Q U A R T A E D I C I Ó D E S A B A D E L L U N I V E R S I T A TD E L 4 A L 8 D E J U L I O L D E 2 0 0 5

Tecnologia de les llets fermentades

S7. El paper de l’alimentació al llarg de la històriaJosé Antonio Mateos, doctor en farmàcia

Sabadell, juliol de 2005

SABADELL UNIVERSITAT 2005 JA Mateos

Leches fermentadas y yogur. Ciencia y tecnología

1. Introducción2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica3. “Starters” o cultivos iniciadores

•Características •Preparación y utilización

4. Tratamiento de la leche5. Bioquímica de la textura6. Elaboración de yogur y leches fermentadas

1. Introducción

GR

AVA

DO

S SU

MER

IOS

Historia• Citas bíblicas• Relieve sumerio en piedra año

2900 - 2400 a.c.• Elia Metchnikoff (1908) sugiere

que los pueblos alimentados con leches fermentadas viven másFuen el primero en establecer la relación tradición - cienciaEstableció las bases de la microbiología positiva

E. Metchnikoff. The prolongation of life (1907)Premio Nobel de Medicina en 1908

1. Introducción

1. Introducción

Tipos de leches fermentadas (FIL)

1. Productos fermentados por microorganismos termófilos*Fermento único: Leche acidófila (Lactobacillus acidophilus)*Fermentos mixtos:

-Yogur (Streptococcus thermophilus y Lactobacillus -------delbruekii subsp. bulgaricus)

-Productos BAT (Bifidobacterium sp., L acidophilus y S ------thermophilus)

-BIOGAIA (Streptococcus thermophilus y Lactobacillus --------reuteri)

1. Introducción

Tipos de leches fermentadas (FIL)

2. Productos fermentados por microorganismos mesófilos*Fermentación láctica:

-Leche acidificada o Buttermilk (Lactococcus lactis y sus subsp. y/o-Leuconostoc mesenteroides y sus subsp.)

*Fermentación láctica y alcohólica:-Kéfir (gránulos de kéfir)-Koumis (Lactobacillus delbruekii subsp. Bulgaricus y ----

------Kluiveromices marxianus)

1. Introducción

NORMA DE CALIDAD PARA YOGUR O YOGHOURT DESTINADO AL MERCADO INTERIOR (1987, MODIFICADA EN 2002 Y 2003)

Definición del producto:

Se entiende por “yogur” o “yoghourt” el producto de leche coagulada obtenida por fermentación láctica mediante la acción de Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus a partir de leche pasterizada, …..Los microorganismos productores de la fermentación láctica debenser viables y estar presentes en el producto terminado en cantidad mínima de 1 por 107 colonias por gramo o mililitro.

Se entiende por “yogur o yoghourt pasteurizado después de la fermentación” el producto obtenido a partir de “yogur” o “yoghourt” que, como consecuencia de la aplicación de un tratamiento por elcalor posterior a la fermentación equivalente a una pasteurización, ha perdido la viabilidad de las bacterias lácticas específicas y cumple todos los requisitos establecidos para el yogur en esta norma salvo las excepciones indicadas en la misma.

EL YOGUR SEGUN EL CODEX ALIMENTARIUS (FAO&OMS)

Leches fermentadas y yogur. Ciencia y tecnología

1. Introducción2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica3. “Starters” o cultivos iniciadores

•Características •Preparación y utilización

4. Tratamiento de la leche5. Bioquímica de la textura6. Elaboración de yogur y leches fermentadas

2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica

Generalidades

• Microorganismos unicelulares procariotas• Se encuentran en el suelo y en medios con altas

concentraciones en carbohidratos, proteínas en proceso de lisis, vitaminas y poco oxígeno

