Fermentacion de leches y cremas

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Fermentacion de leches y cremas

  1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA E.A.P AGROINDUSTRIAL FERMENTACION DE LECHES Y CREMAS. CURSO : MICROBIOLOGÍA GENERAL GRUPO : “B” DOCENTE : Blgo.Mblgo. Eterio Alva Muñoz INTEGRANTES : VEGA VIERA JHONAS ABNER. : MUÑOZ ROJAS ANDREA GISELA : MOYA CHAUCA GLEICER DELILACH : MORENO VALVERDE JEFFERSON : DE LA CRUZ JARA OSCAR : ARANDA TARAZONA JAIR JOL CICLO: “IV” NUEVO CHIMBOTE - PERÚ
  2. 2. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL FERMENTACION DE LECHES Y CREMAS I) INTRODUCCIÓN: La fermentación es una forma simple, barata y segura de conservar la leche. En las zonas en las que se dispone de modernos equipos de ordeño y de recogida de leche, y en donde, generalmente, se tiene un gran conocimiento y una dilatada experiencia en las técnicas de conservación de la leche cruda, y que además cuentan con buenos sistemas de transporte y distribución, no se plantea la necesidad de utilizar la fermentación como un método de conservación. Por el contrario, en las áreas o países que no tienen todos estos medios, la fermentación de la leche como medio de conservación todavía mantiene la importancia que tuvo originalmente. Las bacterias lácticas modifican las características de la leche, de forma que la mayoría de los microorganismos indeseables, incluidos los patógenos, no pueden crecer en ella, o incluso mueren. Existen muchas leches fermentadas distintas, pero en lo que respecta a la tecnología de su fabricación, todas son similares. Las leches fermentadas se pueden clasificar de varias formas, pero generalmente se acepta su clasificación en función del tipo de microorganismo utilizado en su elaboración. La leche es una suspensión coloidal heterogénea que comprende partículas de grasa, caseína, lactosa, trazas de calcio, fósforo y compuestos de potasio, lactalbuminas y algunas vitaminas. La grasa de la crema se presenta en partículas de varios tamaños visibles en microscopios ópticos. Están cubiertas por una superficie de capa de proteínas que actúan como coloides protector. La caseína es de dimensiones coloidales y se coagula cuando la lactosa se convierte en ácido láctico por calor o bacterias. Por su aporte nutricional la leche es uno de los alimentos de mayor importancia en muchos países del mundo. No obstante, este alimento, cuando no es manejado de manera adecuada, es un excelente vehículo para la transmisión de enfermedades al hombre, tanto las de carácter zoonotico como las ocasionadas por patógenos que se producen por la contaminación de los productos durante los procesos de obtención y transformación de la leche.
  3. 3. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Las condiciones de higiene y sanidad en las explotaciones lecheras tienen un efecto importante en la calidad microbiológica de la leche, cuanto mayores sean los cuidados aplicados a la obtención higiénica de la leche y a la sanidad de los animales productores de leche, menores serán los contenidos microbianos en la misma. Asimismo, corrales libres de estiércol y lodo, salas de ordeño limpias, equipo de ordeño funcionando de manera adecuada y una rutina de ordeño correcta, resultarán en una baja incidencia de mastitis, lo cual se manifestará con bajos recuentos de células somáticas. La leche contiene pocas bacterias al extraerla de la ubre de una vaca sana, sin embargo, durante el ordeño, la leche se puede contaminar a partir del animal, especialmente de las zonas externas de la ubre y áreas próximas; del medio ambiente, desde el estiércol y el suelo, así como del lecho en el que descansan los animales, y a través del polvo, aire, agua e insectos (particularmente moscas). Probablemente las dos fuentes de contaminación más significativas sean el equipo y utensilios, utilizados para su obtención y recolección, así como las superficies que entran en contacto con la leche, incluidas las manos de los ordeñadores y demás personal. Durante su transporte y almacenamiento, así como durante la elaboración de los productos, las fuentes de contaminación son las superficies que contactan con los mismos: botes lecheros, pipas, tanques de almacenamiento, bombas, tuberías, filtros, agitadores, envasadoras, transportadores, tinas, utensilios, etc. II) COMPOSICION, MICROORGANISMOS DE LA LECHE CRUDA Y PRODUCTOS LÁCTEOS APLICADOS COMPOSICION DE LA LECHE CRUDA: La leche, por su composición, es muy susceptible de sufrir alteraciones debidas al crecimiento microbiano en la misma, particularmente cuando la temperatura de conservación no es la adecuada. Por ello, es importante señalar los cambios que se registran en la calidad microbiológica de la leche cruda cuando es sometida a diferentes formas de manejo.  La calidad microbiológica de la leche cruda cambia significativamente durante su manejo y transporte, particularmente cuando no se cuenta con los medios para su enfriamiento inmediato una vez obtenida. Estos cambios ponen en riesgo el cumplimiento del requisito de calidad para ser considerada
  4. 4. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL     como leche apta para consumo humano. Al haber más cantidad de bacterias mesofílicas, puede existir un mayor riesgo de contaminación de la leche por patógenos, así como el crecimiento de los mismos en los productos terminados. El desarrollo microbiano en la leche ocasiona una serie de modificaciones químicas que pueden dar lugar a procesos alterativos y a procesos útiles. Muchos de sus componentes pueden degradarse, pero las alteraciones más acusadas resultan de la degradación de los tres componentes fundamentales: lactosa, proteínas y grasa. La lactosa, azúcar de la leche, es la principal fuente de energía de las bacterias y puede experimentar diferentes fermentaciones. Cualesquiera que sean las bacterias que fermentan la lactosa, siempre habrá producción de ácidos orgánicos, con la coagulación o no de las proteínas de la leche (dependiendo del nivel de acidificación) y la formación o no de gas. Por otra parte, algunas bacterias que actúan sobre el azúcar de la leche, pueden formar sustancias viscosas. Las proteínas, en general, se descomponen tras la coagulación de la leche, dando lugar a sabores y olores desagradables. La materia grasa es hidrolizada por las lipasas microbianas, reacción lenta, que influye rápidamente sobre el sabor de la leche. Los tipos de deterioro que suelen observarse en la leche cruda incluyen: la fermentación, coagulación, proteólisis, mucosidad, coloraciones diversas, y producción de aromas y sabores anormales. PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS DE LA LECHE  PROPIEDADES FISICAS: Densidad: La densidad de la leche puede fluctuar entre 1.028 a 1.034 g/cm3a una temperatura de 15ºC; su variación con la temperatura es 0.0002 g/cm3por cada grado de temperatura. La densidad de la leche varía entre los valores dados según sea la composición de la leche, pues depende de la combinación de densidades de sus componentes, que son los siguientes:      Agua: 1.000 g/cm3 Grasa: 0.931 g/cm3 Proteínas: 1.346 g/cm3 Lactosa: 1.666 g/cm3 Minerales: 5.500 g/cm3
