FERMENTACION, TIPOS Y APLICACIN EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

INDICE

Pg.

I : INTRODUCCIN3

II : DESARROLLO DEL TEMA.4

III : CONCLUSIONES13

V : BIBLIOGRAFIA13

VI : ANEXOS14

INTRODUCCION

El presente trabajo monogrfico busca ser muy detallado, orientador e informativo para conocer ms sobre la fermentacin, los tipos y su aplicacin en la industria alimentaria.

En la actualidad ya nadie duda de la contribucin esencial de las fermentaciones alimentarias industriales, tanto en cultivo sumergido como en estado slido, han realizado en el campo de la fabricacin de alimentos, aditivos, as como de otras molculas de inters en tecnologa de los alimentos. De hecho, muchos de los procesos hoy en uso son el resultado de la adaptacin de modernas tecnologas de fermentacin a la fabricacin de alimentos tradicionales tales como pan, queso, vino o cerveza. Otros, por el contrario surgen como consecuencia de la posibilidad de poder elaborar productos de forma controlada, con elevado rendimiento y sin estar en merced de variaciones estacionales.

FERMENTACION

La fermentacin es un proceso catablico (rompimiento de compuestos complejos a compuesto sencillos) oxidativo (intercambio de electrones) de cuyo resultado obtenemos un compuesto orgnico. El producto final vara segn el sustrato.En los seres vivos, la fermentacin es un proceso anaerbico donde no interviene el proceso de respiracin celular. Son propias de los microorganismos, como las bacterias y las levaduras. Aunque bajo ciertas condiciones este proceso puede darse en el tejido muscular de los animales, esto ocurre cuando hay insuficiencia de oxgeno a las clulas musculares. Bajo esta circunstancias se produce cido lctico, el cual se acumula en nuestros msculos y es el causante de dolor.La fermentacin puede ser en presencia de cantidades limitadas de oxgeno, esto se conoce como una oxidacin aerbica incompleta. Un ejemplo del producto obtenido por este tipo de fermentacin es el cido actico a partir de etanol.Las fermentaciones pueden ser: naturales, cuando las condiciones ambientales permiten la interaccin de los microorganismos y los sustratos orgnicos necesarios o pueden ser artificiales, cuando el hombre favorece estas las condiciones.El proceso de fermentacin es importante en la industria para convertir granos a bebidas alcohlicas (el mosto en vino y la cebada en cerveza). Adems, convierte carbohidratos en CO2, esto es para hacer panLos objetivos para fermentar los alimentos son:1. Desarrollar una diversidad de sabores, aromas y texturas en los substratos de losalimentos.2. Preservar los alimentos a travs de diferentes cidos como por ejemplo: el cido lcticoy el cido actico.3. Enriquecer los substratos de los alimentos con protenas, amino cidos, cidos grasosesenciales y vitaminas.

TIPOS DE FERMENTACION FERMENTACION LACTICA FERMENTACION ALCOHOLICA FERMENTACION BUTIRICA FERMENTACION ACETICA

FERMENTACION LACTICALafermentacin lcticaes unaruta metablicaanaerbicaque ocurre en el citosolde laclula, en la cual seoxidaparcialmente laglucosapara obtener energa y donde el producto de desecho es elcido lctico.Este proceso lo realizan muchos tipos debacterias(llamadasbacterias lcticas),hongos, algunosprotozoosy muchostejidosanimales; en efecto, la fermentacin lctica tambin se verifica en eltejido muscularcuando, a causa de una intensa actividad motora, no se produce una aportacin adecuada de oxgenoque permita el desarrollo de larespiracin aerbica. Cuando el cido lctico se acumula en las clulasmuscularesproduce sntomas asociados con lafatiga muscular. Algunas clulas, como loseritrocitos, carecen de mitocondriasde manera que se ven obligadas a obtener energa por medio de la fermentacin lctica; por el contrario, elparnquimamuere rpidamente ya que no fermenta, y su nica fuente de energa es larespiracin aerbica.Por cada molcula deglucosaque se degrada mediante fermentacin lctica, se obtienen como productos dosATPy dos molculas de cido lctico.

