204_4_fernandafuentes: INVESTIGACIÓN DEL TEMA: FERMENTACIÓN.

FERMENTACIÓN.

La fermentación implica la descomposición de materia orgánica en ausencia de aire a través de la acción de un microorganismo, fue descubierta por Louis Pasteur, que la describió como la vida sin el aire. El término fermentación, en su acepción estricta, se refiere a la obtención de energía en ausencia de oxígeno y generalmente lleva agregado el nombre del producto final de la reacción. Pasteur la denominó "la vie sans l'air" o "la vida sin aire". El piruvato (o moléculas derivadas del piruvato) se encuentra disponible luego del proceso de glicólisis. Muchas células los usan como aceptor terminal, creando productos de desecho que se excretan de la célula. Un proceso de fermentación típico, es llevada a cabo por las levaduras, otro es el que se lleva a cabo en un recipiente llamado fermentador, mediante el cual determinados sustratos que componen el medio de cultivo, son transformados por la acción microbiana en metabolitos y biomasa. Las levaduras son cuerpos unicelulares (generalmente de forma esférica), que están presentes de forma natural en algunos productos como las frutas, cereales y verduras. Son lo que se denominan: organismos anaeróbicos facultativos, es decir que pueden desarrollar sus funciones biológicas sin oxígeno; El microorganismo va aumentando en su concentración, en el transcurso del proceso al mismo tiempo que el medio se va modificando y se forman productos nuevos como consecuencia de las actividades catabólicas y anabólicas. Los dos fenómenos: crecimiento y formación de producto, tienen lugar durante el desarrollo del proceso. Los microorganismos responsables de la fermentación son de tres tipos: bacterias, mohos y levaduras. Cada uno de estos microorganismos posee una característica propia sobre la fermentación, que son capaces de provocar. En algunos casos son capaces de proporcionar un sabor característico al producto final (como en el caso de los vinos o cervezas). A veces estos microorganismos no actúan solos, sino que cooperan entre sí para la obtención del proceso global de fermentación.

Las fermentaciones son procesos de respiración anaerobia realizados por ciertas

bacterias y levaduras. En ellos, el aceptor de H+ y electrones cedidos por una molécula orgánica no es el oxígeno sino otra molécula. Dependiendo de cuál sea esta molécula se obtendrán distintos productos finales. Las fermentaciones se dividen en 4 tipos:

FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA.

La fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico realizado por las levaduras y algunas clases de bacterias. Estos microorganismos transforman el azúcar en alcohol etílico y dióxido de carbono. La fermentación alcohólica, comienza después de que la glucosa entra en la celda. La glucosa se degrada en un ácido pyruvic. Este ácido pyruvic se convierte luego en CO2 y etanol. Los seres humanos han aprovechado este proceso para hacer pan, cerveza, y vino. En estos tres productos se emplea el mismo microorganismo que es: la levadura común o lo Saccharomyces cerevisae. Consiste en una descomposición de las hexosas producida por las células de las levaduras, con formación de dióxido de carbono y alcohol.

La glucólisis es la primera etapa de la fermentación, lo mismo que en la respiración celular, y al igual que ésta necesita de enzimas para su completo funcionamiento. La fermentación alcohólica produce gran cantidad de CO2, que es la que provoca que el cava (al igual que el Champagne y algunos vinos) tengan burbujas. Este CO2 (denominado en la edad media como gas vinorum) pesa más que el aire, y puede llegar a crear bolsas que desplazan el oxígeno de los recipientes donde se produce la fermentación.

FERMENTACIÓN ACÉTICA.

La formación de ácido acético resulta de la oxidación del alcohol por la bacteria del vinagre en presencia del oxígeno del aire. Esta bacteria, a diferencia de las levaduras productoras de alcohol, requiere un suministro generoso de oxígeno para su crecimiento y actividad. Pequeños seres vivos, las Bacterias Aeróbicas (es decir que necesita del aire para actuar) llamada Acetobacter acéti actúa sobre el alcohol etílico convirtiéndola en ácido acético. Es utilizado como un conservante previniendo el crecimiento de las bacterias y los hongos, es agregado en la mayonesa para incrementar el efecto de inactivación contra la Salmonella, puede ser utilizado como sustancia amortiguadora o ‘buffer' en los alimentos ácidos, o como un componente aromático en algunos productos. En apicultura es utilizado para el control de las larvas y huevos de las polillas de la cera. Sus aplicaciones en la industria química van muy ligadas a sus sales aniónicas, como son el acetato de vinilo o el acetato de celulosa (base para la fabricación de rayón, celofán...) Resultado de la oxidación del alcohol etílico a ácido o fermentación acética. Su fórmula es: CH3CO2H. Junto con los ácidos propionico, butírico y sulfúrico compone la acidez volátil del vino.

FERMENTACIÓN BUTÍRICA.

La fermentación butírica fue descubierta por Pasteur en 1854, y es la conversión de los glúcidos en ácido butírico, por acción de las bacterias anaerobias Clostridium butyricum, en ausencia de oxigeno. Se produce a partir de la lactosa o del ácido láctico con formación de ácido butírico y gas. Es característica de las bacterias del género Clostridium y se caracteriza por la aparición de olores pútridos y desagradables entre ellos los intestinales. Se puede producir durante el proceso de ensilado si la cantidad de azúcares en el forraje no es lo suficientemente grande como para producir una cantidad de ácido láctico que garantice un pH inferior a 5.El ácido butírico es un ácido graso de cadena corta que puede encontrarse en la naturaleza. Es el responsable del mal olor del vino alterado. El ácido butírico huele fuertemente a mantequilla rancia, de la que es un componente, como también lo es de lo que se acostumbra a llamar “olor corporal” así como el denominado "olor de pies". Es responsable también del olor del queso ya que se encuentra en las grasas de la leche al proceder de la fermentación de la lactosa.