  5. 5. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL La densidad mencionada (entre 1.028 y 1.034 g/cm3) es para una leche entera, pues la leche descremada está por encima de esos valores (alrededor de 1.036 g/cm3), mientras que una leche aguada tendrá valores menores de 1.028 g/cm3. pH de la leche: La leche es de característica cercana a la neutra. Su pH puede variar entre 6.5 y 6.65. Valores distintos de pH se producen por deficiente estado sanitario de la glándula mamaria, por la cantidad de CO2 disuelto; por el desarrollo de microorganismos, que desdoblan o convierten la lactosa en ácido láctico; o por la acción de microorganismos alcalinizantes. Acidez de la leche: Una leche fresca posee una acidez de 0.15 a 0.16%. Esta acidez se debe en un 40% a la anfoterica, otro 40% al aporte de la acidez de las sustancias minerales, CO2 disuelto y ácidos orgánicos; el 20% restante se debe a las reacciones secundarias de los fosfatos presentes. Una acidez menor al 0.15% puede ser debido a la mastitis, al aguado de la leche o bien por la alteración provocada con algún producto alcatinizante. Una acidez superior al 0.16% es producida por la acción de contaminantes microbiológicos. (La acidez de la leche puede determinarse por titulación con Na OH 10N o 9N). Viscosidad: La leche natural, fresca, es más viscosa que el agua, tiene valores entre 1.7 a 2.2 centi poise para la leche entera, mientras que una leche descremada tiene una viscosidad de alrededor de 1.2 cp. La viscosidad disminuye con el aumento de la temperatura hasta alrededor de los 70ºC, por encima de esta temperatura aumenta su valor. Punto de congelación: El valor promedio es de -0.54ºC (varía entre -0.513 y -0.565ºC). Como se precia es menor a la del agua, y es consecuencia de la presencia de las sales minerales y de la lactosa. Punto de ebullición: La temperatura de ebullición es de 100.17ºC. Calor específico:
  6. 6. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL La leche completa tiene un valor de 0.93 - 0.94 cal/gºC, la leche descremada 0.94 a 0.96 cal/g ºC.  PROPIEDADES QUIMICAS: La leche es un líquido de composición compleja, se puede aceptar que está formada aproximadamente por un 87.5% de sólidos o materia seca total. El agua es el soporte de los componentes sólidos de la leche y se encuentra presente en dos estados: como agua libre que es la mayor parte (intersticial) y como agua adsorbida en la superficie de los componentes. En lo que se refiere a los sólidos o materia seca la composición porcentual más comúnmente hallada es la siguiente:     Materia grasa (lípidos): Lactosa: Sust. nitrogenadas: Minerales: 3.5% a 4.0% 4.7% (aprox.) 3.5% (proteínas entre ellos) 0.8% A pesar de estos porcentajes en la composición de la leche se acepta como los más comunes, no es fácil precisar con certeza los mismos, pues dependen de una serie de factores, aún para una misma vaca. (No solo varía la composición, sino también la producción). Esto hace que no todas las leches sean iguales en sus propiedades y la variación en la composición hace que determinadas leches sean útiles para la elaboración de un cierto derivado lácteo, pero a su vez es inapropiada para otros. De la misma manera, se tendrá algunas leches más nutritivas que otras.  COMPONENTES DE LA LECHE a) Grasas Debido a diversos factores que intervienen en la composición de la leche (algunos de los cuales se han mencionado anteriormente) el contenido de grasa en la leche vacuna varia notablemente; los valores porcentuales más comunes se encuentran entre 3.2 y 4.2%. La materia grasa está constituida por tres tipos de lípidos: a) Las sustancias grasas propiamente dichas es decir los triglicérido y que forman el 96% del total de la materia grasa. b) Los fosfolípidos, que representan entre el 0.8 y el 1%. c) Sustancias no saponificables que constituyen otro 1%.
  7. 7. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL El resto lo constituyen digliceridos, monogliceridos, ácidos grasos libres, etc. b) Fosfolípidos: Los fosfolípidos son esteres derivados de la glicerina y de ácidos grasos, pero de estructura más compleja y que contienen en su molécula un átomo de fósforo en forma de ácido fosfórico y aminos cuaternarios. Los fosfolípidos de mayor presencia en la leche son la Lecitina, la cefalina y los fosfoesfingolipidos. c) Lactosa De todos los componentes de la leche es el que se encuentra en mayor porcentaje, del 4.7 al 5.2%, siendo además el más constante. La lactosa es un carbohidrato disacárido (el “azúcar” de la leche) y se halla libre en suspensión. En la leche se hallan dos isomeros de la lactosa: la α-lactosa y la β-lactosa; es poco soluble en agua y cristaliza muy rápido. La β-lactosa (63%) es la más soluble (hasta 17 g. en 100 ml. de agua), siendo la α-lactosa (37%) la que cristaliza. La alta temperatura degrada a la lactosa por encima de los 110ºC; a esta temperatura la lactosa hidratada (α-lactosa) pierde su agua y se transforma en lactosa anhídrido. Luego, a temperaturas superiores a 130ºC se produce la caramelización de la lactosa, tendiendo a combinarse, sin embargo con los componentes nitrogenados de la leche (reacción de Mayllord), entre el grupo carboxilo de la lactosa y los grupos aminos de las proteínas); esto hace que la leche tienda a tomar un tono pardo, siendo característico también en este caso el sabor a leche cocida (hervida) tal como se observa en leches muy esterilizadas. d) Enzimas La leche contiene varias enzimas. Algunas se hallan en las membranas de los glóbulos de grasa, por lo que son arrastradas cuando se separa la crema; entre ellos están los reductosos aldehidicos, fosfatosos, etc. Otras enzimas floculan con la caseína a pH 4.6, por ejemplo los proteasos, catalosos, etc. Muchas veces es difícil saber el origen de las enzimas, ya que las bacterias que pueden hallarse semejantes a los que se sintetizan en las glándulas mamarias. La actividad enzimática de la leche depende del pH y de la temperatura. La elevación de la temperatura a más de 70ºC provoca su destrucción. e) Minerales y Ácidos orgánicos En la leche vacuna la cantidad de minerales varía en alrededor de 0.8%.
  8. 8. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Es rica en potasio, siendo importante también la presencia de fósforo, calcio y magnesio; el contenido de minerales es bastante superior al existente en la leche humana. Las principales enzimas presentes en la leche son las siguientes: la lactoperoxidosa, reductasualdolasa (asociada a la membrana del glóbulo de grasa), catalasa, lipasas (responsables de la rancidez de la leche), fosfatasa (en la membrana del glóbulo de grasa), proteasas (asociadas a la caseina) amilosas (hay enzimas desnitrificantes y enzimas sacarificantes, α y β amilasas respectivamente), lisozima (es importante desde el punto de vista de la nutrición ya que facilita la precipitación de la caseína en forma de floculo lo que mejora su digestabilidad; por otra parte posee propiedades bacteriostáticas). En cuanto a los ácidos orgánicos, la presencia más importante es la del ácido cítrico que interviene en el equilibrio de calcio en las micelas de caseína, contiene además, pero en muy pequeñas cantidades ácido fórmico, acético y láctico. f) Vitaminas La leche es el alimento que contiene la variedad más completa de vitaminas, sin embargo, estos se hallan en pequeñas cantidades y algunos no alcanzan para los requerimientos diarios. Las vitaminas se clasifican en dos grupos según sean solubles en lípidos o en agua: a) Vitaminas liposolubles: Son las vitaminas A (100 a 500 mg/litro); vitamina D (2 mg/litro); vitamina E (500 a 1000 mg/litro); vitamina K (solo hay trazos). Estas vitaminas son resistentes al calor, se hallan en la materia grasa y son menos abundantes (solo la D), que en la leche humana. b) Vitaminas hidrosolubles: Se hallan en la fase acuosa y son: vitamina B1 (tiamina o aneurina) y vitamina B2 (rivoflavina o lactoflovina): estas dos son las más abundantes: 400 a 1000 mg/litro de la B1 y 800 a 3000 mg/litro de B2; vitamina B12 (cianocabolamina) esta presente en muy pequeñas cantidades; vitaminas PP ácido nicotínico): 5 a 10 mg/litro; vitamina C (ácido ascórbico): ácido ascórbico): 10 a 20 mg/litro.