FERMENTACION ALCOHOLICALafermentacin alcohlicaes unproceso biolgicodefermentacinen plena ausencia deaire(oxgeno- O2), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan loshidratos de carbono(por regla general azcares: como por ejemplo laglucosa, lafructosa, lasacarosa, sirve con cualquier sustancia que tenga la forma emprica de la glucosa, es decir, que sea una Hexosa.) para obtener como productos finales: unalcoholen forma deetanol(cuya frmula qumica es:CH3-CH2-OH), dixido de carbono (CO2) en forma degasy unas molculas deATPque consumen los propios microorganismos en su metabolismocelular energtico anaerbico. El etanol resultante se emplea en la elaboracin de algunasbebidas alcohlicas, tales como elvino, lacerveza, lasidra, elcava, etc.Aunque en la actualidad se empieza a sintetizar tambin etanol mediante la fermentacin a nivel industrial a gran escala para ser empleado como bio combustible.La fermentacin alcohlica tiene como finalidad biolgica proporcionar energa anaerbica a losmicroorganismosunicelulares(levaduras) en ausencia deoxgeno a partir de la glucosa. En el proceso las levaduras obtienen energa disociando las molculasdeglucosay generan como desechosalcoholy dixido de carbono CO2. Las levaduras y bacterias causantes de este fenmeno son microorganismos muy habituales en lasfrutasycerealesy contribuyen en gran medida alsaborde los productos fermentados(vaseEvaluacin sensorial).Una de las principales caractersticas de estos microorganismos es que viven en ambientes completamente carentes deoxgeno(O2), mxime durante la reaccin qumica, por esta razn se dice que la fermentacin alcohlica es un procesoanaerbico.

FERMENTACION BUTIRICALafermentacin butrica(descubierta porLouis Pasteur) es la conversin de losglcidosencido butricopor accin de bacterias de la especieClostridium butyricumen ausencia deoxgeno. Se produce a partir de lalactosacon formacin de cido butricoygas. Es caracterstica de lasbacteriasdel gneroClostridiumy se caracteriza por la aparicin de olores ptridos y desagradables.Se puede producir durante el proceso deensiladosi la cantidad de azcares en el pasto no es lo suficientemente grande como para producir una cantidad decido lcticoque garantice unpHinferior a 5.

FERMENTACION ACETICALafermentacin acticaes lafermentacinbacterianaporAcetobacter, ungnerode bacteriasaerbicas, que transforma elalcohol etlicoencido actico, la sustancia caracterstica del vinagre.1La fermentacin actica delvino proporciona elvinagredebido a un exceso deoxgenoy es uno de losfallos del vino, un proceso que degrada sus cualidades. La fermentacin actica es un rea de estudio dentro de lacimologa.Aunque es una fermentacin en el sentido original de la palabra, un proceso que partiendo de un azcar produce cidos, gases o alcohol, se aparta de la regla en que es un proceso aerobio, es decir, que requiere oxigeno.

La formacin de cido actico (CH3COOH) resulta de la oxidacin de unalcoholpor labacteriadel vinagre en presencia deloxgenodel aire. Estas bacterias, a diferencia de laslevadurasproductoras de alcohol, requieren un suministro generoso de oxgeno para su crecimiento y actividad. El cambio que ocurre es descrito generalmente por la ecuacin:C2H5OH+O2Acetobacter acetiCH3COOH+H2O

Tipo de fermentacinProductosOrganismos

AlcohlicaEtanol + CO2Levadura (Saccharomyces)

Acido lcticoAcido lcticoBacterias del cido lctico (Streptococcus, lactobacillus, etc)

Acido mixtoAcido lctico, cido actico, etanol, CO2, H2Bacterias entricas (Escherichia, Salmonella)

ButanediolButanediol, cido lctico, cido actico, etanol, CO2, H2Bacterias entricas (Aerobacter, Serratia)

Acido buriticoAcido burtico, cido actico, CO2, H2Algunos clostridios (Clostridium butyricum)

Acetona butanolAcetona, butanol, etanolAlgunos clostridios (Clostridium acetobutylicum)

Acido propinicoAcido propinicoPropionibacterium

APLICACIN DE LA FERMENTACION EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIAEn laindustrialafermentacinpuede ser oxidativa, es decir, en presencia deoxgeno, pero es una oxidacin aerbica incompleta, como laproduccinde cido actico a partir de etanol.Las fermentaciones pueden ser: naturales, cuando las condiciones ambientales permiten lainteraccinde los microorganismos y los sustratos orgnicos susceptibles; o artificiales, cuandoel hombrepropicia condiciones y el contacto referido.