FERMENTACIÓN LÁCTICA.

La fermentación láctica es causada por algunos hongos y bacterias. El ácido láctico más importante que producen las bacterias es el lactobacillus, otras bacterias que produce el ácido láctico son: leuconostoc mesenteroides, pediococcus cerevisiae, estreptococo lactis y bifidobacterium bifidus.

La presencia del ácido láctico, producido durante la fermentación láctica es responsable del sabor amargo, y de mejorar la estabilidad y seguridad microbiológica del alimento. Este ácido láctico fermentado es responsable del sabor amargo de productos lácteos como el queso, yogurt y el kefir. El ácido láctico fermentado también da el sabor amargo para fermentar vegetales. El azúcar en las coles son convertidas en ácido láctico y usado como preservante. Es un proceso anaerobico, en el cual la glucosa se oxida con la finalidad de obtener energía y se obtiene como producto residual el ácido láctico.

FERMENTACIÓN DE UN YOGURT.

En el proceso de elaboración del yogurt, este tipo de fermentación es la base, pues el ácido láctico producido, precipita las proteínas de la leche y la convierte en cuajada y además al darle acidez al medio, sirve como conservante natural. El yogur se hace fermentando la leche con bacterias compatibles, principalmente Lactobacillus bulgaricus y Estreptococo thermophilus. El yogurt fermentado fue inventado probablemente, por tribus balcánicas hace miles de años. El yogur era solo un alimento de Europa Oriental hasta los años 1900s, cuándo el biólogo Mechnikov creó la teoría de que esas bacterias lactobacillus del yogur eran responsables de la longevidad de las personas de Bulgaria. La leche azucarada o lactosa son fermentadas por estas bacterias y se forma el ácido láctico el cual da origen a la formación de la cuajada. El ácido también restringe el crecimiento de bacterias que causan descomposición del alimento. Durante la fermentación del yogur, se generan algunos sabores, que le dan especial característica. El yogur puede ser hecho en casa, usando un yogur vivo como iniciador. Para hacer su propio yogur, siga el siguiente procedimiento. Lleve la leche a su punto de ebullición y enfríela, bajando la temperatura a rangos entre 40-45C. Vierta esta leche en un recipiente esterilizado y ponga 100 ml de yogur vivo por cada litro. Mezcle con una cuchara esterilizada, e incubar a 40-44C durante 4 a 6 horas o hasta que el yogur esté listo. Coloque el yogur en el refrigerador. Si usted trabaja, bajo condiciones higiénicas, usted puede usar su propio yogur como un iniciador para los próximos lotes.

Beneficios de la fermentación

•El ácido producido en la fermentación ayuda a preservar el alimento. En las avenas machacadas fermentadas, los ácidos principales son el láctico y el acético.

•En Tanzanía, los niños alimentados con avena machacada fermentada tienen menos diarreas que los que se alimentan con avena machacada sin fermentar. La avena machacada está a menudo contaminada con bacterias que causan diarrea debido a la impureza del agua o la mala higiene. La fermentación ayuda a reducir la contaminación porque estas bacterias perjudiciales no se pueden multiplicar con tanta facilidad en los alimentos fermentados.

•La fermentación mejora la absorción de importantes nutrientes, particularmente hierro y zinc.

•La fermentación mejora el contenido proteico y agrega vitaminas y minerales.

•Mucha gente prefiere el sabor de los alimentos fermentados. Se ha sugerido que el sabor agrio ayuda a restaurar el apetito cuando la gente está enferma.

•La fermentación reduce la toxina (el cianuro) que está presente en forma natural en la mandioca, particularmente en las variedades amargas. La forma tradicional de hacer gari y farinha rallando la mandioca para luego dejarla remojar en agua para fermentarla sabiamente permite que el ácido desprenda la toxina. El beneficio de esta práctica era apreciado por nuestros antepasados, aunque la parte ‘científica’ de esto sólo se ha descubierto recientemente.

USOS.

El empleo principal de los procesos de fermentación por parte del ser humano ha ido dirigido, desde muy antiguo, a la producción de etanol destinado a la elaboración de bebidas alcohólicas diversas. Dentro de los estudios de biotecnología se ha intentado emplear el etanol resultante de la fermentación alcohólica de los desechos agrícolas en la obtención de biocombustibles empleados en los motores de vehículos. Los usos del etanol en la industria son amplios y van desde la elaboración de productos cosméticos, productos de limpieza, etc. No obstante el empleo de la fermentación alcohólica tiene un éxito potencial en el tratamiento de los residuos de la industria alimenticia. Un proceso industrial muy investigado a comienzos del siglo XXI es la fermentación en estado sólido empleada en la biomedicación y en la biodegradación de productos de desecho, la transformación biológica de residuos agroindustriales, en la producción de compuestos bioactivos, de enzimas, de ácidos orgánicos, biopesticidas, biocombustibles y compuestos aromáticos, entre otros. El beneficio industrial primario de la fermentación es la conversión del mosto en vino, cebada en cerveza y carbohidratos en dióxido de carbono para hacer pan. De acuerdo con Steinkraus (1995), la fermentación de los alimentos sirve a 5 propósitos generales: enriquecimiento de la dieta a través del desarrollo de una diversidad de sabores, aromas y texturas en los substratos de los alimentos, preservación de cantidades substanciales de alimentos a través de ácido láctico, etanol, ácido acético y fermentaciones alcalinas, enriquecimiento de substratos alimenticios con proteína, aminoácidos, ácidos grasos esenciales y vitaminas, detoxificación durante el proceso de fermentación alimenticia y disminución de los tiempos de cocinado y de los requerimientos de combustible.