• En la leche, carne y vegetales• Algunas colonizan el organismo humano• Su metabolito principal es el ácido láctico• Toleran una acidez suave, de alrededor de 4, durante varias

semanas• Son Gramm-positivas, anaerobias pero aerotolerantes

2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica

Generalidades

• Según sus metabolitos finales se clasifican en:– Homofermentativas: metabolito final en un 70 - 90 %– Heterofermentativas: ácido acético, CO2, etanol y á. láctico

• Según la temperatura de fermentación se clasifican en:– Mesófilas, con una temperatura de crecimiento 25 - 30 º C– Termófilas, con una temperatura de crecimeinto de 40 - 44 º C

2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica

Metabolismo

Necesidades• Carbohidratos (lactosa, glucosa) para producir ATP• Proteínas, péptidos, aminoácidos específicos y derivados de

ácidos nucleicos para síntesis proteica• Vitaminas, en particular del grupo B, como catalizadores de

reacciones enzimáticas

2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica

Metabolismo

Homofermentativos (S. thermophilus, lactobacilos, lactococos):

GLICOLISIS C6 H12 O6 (glucosa) 2 C3 H6 O3 (lactato) + 2 ATP

Heterofermentativos (Leuconostoc):

RUTA PENTOSA FOSFATO á. Acético, etanol, CO2 + 1 ATP

2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica

L. bulgaricus

Photograph 1: CIRDC + INRA VersaillesPlate 1: Lactobacillus casei strain DN114-001 (electron micrograph)

L. casei

L. acidophilus

S. thermophilus

Bifidobacterium

Bifidobacterium

levaduras

kefir

2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica

TIPOS DE FERMENTACION

GENERO TIPO DEFERMENTACION

PRODUCTOPRINCIPAL

ISOMERODELACTATO

Streptococcus

Pediococcus

LactobacillusObligatoriamente homoFacultativamente hetero

Obligatorimente hetero

Leuconostoc

Bifidobacterium

HOMO

HOMO

HOMOHOMOHETERO (*)

HETERO

HETERO

HETERO

Lactato

Lactato

LactatoLactatoLactato : Acetato

Lactato : Acetato : CO2

Lactato : Acetato : CO2

Lactato : Acetato

L

L, DL

L, D, DLL, D, DLL, D, DL

L, D, DL

D

L

En caso de fermentación de pentosas, Kandler 1983

2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica

FERMENTACIÓN DE LAS HEXOSAS. PRINCIPALES VIAS (Kandler 1983)

FRUCTOSA 6 -P

Triosa 3-P

FRUCTOSA 1,6 -P GLUCOSA 6 -P

Piruvato

Lactato

HOMOFERMENTACIÓN

Acetil-P + Eritrosa 4-P

Acetato 3 : 2

Acetil-P + Triosa 3-P

Piruvato

Lactato

Gluconato 6 - P

ADP

ATP

Acetil-P + Triosa 3-P

Acetato (etanol)

Piruvato

Lactato

ADP

ATP

FosfocetolasaXilulosa 5-P + CO2

Vías de la fosfocetolasa

HETEROFERMENTACIÓN

Bifidus pathway 6-P Gluconate pathway

ADP

ATP

Aldolasa

Glicolisis

GLUCOSA

2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica

CURVA DE CRECIMIENTO Y ACIDIFICACION DE UNA BACTERIA LACTICA

(1) Fase de latencia o adaptación (2) Fase logarítmica (crecimiento activo) (3) Fase máxima o estacionaria (4) Fase decreciente

Leches fermentadas y yogur. Ciencia y tecnología

1. Introducción2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica3. “Starters” o cultivos iniciadores

•Características •Preparación y utilización

4. Tratamiento de la leche5. Bioquímica de la textura6. Elaboración de yogur y leches fermentadas

3. Preparación y utilización de cultivos iniciadores o “starters”. Características

STARTERS MESOFILOS (10º - 40º C ⇒ 30º C)

TIPOS DE STARTERS MESÓFILOS

• Streptococcus lactis, S. lactis subsp. Cremoris Lactosa ⇒ ácido láctico como metabolito mayor