TIPOS DE FERMENTACION INDUSTRIAL

1. Fermentacin discontinua

Una fermentacin discontinua (batch) puede ser considerada como un "sistema cerrado".Al inicio de la operacin se aade la solucin esterilizada de nutrientes y se inocula con el microorganismo.

A lo largo de toda la fermentacin no se aade nada, excepto: oxgeno (en forma de aire) un agente antiespumante un cidos o una base para controlar el pH.

La composicin del medio de cultivo, la concentracin de la biomasa y la concentracin de los metabolitos cambia generalmente como resultado del metabolismo de las clulas, observndose las cuatro fases tpicas de crecimiento:

fase de latencia fase logartmica fase estacionaria fase de muerte

En los procesos comerciales la fermentacin frecuentemente se interrumpe al final de la fase Logartmica o antes de que comience la fase de muerte.

2. Fermentacin alimentada (fed-batch)

Aqu los sustratos se aaden escalonadamente a medida que progresa la fermentacin.La formacin de muchos metabolitos secundarios disminuye debido a la cantidad de glucosa que est en el medio (efecto glucosa), por esta razn en este tipo de fermentacin los elementos crticos de la solucin de nutrientes se aaden en pequeas concentraciones al principio del proceso y continan aadindose en pequeas dosis durante la fase de produccin.

Este tipo de fermentacin se utiliza en la produccin de sustancias como la penicilina.

3. Fermentacin contnua

En la fermentacin continua se establece un sistema abierto. La solucin nutritiva estril se aade continuamente al tanque de fermentacin (biorreactor) y una cantidad equivalente de la solucin utilizada de los nutrientes con los microorganismos, se saca simultneamente del sistema.El costo de produccin de biomasa mediante cultivo continuo es menor si se compara al del cultivo discontinuo. Un ejemplo de metabolito obtenido mediante este tipo de fermentacinlos esuna protena de origen unicelular que se obtiene a partir de n-alcanos y almidones.Aunque muchas fermentaciones para la produccin de metabolitos funcionan bien como procesos continuos, slo unos pocos procesos han resultado tiles para la aplicacin prcticapor varias razones:

a. Muchos mtodos de laboratorio operan continuamente durante slo 20 a 200 horas;para que sea de utilidad industrial el sistema debe ser estable durante al menos 500 a 1,000 horas.

b. Es difcil mantener las condiciones estriles a escala industrial a lo largo de un largo perodo de tiempo.

c. La composicin de los sustratos debe ser constante a fin de obtener una produccin mxima. Sin embargo, la composicin de las soluciones de nutrientes industriales son variables (lquido de maceracin del maz, peptona...) lo que puede originar cambios en la fisiologa de la clula y disminuir la productividad.

d. Cuando se utilizan cepas de alto rendimiento se producen mutantes degenerados, los cuales pueden crecer en cultivo continuo ms de prisa que las cepas de produccin, dando lugar a que el rendimiento disminuya con el tiempo ya que cada vez son menos clulas las que sintetizan el producto de inters.

4. Reactores de enzimas o clulas inmovilizadas

Consiste en pasar el medio fresco a travs de un fermentador en el cual se han inmovilizado las clulas o enzimas.

En el fermentador se producen las transformaciones bioqumicas que deseamos y recuperamos el producto transformado tras su paso por la columna. Con este sistema se eliminan los problemas de desequilibrio (estabilidad) del sistema continuo clsico y adems el producto resultante est libre de clulas. Sin embargo, este tipo de fermentacin presenta elinconveniente de que no todos los microorganismos pueden inmovilizarse.