  9. 9. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL  CARACTERISTICAS ORGANOLECTICAS: Textura:  La leche tiene una viscosidad de 1,5 a 2,0 centipoises a 20 ºC, ligeramente superior al agua (1,005 cp). Esta viscosidad puede ser alterada por el desarrollo de ciertos microorganismos capaces de producir polisacaridos que por la acción de ligar agua aumentan la viscosidad de la leche (leche mastitica, leche hilante). Color:   El color normal de la leche es blanco, el cual se atribuye a reflexión de la luz por las partículas del complejo caseinato- fosfatocálcico en suspensión coloidal y por los glóbulos de grasa en emulsión. Aquellas leches que han sido parcial o totalmente descremadas o que han sido adulteradas con agua, presentan un color blanco con tinte azulado. Las leches de retención o mastiticas presentan un color gris amarillento. Un color rosado puede ser el resultado de la presencia de sangre o crecimiento de ciertos microorganismos. Otros colores (amarillo, azul, etc.), pueden ser producto de contaminación con sustancias coloreadas o de crecimiento de ciertos microorganismos. Una leche adulterada con suero de que sería puede adquirir una coloración amarilla-verdosa debida a la presencia de riboflavina. Sabor:  El sabor natural de la leche es difícil de definir, normalmente no es ácido ni amargo, sino más bien ligeramente dulce gracias a su contenido en lactosa. A veces se presenta con cierto sabor salado por la alta concentración de cloruros que tiene la leche de vaca que se encuentra al final del periodo de lactancia o que sufren estados infecciosos de la ubre (mastitis); otras veces el sabor se presenta ácido cuando el porcentaje de acidez en el producto es superior a 22- 33 ml NaOH 0,1 N/100 ml (0,2 0,3 % de ácido láctico). Pero en general, el sabor de la leche fresca normal
  10. 10. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL es agradable y puede describirse simplemente como característico. Olor:  El olor de la leche es también característico y se debe a la presencia de compuestos orgánicos volátiles de bajo peso molecular, entre ellos, ácidos, aldehídos, cetonas y trazas de sulfato de metilo. La leche pude adquirir, con cierta facilidad sabores u olores extraños, derivados de ciertos alimentos consumidos por la vaca antes del ordeño, de sustancia de olor penetrante o superficies metálicas con las cuales ha estado en contacto o bien de cambios químicos o microbiológicos que el producto puede experimentar durante su manipulación. MICROORGANISMOS DE LA LECHE:  MICROORGANISMOS UTILES EN LA LECHE: Dos son las formas de bacterias encargadas de la producción de ácido láctico a partir de la lactosa Por un lado las que se agrupan en forma de cadenas de cocos y las otras que tienen forma de bastones o bacilos. Las primeras pertenecen a los géneros estreptococos y las segundas al de lactobacilos. 1. ESTREPTOCOCOS Son los responsables de la acidificación de la leche o de los productos lácteos. Son encontrados principalmente en leche cruda. Causan algunos cambios deseables en la mantequilla, queso y leche cultivados, que dan como resultado, aromas y sabores agradables. 1.1. Estreptococos Lactis: Miden entre 0,5 y 1 micra, carecen de movilidad, no sobreviven a pasteurización larga a 63° C. La variedad multigene, transforma los azúcares en malta, dando el olor y sabor a la mantequilla. A temperaturas bajas tiende a formar cápsulas que dan a la mantequilla mayores proteínas. El agua favorece su desarrollo.
  11. 11. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL 1.2. Estreptococos Cremoris: Tiene Los mismos fines que el S.Lactis. Junto con cultivos mixtos degrada o descompone la caseína y participa en la maduración de los quesos blancos. 1.3. Estreptococos Diacetilactis: Forman ácido láctico. Fermenta las sales cítricas de la leche constituyéndolas en sustancias aromáticas importantes en la mantequilla. 1.4. Estreptococos Termophilus: Se encuentra en la ubre sana de las vacas, en las máquinas ordeñadoras, en recipientes, en la leche cruda. Resistente hasta casi el 80 ° C. Temperatura óptima 37 ° C. Junto con el lactobacilos bulgaricus forman el cultivo de yogurt. 1.5. Estreptococos Bovis: Se encuentra en el intestino, estiércol y saliva de la vaca. Sobrevive a pasteurización corta. Participa en la maduración de los quesos. 1.6. Estreptococos Faecium: Antes llamado Durans. Es el más resistente a la temperatura. Se emplea en cultivos acidificantes. La Leche cruda pueden coagularla después de 8 a 10 días de conservación a 5° C, con formación de ácido láctico. 2. LACTOBACILOS Son los bastones que crecen en el suero de los quesos. Son anaerobios, no móviles, no esporulados, su tamaño varía. Se encuentra en la leche y sus productos. Entre los más importantes tenemos: 2.1. Lactobacillus Bulgaricus: Presente en la leche y quesos crudos. Producen ácido láctico. Interviene en La fabricación del yogurt proporcionándole el sabor y aroma característicos. 2.2. Lactobacillus Acidofillus: Desdobla los azucares para formar ácido láctico. 2.3. Lactobacillus Brevis: Participa en la maduración de los quesos 2.4. Lactobacillus Casei:
  12. 12. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Aparece en la Leche cruda. Participa en la maduración de quesos. Puede coagular la leche a temperatura ambiente. 2.5. Lactobacillus Termophilus: Su proliferación está por encima de 45° C. También está presente en productos conservados a 5° C.  MICROORGANISMOS PERJUDICIALES EN LA LECHE: La leche está expuesta entre su síntesis en la glándula mamaria y su consumo a una serie de influencias físico-químicas y a un sin número de contaminaciones. Fuera de otros constituyentes la leche contiene azúcares, proteínas y grasas que son susceptibles a su degradación o descomposición, por una o varias especies de microorganismos. Tanto la leche como la totalidad de los productos lácteos sufren fuertes y variadas alteraciones en su capacidad higiénica, nutritiva y en su capacidad de conservación por acción de los microorganismos. Esto provoca incalculables pérdidas económicas y de aporte de nutrientes especialmente de proteínas para la alimentación humana. 1. PRODUCCIÓN DE ÁCIDO Ciertos microorganismos de diversas especies son capaces de actuar sobre los azúcares de la leche a través de fenómenos de fermentación produciéndose ácido láctico y alcohol como elementos finales de la degradación de la lactosa. A este grupo, pertenecen bacterias del género estreptococos y lactobacilo, a través de sus especies casei, acidophilus, helveticus, bulgaricus y brevis. Además, es posible anotar el microbacterium lactium, micrococo luteos y varians. Estos gérmenes se encuentran contaminando la leche desde el medio ambiente y se les encuentra específicamente en utensilios, estiércol, piel y pelos del animal. 2. PRODUCCIÓN DE GAS Muchos microorganismos fermentadores de la leche son capaces de producir ácido y gas. Es el caso de las bacterias coliformes que producen grandes cantidades de gas carbónico e hidrógeno, durante la fermentación de la lactosa. Bacterias del género clostridium, producen también gas durante el proceso de fermentación de la lactosa.
