MICROBIOLOGIA

1. Fermentación y tecnología de enzimas
Procesado de alimentos
Fermentación
Hace uso de la acción controlada de microorganismos seleccionados para
modificar la textura de los alimentos, conservarlos o producir ácidos o
alcohol y desarrollar en ellos aromas y sabores que aumenten su calidad y
valor nutritivo.
El efecto conservador se puede complementar con refrigeración,
pasteurización o envasado.
Ventajas
• Condiciones suaves de operación (pH y T)
• Obtención de texturas y aromas imposibles de obtener de otro modo
• Bajos gastos de instalación y funcionamiento (Bajo consumo energético)
• Tecnología relativamente sencilla
Tecnología de enzimas
Adición de enzimas para provocar reacciones específicas en condiciones de
pH y temperatura suaves.
Ventajas
• Producción de modificaciones específicas
• Uso de temperaturas reducidas
• Consumo de energía menor que el de las reacciones químicas
equivalentes
• Elaboración de nuevos productos
Teoría de la fermentación
Principales factores de proceso
• Disponibilidad de nutrientes, especialmente C y N
• pH del sustrato
• Temperatura de incubación
• Potencial de oxidación-reducción
• Fase de crecimiento del microorganismo
• Presencia de microorganismos competidores

2. t
cC
Cultivo discontinuo
1 2 3 4
1 Fase lag, de
inducción o de
retardo
2 Fase
logarítmica
3 Fase
estacionaria
4 Fase de
declive
1 Fase de inducción
2 Fase logarítmica
A: Alimento (sustrato)
C: Células (biomasa)
R: Residuos (metabolitos)
Cinética de Monod
t
cC
1 2 3 4
3 Fase estacionaria
Con el tiempo decae la velocidad de
crecimiento celular debido a:
• agotamiento de los nutrientes del medio
y/o
• acumulación de metabolitos
t
cC
1 2 3 4
cC: Concentración de biomasa estacionaria
cCo: Conc. de biomasa inicial
cAo: Conc. de sustrato inicial
cAr: Conc. de sustrato resdual
Y: Factor de rendimiento
Conc. de metabolitos sintetizados
4 Fase de declive
Cultivo en continuo
• Aumentar la productividad en fermentaciones con envenenamiento
• Mantienen las células permanentemente en fase de crecimiento logarítmico

3. Fermentaciones alimentarias
Clasificación
1. En función de los cambios provocados en los carbohidratos de ciertos
sustratos:
a) ácidos orgánicos
b) etanol y CO2
2. En función de los microorganismos:
a) homofermentativos
b) heteroferementativos
Principales fermentaciones en la industria alimentaria
• Fermentaciones lácticas
• Productos cárnicos y derivados del pescado
• Verduras
• Productos lácteos
• Fermentaciones etanólicas
• Pan
• Bebidas alcohólicas
• Fermentaciones ácido-alcohólicas
• Vinagre, ácidos alimentarios
• Café, cacao
• Derivados de la soja
Producto fermentado Producto inicial Microorganismo principal de la fermentación
Derivados lácteos
Queso Leche Lactobacillus sp. (etapas iniciales)
Yogur Leche Sterptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus
Kefir Leche Lactobacillus sp., Saccharomyces sp.
Nata ácida Leche Lactobacillus lactis, Leuconostoc cremoris
Verduras
Pickles Pepino Pediococcus cerevisiae, Lactobacillus plantarum
Col ácida (Sauerkraut) Col Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus plantarum
Bebidas y otros líquidos
Café Granos de café Erwinia dissolvens, Saccharomyces sp.
Cerveza Grano de cebada malteado Saccharomyces carlsbergensis
Vino Uvas Saccharomyces ellipsoideus
Sake Arroz Aspergillus oryzae, Saccharomyces sake
Salsa de soja Semillas de soja Aspergillus oryzae, Saccharomyces rouxii, Lactobacillus delbrueckii
Vinagre Etanol (vino) Acetobacter orleanensis
Otros alimentos
Pan Harina de trigo Saccharomyces cerevisiae
Jamón curado Cerdo Aspergillus, Penicillum sp.
Embutidos Cerdo, vaca Pediococcus cerevisiae
Fermentación
alcohólica y
ácido-láctica