Factores que regulan el proceso de fermentacin Entre los factores que regulan el proceso de fermentacin se encuentran los factores internos y los factores externos. Dentro de los factores internos observamos la gentica del organismo y sus mecanismos de regulacin metablica. Estos elementos se pueden cambiar por medio de tratamientos fsicos o qumicos, los cuales alterarn la gentica del organismo a travs de mutaciones. La mutacin puede aumentar, disminuir o suprimir la produccin de un metabolito.Tambin mediante la ingeniera gentica podemos cambiar este factor.Los factores externos son de naturaleza fsica y qumica. Dentro de los factores fsicos importantes en el proceso de fermentacin tenemos: la temperatura, la agitacin y la aireacin.En los factores de naturaleza qumica incluimos los componentes de los medios de fermentacin, el oxgeno y los tanques de fermentacin o bioreactores.Los factores qumicos son importantes para el manejo de los factores externos ya que pueden influenciar la expresin celular.

Hay algunos factores qumicos que pueden ser negativos, por ejemplo algunos compuestos utilizados como nutrientes pueden causar que el producto final se afecte negativamente (glucosa). Si se utiliza glucosa constantemente en el medio no se produce la amilasa, ya que sta acta como un supresor catablico. Si la glucosa se administra de forma controlada se puede expresar el gene y producir la protena de inters. Otro ejemplo es del anin fosfato, ste debe estar a una concentracin de entre 0.3 a 300mM, producindose as un buen crecimiento. Sin embargo, si las concentraciones son mayores se suprimen la produccin del producto de inters, que puede ser un antibitico.

Tambin se ha observado que la presencia de azcares asimilablescuando sobrepasan cierta concentracin forman alcohol al cultivarse con Saccharomyces cerevisiae. Esta levadura es usada para producir pan. En este caso se debe utilizar la alimentacin (fermentacin) continua. Saccharomyces cerevisiae

3.1.1 USOS EN LA FERMENTACION

El beneficio industrial primario de la fermentacin es la conversin del mosto en vino, cebada encervezaycarbohidratosen dixido decarbonopara hacer pan. De acuerdo con Steinkraus (1995), la fermentacin de losalimentossirve a 5 propsitos generales: Enriquecimiento de la dieta a travs deldesarrollode una diversidad de sabores, aromas y texturas en los substratos de los alimentos.

Preservacin de cantidades substanciales de alimentos a travs de cido lctico, etanol, cido actico y fermentaciones alcalinas.

Enriquecimiento de substratos alimenticios con protena, aminocidos,cidosgrasos esenciales yvitaminas.

Detoxificacin durante elprocesode fermentacin alimenticia.

Disminucin de los tiempos de cocinado y de los requerimientos de combustible.La fermentacin tiene algunos usos exclusivos para los alimentos. Puede producir nutrientes importantes o eliminar antinutrientes. Los alimentos pueden preservarse por fermentacin, la fermentacin hace uso de energa de los alimentos y puede crear condiciones inadecuadas para organismos indeseables. Por ejemplo, avinagrando el cido producido por la bacteria dominante, inhibe el crecimiento de todos los otros microorganismos.De acuerdo al tipo de fermentacin, algunosproductos(ej.alcoholfusel) pueden ser dainos para lasalud. En alquimia, la fermentacin es a menudo lo mismo que putrefaccin, significando permitir el pudrimiento o la descomposicin natural de la sustancia.

3.1.2 SEGURIDAD O ESTABILIDAD DE LOS ALIMENTOS FERMENTADOS

Las comidas fermentadas tienen un muy buenregistrode seguridad, incluso en los pases en vas de desarrollo, donde la comida es producida bajo condiciones higinicas no tan ptimas. La fermentacin de los alimentos, aumenta, por los microorganismos deseables y capaces de reducir elriesgodecontaminacinpatgena como salmonella y clostridium. Durante las condiciones de fermentacin ideales de tempeh, se crean los mohos Rhizopus, con alto sustrato o seco,pHbajo, y cantidades altas de esporas de Rhizopus. El bajo nivel de pH de las habas de soya es obtenido por una fermentacin de cido lctico en inmersin enagua, por adicin de cidos (cido actico lctico) despus del proceso inmersin en agua.