  13. 13. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Los efectos de la producción de gas no se limitan sólo a la acción de las bacterias que lo producen en la leche fresca sino que también pueden actuar sobre otros productos elaborados como queso y cremas alterando su calidad. 3. HIDRÓLISIS DE PROTEÍNAS Y COAGULACIÓN DULCE Fuera de la coagulación de la leche por efecto de la acumulación de ácidos, hay otro tipo de coagulación de la caseína en que no se acumula ácido y es la llamada coagulación dulce, que se debe a la elaboración de una enzima por algunas bacterias. Dependiendo de la variedad de gérmenes que actúan, el fenómeno de proteólisis o rompimiento de las proteínas, produce la acumulación de residuos de amoníaco, que dan un sabor amargo a la leche. Los gérmenes responsables de éste efecto son en general aerobios, por ejemplo, bacillus subtilus, bacillus cereus, pseudomonas putrefaciens, estreptococos liquefaciens. 4. DESCOMPOSICIÓN DE GRASAS Ciertos microorganismos, son capaces de elaborar enzimas lipolíticas, que descomponen las grasas en glicerol y ácidos grasos. Algunos de éstos ácidos grasos tiene olores y sabores permanentes que transmiten a la eche el sabor a rancio. Los microorganismos conocidos, que son responsables de éste fenómeno, incluyen bacterias como: pseudomonas fluorecens y achromobacter lipoliticum; levaduras como candida lipolitica y hongos como los del grupo de penicillum. 5. SABOR, OLOR Y COLORES DESAGRADABLES Los productos finales de la digestión en bacterias pueden producir una gran gama de olores, sabores e incluso colores anormales en la leche. 5.1. Leches Azules. Producida por el bacilo cianogenes. La leche recién ordeñada se presenta en buenas condiciones, pero al cabo de algunas horas se acidifica y presenta manchas azules de tamaño variable, inicialmente superficiales pero luego invaden toda la masa de la leche. 5.2. Leches Amarillas Estas leches dan reacción alcalina, en la que se coagula la caseína y luego se disuelve. Es producida por el bacilo siperanthus y el cianoflavium. 5.3. Leches Rojas Producida por el bacilo prodigiosum, serratia marcenes y la sacarina roseae. La leche se colorea con manchas aisladas o uniformemente rojas en la superficie, se
  14. 14. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL agria y se coagula con facilidad. 5.4. Leches Negras Producidas por el bacterium lacticus níger y torula nigra. Provocan en la leche un aspecto extraño, sabor amargo muy pronunciado que la hacen inapropiada para su consumo. 5.5. Leches Amargas. Debido al bacilo liquefaciens, lactis amori y el micrococus lactis amori, los cuales segregan sustancias amargas. Estas leches no deben usarse en quesería ya que producen hinchazón exagerada. El sabor amargo puede depender también de plantas que tienen sustancias muy estables que en la digestión de la vaca no alcanzan a desdoblarse y transmiten a la leche su sabor y aroma característico y aún colores raros, por ejemplo, la altamisa, el ajo y el cebollín. 5.6. Leches con sabor a Fresa. Se presenta por contaminación con las bacterias fragariore y fragi, las cuales alcalizan la leche. Esta pierde la propiedad de coagularse aún cuando haya sido refrigerada ya que estas bacterias soportan bajas temperaturas. 5.7. Leche con sabor a Nabo. Este sabor se debe a la presencia de la bacteria Flaurecens liquefaciens o porque las vacas han comido repollo o coliflor en estado avanzado de madurez. PRODUCTOS LACTEOS APLICADOS: Los productos fermentados de la leche, son productos lácteos procedentes de los cultivos lácticos debido a la acción de las bacterias del ácido láctico (Lactobacillales) tales como los Lactobacillus, Lactococcus, y el Leuconostoc. El proceso de fermentación incrementa la vida útil y de consumo del lácteo, mejorando la digestibilidad del mismo frente a la leche. Él efecto de los lácteos fermentados es el de restablecer y fortalecer la flora intestinal.
  15. 15. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL PRODUCTOS: QUESO:     Contenido graso: 1 – 75% Vida conserva (4°C): varios días. Descripción: Una variedad de productos lácteos solidos fermentados. Agente de fermentación: una variedad de hongos y/o mohos. CREMA AGRIA:     Contenido graso: 14 – 18% Vida conserva (4°C): 10 días. Descripción: : Mesófilo que provoca la fermentación de la nata pasteurizada provocando una acidez de 0.5%. El cuajo se puede añadir para hacer el producto más denso. Variante de menor contenido graso que el crème fraîche. Agente de fermentación: ocurre de forma espontánea debido a las bácterias del ácido láctico en la nata. YOGURT     Contenido graso: 0.5–4% Vida conserva (4°C): 35–40 días Descripción: Leche fermentada con termófilos, cultivada con Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus. Agente de fermentación: Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus KÉFIR     Contenido graso: 0-4% Vida conserva (4°C): 10–14 días. Descripción: Una bebida fermentada, originaria de Asia, elaborada con granos de kefir. Puede ser combinada con cualquier sirope, leche, leche de soja, o zumo. Agente de fermentación: granos de kefir, una mezcla de bacterias y levaduras.
  16. 16. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL KOUMISS     Contenido graso: 4% Vida conserva (4°C): 10-14 días Descripción: Una bebida carbonatada a base de leche fermentada elaborada con leche de caballo. Agente de fermentación: Lactobacilli y levaduras. BUTTERMILK     Contenido graso: 1–2% Vida conserva (4°C): 10 días Descripción: Leche pasteurizada fermentada por mesófilos. Agente de fermentación: Lactococcus lactis (Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactococcus lactis biovar. diacetylactis and Leuconostoc mesenteroides subsp. Cremoris LECHE ACIDOPHILUS     Contenido graso: 0.5-2% Vida conserva (4°C): 2 semanas. Descripción: Leche fermentada, a menudo con bajo contenido en grasas (2%, 1.5%) o sin grasa (0.5%), a la que se le han implantado Lactobacillus acidophilus. Agente de fermentación: Lactobacillus acidophilus. YAKULT   Contiene Lactibacillus Shirota. Contribuye a una buena digestión, disminuye molestias de estreñimiento, previene infecciones y mejora el funcionamiento inmunológico.
