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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
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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