4. Fermentaciones
ácido-lácticas
Producto Fuente principal Aplicación
Ácido cítrico Aspergillus niger Ácido alimentario, cosmética
Ácido itacónico Aspergillus terreus Plásticos
Xantanos Xanthomonas campestrans Estabilizantes, emulsificantes
Celulosa Acetobacter xylinum Filtros, producción de fibra
Aminoácidos Corynebacterium glutamicum Suplementos y aditivos alimentarios
Amilasa Bacillus Industria textil, detergentes
Proteasas Bacillus, Streptomyces Detergentes
Lipasa Rhizopus, Saccharomycopsis Desengrasante de lana, ayuda digestiva
Instalaciones
Materiales sólidos:
• En bandejas o tanques a temperatura y humedad relativa controlada
• Productos cárnicos embutidos
Fermentador horizontal
Fermentador rotatorio

5. Efecto de la fermentación sobre los alimentos
• Apenas hay efectos sobre el valor nutritivo
• Textura: Reblandecimientos (cambios en proteínas y carbohidratos)
• Aroma y sabor:
• disminución del dulzor y aumento de la acidez (transformación de
azucares en ácidos orgánicos)
• incremento en el contenido de sal, adicionada para dirigir la fermentación
(pepinillos, salsa de soja)
• reducción del amargor
• Color: Con frecuencia no hay cambios:
• Adición de compuestos químicos
• cambios enzimáticos experimentados por los pigmentos (degradación de
clorofila)
• desarrollo de pigmentos de color marrón debidos a la acción proteolítica
• producción de pigmentos por los microorganismos
Cambios en el contenido vitamínico de algunos alimentos durante la
fermentación
Teoría de los enzimas
Objetivos en la industria alimentaria
• reducir costes de fabricación
• mejorar el rendimiento en las extracciones de distintas materias primas o
mejorar su manipulación
• prolongas la vida útil o mejorar sus características organolépticas
Ventajas
• Activos incluso a concentraciones bajas
• La velocidad de las reaccionas se controla con facilidad ajustando los
parámetros de incubación
Desventajas
• Son caros
• En algunos casos, hay que inactivarlos o eliminarlos del producto
encarece los costes de fabricación
• Pueden provocar alergia
Clasificación
• Extracelulares
• Intracelulares

6. Procesos discontinuos:
• Se añade la enzima
• Se deja en el alimento o se la inactiva térmicamente
Utilización de las enzimas en alimentos
Procesos continuos
• Enzima inmovilizada en un soporte
✓Puede reutilizarse
✓Permite un control más estricto del pH
y de la temperatura actividad óptima
✓Elevado precio de los soportes,
instalaciones y sistemas de control
x Pérdidas de actividad
x Riesgo de contaminación microbiana
Enzimas de uso alimentario
Enzima Fuente principal Reacción catalizada Aplicaciones
Amilasa Aspergillus Almidón azúcar
Cervecería, producción de
jarabes
Pectinasa Saccharomyces cerevisiae
Sucrosa glucosa +
fructosa
Preparación de zumos de
frutas concentrados
Cuajo Endothia, Mucor Coagulación de la caseina
Producción de queso
(ayuda a que se forme la
cuajada)
Proteasas Bacillus, Aspergillus Hidrólisis de proteínas Ablandamiento de carnes
Diacetil reductasa Enterobacter aerogenes
Eliminación de grupos
diacetil
Prevención de ciertos
olores en cervezas y zumos
de frutas
Lacatasa Kluyveromyces fragilis
Lactosa galactosa +
glucosa
Digestión de la lactosa en la
leche (para personas
intolerantes a la lactosa).
Prevención de cristalización
de la lactosa en helados
Naringinasa Aspergillus niger Eliminación de la naringina
Eliminar el sabor amargo
del zumo de naranja
Oxidasa de la glucosa Aspergillus niger Glucosa ácido glucónico
Prevención de
pardeamientos de huevos
deshidratados
Isomerasa de la glucosa Bacillus, Arthorbacter Glucosa fructosa
Preparación de jarabes muy
dulces