  17. 17. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL MICROORGANISMOS UTILIZADOS PARA LA FABRICACIÓN DE LECHE FERMENTADA. Los microorganismos utilizados para la fabricación de leche fermentada incluyen principalmente aquellos que pueden fermentar la lactosa en ácido láctico y pueden ser o bien del tipo mesofílico o termo-fílico. Nomenclatura de estos organismos ha evolucionado a lo largo de los años como un mayor conocimiento de su genética se ha adquirido. La nomenclatura actual de microorganismos seleccionados utilizados para la fabricación de leches fermentadas es en la Tabla 2 . Cepas puras de estos organismos están disponibles de proveedores comerciales , pero no es raro , sobre todo para los fabricantes a pequeña escala , el uso de productos de un lote anterior como la cultura para el siguiente lote . En tales casos , existe un potencial para la calidad del producto final a variar de un lote a otro debido a los cambios en las características de cultivo que pueden ocurrir durante las transferencias repetidas . Esto es especialmente evidente en los productos que normalmente requieren una combinación de organismos en una proporción específica , tales como cocos y bastones en una proporción de 1:1 para el yogur . Durante las transferencias repetidas como un cultivo mixto , una de las especies es probable que dominar y por lo tanto, alterar las características de la fermentación y, en consecuencia sabor y la textura cualidades del producto . Además de los productores de ácido láctico , otros tipos de organismos se pueden emplear también para impartir sabor deseado o propiedades terapéuticas a los productos fermentados . Algunos ejemplos son organismos que producen diacetilo y acetaldehído para dar sabor o pequeñas cantidades de alcohol en productos como el kéfir. Organismos tales como bacterias bífidoTabla 2 Nomenclatura de los microorganismos utilizados en la fabricación de leches fermentadas NOMBRE ANTERIORA NOMBRE ACTUAL Lactobacillus bulgaricus Leuconostoc cremoris y Leuconostoc citrovorum Leuconostoc dextranicum Streptococcus lactis subsp. cremoris y Streptococcus cremoris Streptococcus lactis subsp. diacetilactis y Streptococcus diacetilactis Streptococcus lactis subsp. lactis Streptococcus salivarius subsp. thermophilus Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum Lactococcus lactis subesp. cremoris Lactococcus lactis subesp. lactis (biovar. diacetylactis) Lactococcus lactis subesp. lactis Streptococcus thermophilus
  18. 18. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Los nombres aquí reflejan los nombres anteriores más recientes. Históricamente, varios nombres han sido utilizados para estos organismos. Por ejemplo, Leuconostoc dextranicum era conocida anteriormente como Streptococcus paracitrovorus. Esta nomenclatura se encuentra en Hammer (1928) y Swithinbank y Newman (1903). Madera y Holzapfel (1995) discuten en detalle la nomenclatura de las bacterias del ácido láctico. Fuente: Kosikowski y Mistry (1997). bacteria spp. y Lactobacillus acidophilus se añaden con fines terapéuticos. Leuconostocs se utilizan en productos tales como suero cultivado para producir diacetilo a través de la fermentación de citrato (Vedamuthu, 1994). Algunas de las funciones de los organismos para aplicaciones específicas en las leches fermentadas se dan en la Tabla 3 y la ruta metabólica vías se discuten en el Capítulo 7. A. Enumeración La legislación de algunos países y reglamentos del Codex requiere la presencia de organismos viables en el yogur. En los Estados Unidos, la Asociación Nacional de yogur requiere la presencia de al menos 10 millones de bacterias por gramo de yogur en el momento del consumo, si los fabricantes desean mostrar los'' Cultivos Vivos y Activos'' símbolo en paquetes de yogur (Kosikowski y Mistry, 1997 ). Por otra parte, muchos productos de leche fermentada poseen propiedades terapéuticas en gran medida a causa de la presencia de organismos viables seleccionados. Estos organismos tienen que estar presentes en números especificados para impartir tales propiedades terapéuticas. Por lo tanto, el uso de los procedimientos de enumeración apropiados es vital. Tales procedimientos han sido desarrollados (Dave y Shah, 1996; Frank et al, 1992;. Federación Internacional de Lechería, 1997. Tabla 3 Funciones y Aplicaciones de los microorganismos en las leches fermentadas. cultura Lactobacillus Bulgaricus función Ácido y sabor aplicación Suero de leche búlgara, yogur, kéfir. Lactobacillus acidophilus Lactobacillus kefir Ácido Ácido Acidophilus de leche Kéfir Streptococcus thermophiles Ácido Yogur Lactococcus lactis subesp. lactis (biovar. diacetylactis) Ácido Y sabor Crema agria, mantequilla Lactococcus lactis subesp. lactis Lactococcus lactis subesp. Cremoris y Ácido Cultivado Suero de mantequilla Leuconostoc lactis y Leuconostoc mesentero-ides subsp. dextranicum sabor Cultivado, crema agria Suero de mantequilla cultivado, crema agria, mantequilla de nata madurado Bifidobacterium longum Bifidobacterium bifidum Bifidobacterium breve Ácido y sabor yogur delbrueckii subsp. suero de
  19. 19. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Fuente: Kosikowski y Mistry, 1997. Agar láctico se utiliza para enumerar las bacterias del ácido láctico , mientras que deMan , Rogosa , y Sharp ( MRS) y agares lactobacillus son adecuados para los lactobacilos . Se presta especial atención a los productos que se hacen con una combinación de culturas. Un ejemplo es el yogur que se fabrica con varillas y cocos y, a veces también con bifidobacterias . Es importante no sólo para enumerar sino también diferenciar estos tipos de organismos . Procedimientos de enumeración como los que utilizan agar láctico yogur se recomiendan para diferenciar entre cocos y bastones . En esta agar, las colonias de Streptococcus thermophilus son pequeñas y blancas y Lb . delbrueckii subsp . bulgaricus colonias son grandes y blancas y tienen una zona de nubes blancas . Una cuestión fundamental en la enumeración de las bacterias en los productos cultivados es la aparición de lesiones ácido a las células , especialmente durante el almacenamiento del producto . El pH de los productos lácteos fermentados más cae por debajo de 4,6 y causa una lesión subletal para sobrevivir a las células bacterianas de ácido láctico . Tales células subletal no son capaces de multiplicarse en los medios de comunicación utilizados en los procedimientos de recuento de rutina , pero requieren un medio enriquecido que ayudará a reparar las células dañadas ( Andrew y Russell , 1984 ; Ray , 1993 ) . Pariente y col . ( 1987 ) demostraron que los cargos de Lb heatinjured . casei se subestima cuando se utilizaron selección Lactobacillus ( LBS ) y Rogosa medios para la enumeración . Aplicación de soja tripticasa caldo para recuperar lactobacilos heridos ha sido recomendado ( Briceño - Graciela et al . , 1995 ) . Métodos estándar para el examen de los productos lácteos (Frank et al. , 1992 ) sugiere el uso de métodos de agar estándar ( SMA ) para enumerar las células dañadas , pero esto no es agar selectivo . Se puede hacer más selectiva mediante la adición de azida de sodio 0,02 % , que no inhibe las bacterias de ácido láctico pero no inhibe otros, tales como bacilos entéricos . En una técnica de filtración por epifluorescencia directa para la determinación diferencial de células bacterianas estado subletal , los ARN de las células viables se tiñeron de color naranja por el naranja de acridina , mientras que las células inactivas y el ADN se tiñen verde ( Sto et al . , 1986 ) . Esta característica también es aplicable a Lb . delbrueckii subsp . bulgaricus , S. thermophilus , y Lb . acidophilus . Trabajar con células lesionadas mediante secado por congelación , de Valdez et al . , ( 1985 ) demostró que la recuperación más alta se obtuvo en LAPTg agar para diversos lactobacilos y lactococos. B. Inhibición del crecimiento Desarrollo de sabor y textura adecuada en productos lácteos fermentados requiere un crecimiento óptimo de los organismos de cultivo . Esto se logra fácilmente con las condiciones de fabricación y manejo adecuado de las culturas . Si un motor de arranque por lotes se utiliza diariamente , instalaciones para la transferencia de la cultura
