Bloque III. FERMENTACIÓN LÁCTICA

I. Fermentación láctica

• La acidificación se obtiene por bioconversión de la lactosa. Elcultivo de cepas de bacterias lácticas sobre un medio que contienelactosa da lugar a la producción de ácido láctico por víafermentativa, y por lo tanto, a una bajada del pH del medio.

• La acidificación progresiva del medio por fermentación lácticaconduce a la formación de un coágulo liso y homogéneo queocupa completamente el volumen inicial de la leche.

• Esta fermentación se puede producir de manera espontánea,dejando la leche a temperatura ambiente durante un cierto tiempo,de manera que actúe la flora natural de la leche, o bien mediantela adición de fermentos específicos.

• Las bacterias ácido-lácticas sólo pueden obtener energía a travésde la fermentación de los carbohidratos, siendo la lactosa el azúcarpresente en la leche y utilizado por los microorganismos del yogurpara este fin.

• Estos microorganismos poseen β-D-galactosidasa, enzima quehidroliza la lactosa en el interior de la célula hasta D-glucosa y β-D-galactosa.

• Por lo tanto, durante la fermentación láctica tiene lugarfundamentalmente la transformación de la lactosa en ácido láctico,pero también se producen una serie de fenómenos paralelos, quedarán lugar al producto final.

► Durante la fermentación láctica se presenta:

• Desarrollo de la textura: formación del gel

• Producción de compuestos responsables del flavor

• Metabolismo proteíco

• Metabolismo lipídico

• Metabolismo de vitaminas

II. Desarrollo de la textura: Formación del gel

► Son el resultado de las siguientes modificaciones físicas y químicas de laleche:

– Los cultivos iniciadores metabolizan la lactosa presente en la leche paracubrir sus necesidades energéticas, dando lugar a la formación de ácidoláctico y de otros compuestos.

– La producción de ácido láctico comienza a desestabilizar los complejosde caseína-proteínas del lactosuero desnaturalizadas, por solubilizacióndel fosfato cálcico y de los citratos.

– Los agregados de micelas de caseína y/ o las micelas aisladas se vanasociando y coalescen parcialmente a medida que el pH se aproxima asu punto isoeléctrico (4,6-4,7), provocando la coagulación de la leche.

– La red del gel o matriz queda formada por una estructura regularque atrapa en su interior al resto de los componentes de lamezcla base, incluyendo la fase acuosa. La microestructura y laspropiedades físicas del coágulo se modifican por la fortificaciónde la leche original.

– Los geles que constituyen el yogur y las leches fermentadas sonirreversibles, y de tipo ácido, es decir, se forman comoconsecuencia de la acidificación o fermentación ácida de laleche.

– Algunas bacterias tienen la capacidad de sintetizar y secretarsustancias poliméricas, que provocan un aumento de laviscosidad de la leche fermentada, los polisacáridos.

III. Producción de compuestos responsables del flavor

• El flavor típico del yogur natural, se debe a los metabolitosproducidos por los cultivos iniciadores en el curso de lafermentación.

• El catabolismo de la lactosa da lugar a compuestos que participanen el aroma y sabor. Los principales son el ácido láctico y loscompuestos carbonilo.

• Otros compuestos que influyen en el flavor característico del yogur,o que pueden actuar como precursores son:– Ácidos grasos volátiles– Aminoácidos– Productos procedentes de la degradación por calor de

determinados constituyentes de la leche

III. Metabolismo proteico

• Aunque los microorganismos del yogur, están lejos de poderconsiderarse muy proteolíticos, esta débil actividad es de sumaimportancia.

• Los productos liberados como consecuencia de la proteólisis,dependen fundamentalmente de dos factores: la composición proteicade la leche, y de los enzimas proteolíticos de los microorganismos.

• Tanto S. thermophilus como L. bulgaricus presentan actividadproteolítica. L. bulgaricus presenta mayor actividad proteolítica, porello cuanto mayor sea la relación bacilos: cocos en el cultivo estárter,mayor será la concentración de aminoácidos en el yogur.

IV. Metabolismo lipídico

• Las lipasas del yogur pueden proceder del cultivo estárter, o demicroorganismos contaminantes, ya que las lipasas propias de laleche se inactivan a temperaturas de pasteurización.

• La hidrólisis de los lípidos de la leche tiene lugar a nivel de losenlaces éster, y da lugar a ácidos grasos libres y glicerol.

• Durante la elaboración y almacenamiento del yogur, aumenta laconcentración de ácidos grasos en el producto.