LevadurasLas levaduras son organismosanaerbicos facultativos, que significa que pueden vivir sin oxgeno. Cuando hay oxgeno lo utilizan para larespiracin, es decir para oxidar laglucosacompletamente y as obtener ATP.En condiciones de anaerobiosis, las cepas deSacharomyces cerevisae(levaduras de la panificacin) y otras especies de levaduras transforman la glucosa en cido pirvico, siguiendo la secuencia de reacciones de la gliclisis. Este proceso es comn a la mayora de los seres vivientes; pero aqu radica lo especfico de estas levaduras, son capaces de proseguir la degradacin del pirvico hasta etanol, mediante el siguiente proceso:

UvaLauvaes una fruta obtenida de la vid. Las uvas, granos de uva, vienen en racimos y son pequeas y dulces. Se comen frescas o se utilizan para producir mosto, vino y vinagre.Crecen agrupadas en racimos de entre 6 y 300 uvas. Pueden ser negras, moradas, amarillas, doradas, prpura, rosadas, marrones, anaranjadas o blancas, aunque estas ltimas son realmente verdes y evolutivamente proceden de las uvas rojas con la mutacin de dos genes que hace que no desarrollen antocianos, siendo estos los que dan la pigmentacin.

VinoEl vino es una bebida alcohlica elaborada por fermentacin del jugo, fresco o concentrado, de uvas. Su nombre proviene de la variedad'Vitis Vinifera'que es la variedad de uva de la que descienden la mayora de las utilizadas para la elaboracin de vinos, y las primeras en ser utilizadas para ello. (Aunque existen algunas excepciones a este ltimo dato).

Las caractersticas del vino las dan los factores que afectan a sus viedos, a saber: regin conclima,sueloytopologa, ms los cuidados que le den los productores que lo elaboran. Es sabido que una uva que crece en un determinado lugar y produce un determinado vino, llevada y cultivada en otro lugar, producir un vino con caractersticas distintas.Para la produccin del vino, las uvas recin recogidas son prensadas para que liberen su mosto o jugo, que es rico en azcares. Luego de esto, las levaduras transportadas por elaire, o la adicin de levaduras seleccionadas al mosto, provocan la fermentacin de ste, resultando como principales productos de la fermentacin el alcohol etlico y el dixido de carbono. Este ltimo, liberado en forma degas.

La fermentacin se interrumpe normalmente cuando todos los azcares fermentables han sido transformados en alcohol y dixido de carbono, o cuando la concentracin del primero supera latoleranciade las levaduras. Para ese momento, lo que era mosto, se ha transformado en vino.La graduacin de los vinos vara entre un 7 y un 16% de alcohol porvolumen, aunque la mayora de los vinos embotellados oscilan entre 10 y 14 grados. Los vinos dulces tienen entre un 15 y 22% de alcohol por volumen.

CONCLUSIONLa fermentacin es una transformacin que sufren un gran nmero de sustancias orgnicas en determinadas circunstancias y que se traduce por una oxigenacin o una hidratacin. La fermentacin de los lquidos azucarados produce alcohol. A travs de la fermentacin de diversos granos (tales como: la cebada, el trigo, el maz, el mijo, el sorgo y el centeno), es posible producir diversos tipos de bebidas alcohlicas, principalmente de cerveza. El grano ms comn, o ms bien, la cerveza que solemos tomar comnmente proviene de la fermentacin del grano cebada, el cual se utiliza en forma de malta. Esta cerveza es la que ms suele verse en el mercado, teniendo as una gran demanda. Es por eso que existe una gran gama de industrias que producen cerveza proveniente de la cebada. Esto no quiere decir que de los otros tipos de cerveza no existan industrias que la produzcan, sino que se producen en menores cantidades ya que a estas se les conoce como cervezas especiales, que las hacen de un costo ms elevado, o ms bien, de una categora ms alta que la de cebada.Como se pudo notar, la fermentacin no es un proceso complejo, lo que da la posibilidad de originar productos fermentados de manera artesanal, como lo es en el caso de la chicha de jora, o tambin la cerveza oriental sake, productos que se pueden fabricar, de una manera bastante simple, en casa.

BIBLIOGRAFIA http://es.wikipedia.org/wiki/Fermentaci%C3%B3n http://www.arrakis.es/~rfluengo/fermentacion.html http://es.zonadiet.com/bebidas/a-vino.htm http://fai.unne.edu.ar/biologia/metabolismo/met4.htm http://www.tempeh.info/es/fermentacion.php http://es.wikipedia.org/wiki/Uva ANEXOScultivo bacterial antes de ser transferido al tanque de fermentacin a gran escala

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