  20. 20. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL aséptica y mantenimiento de cultivos deben estar disponibles ( Kosikowski y Mistry , 1997 ) . La presencia de sustancias en la leche , tales como fagos y desinfectantes puede inhibir culturas . Los antibióticos tienen un efecto estático en bacterias , pero las bacterias de yogur , S. thermophilus y Lb . delbrueckii subsp . bulgaricus , son particularmente sensibles ( Reinbold y Reddy, 1974 ) . La penicilina a 0,01 UI / ml de leche se inhiben estos organismos , mientras que mesofílico lactococos no son tan sensibles . Es importante , por lo tanto , para poner a prueba cada lote de leche para los antibióticos . Se han identificado bacteriófagos de organismos utilizados para la fabricación de leches fermentadas . Los fagos de bacterias mesofílicas de ácido láctico son bien conocidos a los fabricantes de queso , pero también se han encontrado en las instalaciones de producción de suero de leche . Moineau et al . ( 1996 ) aislaron 27 fagos diferentes a partir de 27 plantas de suero de leche en los Estados Unidos . Aunque no es tan común como fagos de mesófilos , los de termófilos , tales como bacterias del yogur , también se han reportado ( Kilic et al . , 1996 ) y puede detener la fermentación . Se han descrito sistemas de control de fagos ( Kosikowski y Mistry , 1997 ) e implicar rotación cultura , el uso de los medios de comunicación phageinhibitory ( Vedamuthu , 1992 ) , y , más importante , el saneamiento adecuado en la planta . Medios Phageinhibitory son generalmente ricos en fosfatos para quelar calcio . Algunas cepas de S. thermophilus no crecen bien en medios de alto fosfato. El cloro como desinfectante es muy eficaz contra los fagos . Los desinfectantes deben usarse con precaución , sin embargo, porque los desinfectantes residuales en tanques de fermentación , tuberías, o tazas de embalaje también inhibir organismos de arranque. Esto último es particularmente aplicable para productos que son fermentados en tazas de consumo . Los desinfectantes tales como compuestos de amonio cuaternario , en particular, puede ser un problema . Si una película residual de tales desinfectantes se deja en las superficies del equipo , los desinfectantes se liberan lentamente en el tiempo e inhiben organismos de cultivo que entran en contacto con ellos ( Guirguis y Hickey , 1987a ; Miller y Elliker , 1951 ; Pearce , 1978 ; Valladlo y Sandine , 1994 ) . La sensibilidad es dependiente de la cepa , pero termófilos son generalmente más sensible que mesofílico lactococos ( Guirguis y Hickey , 1987a ) . Otro modo de inhibición en la leche es por la presente de forma natural sistema de lactoperoxidasa . Este sistema tiene que ser activado para que se produzca la inhibición y requiere la presencia de la enzima lactoperoxidasa , H2O2 , y tiocianato . Algunas bacterias iniciadoras utilizadas para producir productos fermentados , tales como Lb . acidophilus y Lb . delbrueckii subsp . bulgaricus , producir H2O2 durante la fermentación y, en consecuencia activar el sistema de la lactoperoxidasa . Guirguis y Hickey ( 1987b ) llegaron a la conclusión de que la inhibición de este sistema era dependiente de la cepa y que las cepas más afectadas fueron las que produjeron H 2O2. S. thermophilus no fue inhibida por el sistema de la lactoperoxidasa .
  21. 21. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL MICROORGANISMOS. También llamado microbio es un ser vivo que solo puede visualizarse con el microscopio. La ciencia que estudia los microorganismos es la microbiología. Los microbios tienen múltiples formas y tamaños. Si un virus de tamaño promedio tuviera el tamaño de una pelota de tenis, una bacteria sería del tamaño de media cancha de tenis y una célula eucariota sería como un estadio entero de fútbol.  STREPTOCOCCUS es un grupo formado por diversos cocos grampositivos que normalmente se disponen en parejas o en cadenas. La mayoría de las especies son anaerobios facultativos, y algunos crecen únicamente en una atmósfera enriquecida con dióxido de carbono. Sus exigencias nutricionales son complejas, y su aislamiento requiere el uso de medios enriquecidos con sangre o suero. Son capaces de fermentar hidratos de carbono, proceso que produce ácido láctico, y son catalasa-negativos, a diferencia de las especies del género Staphylococcus.  STREPTOCOCCUS THERMOPHILUS es una especie de bacteria Gram-positiva anaerobia facultativa. Es un organismo citocromo, oxidasa y catalasa negativo, inmóvil, no formador de esporas y homofermentativo. También clasifica como una bacteria ácido láctico y generalmente se usa en la producción de yogurt.  LACTOBACILLUS BULGARICUS tamaño varía de entre 5mm y 2.5 mm; de consistencia elástica y de color blancoamarillento…. las responsables de la fermentación de la leche, ya eran conocidas por los antiguos tracios que vivían en el territorio de la Bulgaria moderna desde 6000 -7000 a. C. Las utilizaron para inducir la fermentación de la leche de oveja para obtener yogur, queso, etc., y que serían los primeros alimentos probióticos en el mundo. (búlgaro Dr. Stamen Grigorov en 1905 (1878 -1945))  LACTOBACILLUS CASEI es una especie de bacteria anaerobia Gram positiva que se encuentra en el intestino y boca humanos. Esta bacteria, productora de ácido láctico, se emplea en la industria láctea en la elaboración de alimentos probióticos. Se cree que mejora la digestión y la tolerancia a la leche. ayuda a la recuperación de la diarrea en niños. Por esta razón se emplea en la elaboración de diversos alimentos funcionales.
  22. 22. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL ÁCIDO LÁCTICO El ácido láctico tiene un amplio rango de aplicaciones en la industria alimenticia, química, farmacéutica y cosmética, entre otras. Recientemente se ha acelerado la investigación en L (+) y D (-), ácido láctico, por vía biotecnológica, debido a su posibilidad de transformación en poli-láctico biodegradable (PLA). Los esfuerzos en la investigación del ácido láctico, están enfocados a disminuir los costes de producción a través de nuevos sustratos, nuevas tecnologías de fermentación y separación, y nuevos microorganismos capaces de alcanzar altas concentraciones de ácido láctico, altos rendimientos y altas productividades. INTRODUCCIÓN El ácido láctico fue descubierto en 1780 por el químico sueco Scheele, quien lo aisló de leche agria, fue reconocido como producto de fermentación por Blonodeaur en 1847 y tan solo en 1881, Littlelon inicia la fermentación a escala industrial. Es un compuesto muy versátil utilizado en la industria química, farmacéutica, de alimentos y de plásticos Existen dos isómeros ópticos, el D (-), láctico y el L (+) láctico y una forma racémica constituida por fracciones equimolares de las formas D (-) y L (+). A diferencia del isómero D (-), la configuración L (+) es metabolizada por el organismo humano. Ambas formas isoméricas del ácido láctico pueden ser polimerizadas y se pueden producir polímeros con diferentes propiedades dependiendo de la composición. Propiedades del ácido láctico
  23. 23. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Fórmula C3H6O3 Peso molecular 90,08 Índice de refracción 1,4414 Punto de fusión L(+) y D(-) 52,8 a 54 ºC Punto de ebullición 125-140 ºC Gravedad específica 1206 Calor de combustión 3616 cal/g Viscosidad 40,33 mNsm-2 Densidad 1,249 Constante dieléctrica 22ε