V. Metabolismo de vitaminas

• La mayoría de las vitaminas sufren una disminución durante elproceso de elaboración del yogur, esto puede ser debido a:

- Un exceso de oxígeno en disolución- Un tratamiento térmico demasiado intenso- Los estárter del yogur las emplean para cubrir necesidades decrecimiento.- Algunas disminuyen durante el almacenamiento a 4ºC

• Las vitaminas que aumentan su concentración durante laelaboración del yogur son la niacina y el ácido fólico, comoconsecuencia de una activa síntesis de las mismas por los cultivosestárter, y en menor grado B6. Las pérdidas durante elalmacenamiento pueden superar con creces dichas ganancias.

VI. Mecanismos de coagulación láctica

• Es un fenómeno complejo que aún hoy es objeto de estudio paraexplicar la importancia de los acontecimientos que tienen lugar duranteel descenso del pH sobre la estructura y sinéresis del gel.

• Al pH isoeléctrico de la caseína se da una neutralización total de lacarga y una reducción importante de la hidratación de las caseínas, queconstituyen los factores de estabilidad de la micela, por lo que van adeterminar su insolubilización.

• A pH inferior a 5,2, una vez que la totalidad del fosfato de calcio seencuentra solubilizado, la acidificación supone la disociación del calcioacomplejado a las fosfoserinas.

• El aumento del calcio y del fosfato soluble aumenta la fuerza iónica,disminuye las interacciones electrostáticas y supone una disminucióndel carácter anfifílico de las caseínas b y k. Esto favorecerá undebilitamiento de los enlaces hidrófobos entre caseínas y se traduciráen la despolimerización de las caseínas as1, dando lugar a unareorganización proteica para formar una red y después un gel a pH de4,60.

VII. Factores influyentes en la coagulación láctica

• Las características físico-químicas de los geles lácticosdependen de numerosos factores tales como:

- El pH final

- El contenido en proteínas

- El aporte de minerales

- La velocidad de acidificación

- La temperatura

VIII. Mecanismos de coagulación láctica

Las bacterias lácticas presentesen la leche comienzan ladigestión de la lactosa,produciendo ácido láctico.

En medio acuoso, el ácido lácticose hidroliza dando lugar a la parteácida y a la parte básica .

IX. Cámara de fermentación• El yogur y las leches fermentadas son el resultado de la fermentación de la

leche por parte de bacterias lácticas. La incubación consiste en mantener laleche pretratada e inoculada a la temperatura óptima, el tiempo necesariopara que se desarrollen los microorganismos del cultivo estárter, y tengalugar la fermentación.

• La incubación en el caso del yogur firme es posterior al envasado, es decir, lafermentación transcurre en el propio envase cuando se introducen en lacámara de fermentación.

• Durante el transcurso de esta fermentación, la lactosa de la leche seráconsumida por estas bacterias para la obtención de energía y comoconsecuencia se excretarán ácidos y otros compuestos al medio fermentado.Estos ácidos, principalmente ácido láctico, actuarán como agentesacidificantes de la leche. Al descender el pH de la misma se provoca lacoagulación láctica, que consiste en la formación de coágulos de caseínasdando ese aspecto viscoso característico.

• Durante la incubación tiene lugar la transformación de los componenteslácteos, es decir la fermentación láctica.

• En una industria láctea nos vamos a encontrar con diferentes tipos decámaras, en las que va ser necesario llevar un control de una serie deparámetros (temperatura, humedad, renovaciones de aire....) con el fin deobtener el producto final deseado.

• Las diferentes cámaras que vamos a encontrar se pueden agrupar en:– Cámaras de refrigeración.– Cámara de conservación.– Cámara de fermentación para yogur– Cámaras de maduración.– Cámaras de oreado.

• Cada una de las diferentes cámaras va a tener unas condiciones, tanto detemperatura como de humedad, determinadas.

• La fermentación del yogur firme se realiza a una temperatura de 42ºC,con lo cual va a ser necesario el uso de equipos para obtener dichatemperatura en la cámara de fermentación.

• La temperatura se puede obtener mediante equipos que con unasresistencias eléctricas producen calor, dicho calor será difundido a lainstalación mediante unos ventiladores, generando así una corriente deaire caliente uniforme en toda la cámara de fermentación.

• Debido a las diferentes temperaturas utilizadas en las cámaras quepodemos encontrar en la industria láctea, es necesario recurrir a unaserie de materiales que, gracias a sus condiciones aislantes, permitangarantizar unas condiciones de temperatura correctas en función de laetapa de fabricación en la cual nos encontremos.