• Streptococcus lactis subsp. diacetylactis, Leuconosotc lactis, L. mesenteroides subsp. cremoris y dextranicumLactosa ⇒ ácido láctico Acido cítrico ⇒ acetaldehido + diacetil + CO2Son productoras de aromas

•

3. Preparación y utilización de cultivos iniciadores o “starters”. Características

SIMBIOSIS BACTERIANA

STARTERS TERMOFILOS. CASO ESTUDIO: EL YOGUR

3. Preparación y utilización de cultivos iniciadores o “starters”. Características

STARTERS TERMOFILOS. CASO ESTUDIO: EL YOGUR ESQUEMA DE FACTORES ESTIMULADORES DE LA SIMBIOSIS O COOPERACIÓN

Lactobacillus delbrueckii subsp.Bulgaricus

Proteínas lácteas

Aminoácidos+péptidos

CO2

El CO2 estimula en L. bulgaricus la síntesis de a. aspártico. S. thermophilus produce CO2 por descarboxilación de la urea

Streptococcus thermophilus

NH3Urea de la leche

Acido fórmicoEl fórmico es precursor de nucleótidos purínicos.Estimula la síntesis de ARN para la síntesis de proteínas

Calentamientode la leche

Proteolisis y tratamiento térmico son importantes para crecimiento microbiano

3. Preparación y utilización de cultivos iniciadores o “starters”. Características

STARTERS de KEFIR Y KOUMIS

TIPOS DE FERMENTACIONES

1. Láctica ⇒ Acido láctico

2. Alcohólica ⇒ Alcohol + CO2

3. Acética ⇒ Acido acético + CO2

3. Preparación y utilización de cultivos iniciadores o “starters”. Preparación y utilización

SISTEMAS ALTERNATIVOS

CULTIVOS CONCENTRADOS PARA INOCULO DIRECTO

Biomasa liofilizada

Biomasa congelada

Dispersiónenleche

Descongelación

Inóculo directo en leche

Leches fermentadas y yogur. Ciencia y tecnología

1. Introducción2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica3. “Starters” o cultivos iniciadores

•Características •Preparación y utilización

4. Tratamiento de la leche5. Bioquímica de la textura6. Elaboración de yogur y leches fermentadas

4. Tratamiento de la leche

4. Tratamiento de la leche

4. Tratamiento de la leche

4. Tratamiento de la leche

Leches fermentadas y yogur. Ciencia y tecnología

1. Introducción2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica3. “Starters” o cultivos iniciadores

•Características •Preparación y utilización

4. Tratamiento de la leche5. Bioquímica de la textura6. Elaboración de yogur y leches fermentadas

5. Bioquímica de la textura

1. Producción de ácido láctico durante la fermentación láctica

Durante la fermentación el crecimiento bacteriano es rápido parallegar a más de 100 millones por gramoLa masa bacteriana lleaga a un 1 % de la masa de leche fermentada

Leches fermentadas y yogur. Ciencia y tecnología

1. Introducción2. Bacterias lácticas y otros microorganismos. Elementos de la bioquímica de la fermentación láctica3. “Starters” o cultivos iniciadores

•Características •Preparación y utilización

4. Tratamiento de la leche5. Bioquímica de la textura6. Elaboración de yogur y leches fermentadas

6. Elaboración de yogur y leches fermentadas

FASES PRINCIPALES DE LA PRODUCCION TRADICIONAL DE YOGUR

LECHE

Yogur procedente de una fabricación anterior

Concentración por ebullición

YOGURTRADICIONAL

Inóculo

Fermentación a temperatura ambiente unas 12 horas

Fermentación

Enfriado

Rellenado envase y mantenimiento en frio

FABRICACIONParadigma de un alimento funcional

Preparación del cultivo iniciador Leche + ingredientes

6. Elaboración de yogur y leches fermentadas