  24. 24. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL PRODUCCIÓN INDUSTRIAL El ácido láctico puede ser obtenido por vía química o biotecnológica. La producción química, esta basada en la reacción de acetaldehído con ácido cianhídrico (HCN) para dar lactonitrilo, el cual puede ser hidrolizado a ácido láctico; otro tipo de reacción se basa en la reacción a alta presión de acetaldehído con monóxido de carbono y agua en presencia de ácido sulfúrico como catalizador. La síntesis química tiene la desventaja que el ácido láctico producido es una mezcla de D y L ácido láctico óptimamente inactivo, por lo cual el 90% del ácido láctico producido en el mundo es elaborado por vía biotecnológica. La producción biotecnológica está basada en la fermentación de sustratos ricos en carbohidratos por bacterias u hongos y tiene la ventaja de formar enantiómeros D (-) o L (+), óptimamente activos. La producción biotecnológica depende del tipo de microorganismo utilizado, la inmovilización o recirculación del microorganismo, el pH, la temperatura, la fuente de carbono, la fuente de nitrógeno, el modo de fermentación empleado y la formación de subproductos. Las bacterias que pueden utilizarse para la producción de ácido láctico son cocos y bacilos Gram positivos, anaerobios facultativos, no esporulados, inmóviles y catalasa negativo, pertenecientes a los géneros Lactobacillus, Carnobacterium, Leuconostc, Tetragenococus,… Las bacterias del ácido láctico (LAB) tienen requerimientos nutricionales complejos debido a su limitada habilidad para sintetizar aminoácidos y vitamina B. La mayoría de LAB producen únicamente una forma isomérica de ácido láctico. Las especies de los géneros Aerococcus, Carnobacterium, producen únicamente isómeros L, mientras las especies del género Leuconostc producen únicamente isómeros D. Sin embargo, algunas LAB producen formas racémicas donde el isómero predominante depende de cambios en la aireación, cantidad de NaCl, tipo de fermentación, incrementos en el pH y concentración de sustrato. Acorde con los productos finales de la fermentación de los hidratos de carbono las LAB se dividen en homofermentativas y heterofermentativas. En el metabolismo homofermentativo, se produce predominantemente ácido láctico y las bacterias usan la hexosa. Algunas de las bacterias que tienen este metabolismo son delbruekii, helveticus, etc. La estequiometría clásica de la fermentación homoláctica es la siguiente: C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi 2CH3-CHOH-COOH + 2 ATP En la fermentación heteroláctica hay formación de xilulosa-5 fosfato por el sistema de la glucosa-6 fosfato deshidrogenada. La estequimetría heteroláctica a partir de glucosa es la siguiente: C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi CH3-CHOH-COOH + CH3CH2OH+CO2+ 2ATP
  25. 25. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL El ácido láctico además puede ser producido en mayor o menor proporción por bacterias que no suelen incluirse en el grupo láctico, tal es el caso de Bifidobacterium, algunas especies de Bacillus, Clostridium,… De las LAB, Lactobacillus delbrueckii es el microorganismo más utilizado en la producción a gran escala de ácido láctico, ya que tiene la ventaja de producir únicamente isómeros L (+), consumir eficientemente glucosa y ser un microorganismo termófilo con temperatura óptima de crecimiento 41.5ºC, lo que reduce costes de enfriamiento y esterilización, así como riesgos de contaminación microbiológica en el fermentador. Este microorganismo crece bien a un pH entre 5,5 y 6,5 por lo que el ácido producido debe ser continuamente neutralizado. Los hongos utilizados en la producción de ácido láctico son mohos y levaduras que pertenecen a los géneros Rhizopus, Zymomonas, Saccharomyces. Desde finales de los años 80, se ha venido estudiando ampliamente Rhizopus oryzae para la producción biotecnológica de ácido láctico ya que presenta la ventaja de que no requiere fuente de nitrógeno orgánico para su crecimiento, tiene la habilidad de producir directamente grandes cantidades de L (+) ácido láctico de almidón y es fácilmente separado del medio de fermentación en el proceso de recuperación y purificación. Sin embargo la dificultad que presenta la producción de ácido láctico con moho es su forma física ya que el gran tamaño de los micelios o sus agregados puede provocar un aumento en la viscosidad del medio de fermentación lo que causa un alto incremento en la demanda de oxígeno y resistencia a la transferencia de masa en el proceso fermentativo, lo que a su vez aumenta los tiempos de fermentación, aumenta los subproductos formados especialmente etanol, y disminuye los rendimientos en conversión. En la producción biotecnológica de ácido láctico con bacterias o con hongos, se utilizan como sustratos, sacarosa proveniente de la caña de azúcar y de la remolacha azucarera, pero debido a que el azúcar puro es de alto coste se han venido investigando otros sustratos (desechos agrícolas) para disminuir los costes de producción. Sin embargo la producción de ácido láctico de estas fuentes renovables requiere de los siguientes pasos: 1) Hidrólisis del sustrato hasta azúcares fermentables. 2) Fermentación de azúcares a ácido láctico. 3) Separación de biomasa y partículas sólidas del medio de fermentación. 4) Purificación del ácido láctico obtenido. En la obtención comercial con bacterias lácticas, al sustrato puro se le adiciona una fuente de vitaminas y de cofactores, se utiliza una mezcla de de 10 a 15% de glucosa, cantidades menores de fosfato de amonio, extracto de levadura y 10% neutralizante. El medio se inocula y se agita sin aireación para optimizar la neutralización del ácido formado. La fermentación dura entre 2 a 4 días y se termina cuando todo el azúcar es consumido, con el fin de facilitar la purificación. Al final de la fermentación el medio es ajustado a pH 10 y si se utiliza carbonato de calcio, el medio es calentado para solubilizar el lactato de calcio y coagular proteínas presentes. Posteriormente el medio se filtra para eliminar sustancias insolubles, así como biomasa. El ácido libre se obtiene por adición de ácido sulfúrico seguido de filtración para eliminar el sulfato de calcio formado. El ácido láctico es entonces concentrado por evaporación.
  26. 26. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Debido a que el tipo de fermentación descrito ( en discontinuo) está limitado por el daño que sufren las células por la acumulación en el medio de fermentación de la forma no disociada del ácido, se han investigado otros modos de fermentación como son la fermentación en discontinuo con alimentación intermitente y la fermentación en continuo y se han desarrollado una serie de procesos basados en la eliminación del producto por filtración y concentración de las células usando una unidad de retención. La fermentación en discontinuo con alimentación intermitente es un proceso en el cual el birreactor es alimentado de continua o secuencialmente con sustrato, sin la eliminación del medio de fermentación, mientras que la fermentación en continuo la corriente de producto posee la misma composición que el líquido presente en el reactor. La fermentación en continuo da en la mayoría de los casos mayores concentraciones y mayores rendimientos, comparado con la fermentación en discontinuo. USOS Y ESPECIFICACIONES El ácido láctico y sus derivados como sales y ésteres son ampliamente utilizados en la industria alimenticia, química, farmacéuticas, del plástico, textil, la agricultura, alimentación animal entre otros. En la industria alimenticia se usa como acidulante y conservante. Las industrias químicas lo utilizan como solubilizador y como agente controlador de pH. En la producción de pinturas y resinas, puede ser utilizado como solvente biodegradable. En la industria de plásticos es utilizado como precursor del ácido poliláctico (PLA), un polímero biodegradable con interesantes usos en la industria y la medicina; se considera ésta la principal aplicación del ácido y la causa por la cual a aumentado considerablemente su demanda. TIPOS DE LECHES FERMENTADAS Existen numerosos tipos de leches fermentadas en todo el mundo (Kosikowski y Mistry, 1997;. Kurmann et al, 1992). Gama de productos de yogur, que es probablemente la más conocida, sobre todo en el mundo occidental, a productos más regionales como mala (o Maziwa lala) de Kenya, que se fabrica a partir de cultivos mesófilos y dahi de la India, que es compuesto en gran parte, ya sea en el hogar o por las industrias lácteas de pequeña escala. En la figura. La figura 1 muestra una toma de muestras algunos productos. Hay diferencias marcadas en las características entre los diferentes tipos de productos, dependiendo del tipo de organismos y el tipo de leche utilizada. Por ejemplo, suero de leche búlgara tiene un sabor ácido muy fuerte (ácido láctico 2-4%), mientras que el yogur tiene un ácido más suave y sabor acetaldehído. Por otro lado, koumiss, que tradicionalmente se elabora a partir de leche de yegua, es ligeramente alcohólica, porque las levaduras se utilizan en su fabricación (Tamime y Robinson, 1988) . La textura de los productos también varía de líquida, tal como, por suero cultivado y yogur líquido, a gel espeso como para el yogur y la crema amarga. Algunos productos tales como viili de Escandinavia se caracterizan por su ropiness, que es inducida intencionalmente por el uso de cultivos que exopolisacáridos producir para proporcionar un cuerpo de espesor. Tales cultivos pueden utilizarse también para la fabricación de yogures bajos en grasa para proporcionar cuerpo adecuado. La leche utilizada para la fabricación de productos fermentados es en gran parte de la vaca, pero al otro lado también se emplea el mundial de leche de otras especies. En India, por
