. Pasteur: las levaduras son anaeróbicas facultativas. En presencia de oxígeno hacen RESPIRACIÓN AERÓBICA y no generan nada de alcohol