  27. 27. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL ejemplo, el búfalo de agua es una fuente común (Aneja, 1997). Productos Yogurt - como en Irán se producen a partir de leche de oveja o de cabra, y en algunas partes del Tíbet leche del yak se usa (Kosikowski y Mistry, 1997). El tipo de leche afecta producto final características en parte a través de la influencia en el crecimiento de las bacterias de cultivo. Por lo tanto, las leches fermentadas abarcan una amplia gama de productos que poseen diversas características y emplean una amplia gama de procedimientos de fabricación que están diseñados para promover el crecimiento óptimo y la actividad de los organismos de cultivo elegidas. Figura 1 Una muestra de los productos de leche fermentada, bebidas incluidas cultivados (AB Kultur drik, Gefilus y Glaciar Yo), yogur, yogur líquido (YOP, Yo Cabra y Yogurito), envasados yogur en un tubo (Go Gurt), y suero de mantequilla (Lait Ribot). 1. YOGURT El yogurt es un producto popular entre los consumidores, que se obtiene de la fermentación de la leche por microorganismos específicos:   Streptococcus thermophilus Lactobacillus bulgaricus. Las cualidades nutritivas del yogurt provienen no sólo de la presencia de los compuestos de la leche, sino también de la transformación de éstos como la fermentación acido-láctica causada por microorganismos. El yogurt es una fuente de calcio, magnesio y fosforo que son los minerales más importantes para nuestros huesos. Lo curioso es que estos minerales están en mayor cantidad en el yogurt que en la leche. Es como si los microorganismos que fermentan la leche para convertirla en yogurt además de hacerla más digestiva nos aumenta la calidad de algunos minerales. Una de las propiedades más destacables del yogurt es su capacidad para regenerar la flora intestinal, la cual se ve muy afectada por una mala alimentación, y sobre todo por infecciones y abuso de medicamentos como los antibióticos. BACTERIAS EN EL YOGURT: Constituyen un vasto conjunto de microorganismos benignos, dotados de propiedades similares, que fabrican ácido láctico como producto final del proceso de fermentación. Se encuentran en grandes cantidades en la naturaleza, así como en nuestro aparato digestivo. La acción de estas bacterias desencadena un proceso microbiano por
  28. 28. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL el cuál la lactosa (el azúcar de la leche) se transforma en ácido láctico. A medida que el ácido se acumula, la estructura de las proteínas de la leche va modificándose (van cuajando), y lo mismo ocurre con la textura del producto. Existen otras variables, como la temperatura y la composición de la leche, que influyen en las cualidades particulares de los distintos productos resultantes. En lo que concierne al yogur, su elaboración deriva de la simbiosis entre dos bacterias, el streptococcus thermophilius y el lactobacilius bulgaricus, que se caracterizan porque cada una estimula el desarrollo de la otra. Cualquier yogur comercial también puede llevar aunque no es necesario Streptococcus lactius. Esta interacción reduce considerablemente el tiempo de fermentación y el producto resultante tiene peculiaridades que lo distinguen de los fermentados mediante una sola cepa de bacteria. *Lactobacilos Bulgaris” Es una bacteria láctea homo fermentativo. Se desarrolla muy bien entre 42⁰C y 45⁰C, produce disminución del pH, puede producir hasta un 2,7% de ácido láctico, es proteo lítica, produce hidrolasas que hidrolizan las proteínas. Esta es la razón por la que se liberan aminoácidos como la valina, la cual tiene interés por favorecer el desarrollo del Streptococcus thermophilus. *Streptococcus thermophilus” Es una bacteria homofermentativa termorresistente produce acido láctico como principal producto de la fermentación, se desarrolla a 37⁰C -40⁰C pero puede resistir 50ºC e incluso 65ºC media hora. Tiene menor poder de acidificación que el lactobacilius. 1.1. DIAGRAMA DE PROCESO:
  29. 29. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL  RECEPCIÓN DE LA LECHE Es el primer punto de control en donde deben realizarse verificaciones inmediatas de la calidad como que esté limpia de objetos extraños.  CONTROL DE CALIDAD DE LA LECHE La leche deberá ser evaluada con rigurosidad para obtener un producto de buena calidad. Si utiliza leche acida no obtendrá un yogurt homogéneo y durable. Se deben realizar pruebas de laboratorio, conocer algunas características químicas de la leche, grasa., acidez y PH esto para mantener la calidad del producto final.  FILTRADO
  30. 30. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Se realiza la filtración de la leche para evitar el ingreso de partículas gruesas al proceso.   ESTANDARIZACIÓN Se regula el contenido de grasas y sólidos no grasos. Se agrega azúcar de acuerdo al tipo de producto a elaborar, y se regula el contenido de extracto seco mediante el agregado de leche en polvo, concentración por las técnicas de filtración a través de membranas o sustracción de agua por evaporación.  PASTEURIZACIÓN El your se ha de calentar por un procedimiento de pasteurización autorizado. Para que el yogur adquiera su típica consistencia no sólo es importante que tenga lugar la coagulación ácida, sino que también se ha de producir la desnaturalización de las proteínas del suero, en especial de la blactoglubina, esto se produce a temperatura a 75ºC, consiguiéndose los mejores resultados de consistencia (en las leches fermentadas) a una temperatura de 8595 ºC. El tratamiento térmico óptimo consiste en calentar a90⁰C y mantener esta temperatura durante 15 mint. Esta combinación de temperatura/tiempo se emplea en la preparación del cultivo y es muy habitual en los procedimientos de fabricación de yogurt. En los procedimientos de fabricación continua se suele mantener esta temperatura de 95/96 ⁰C sólo durante un tiempo de 5 minutos con el fin de conseguir un mejor aprovechamiento tecnológico de la instalación. Muchas fábricas aplican temperaturas mayores a 100 ⁰C. Esta práctica no es aconsejable debido a que no consigue incrementar el efecto, pero puede provocar la desnaturalización de la caseína, lo que se traduce en una reducción de la estabilidad del gel ácido. Las proteínas desnaturalizadas del suero, por el contrario, limitan la sinéresis del coágulo y reducen por tanto la exudación de suero. Es un punto crítico de control, pues es el punto donde se eliminan todos losmicroorganismos patógenos siendo indispensable para asegurar lac alidad sanitaria e inocuidad del producto.  ENFRIAMIENTO Es un punto de control porque asegura la temperatura óptima de inoculación, permitiendo la supervivencia de las bacterias del inoculo. Como menciono, se enfría hasta la temperatura óptima de inoculación (42-45 ºC) o generalmente hasta unos grados por encima y luego es enviada a los tanques de mezcla.  INOCULACIÓN Es un punto de control porque la cantidad de inoculo agregado determina el tiempo de fermentación y con ello la cantidad del producto. Consiste en adicionar a la leche el cultivo, que contiene las bacterias que la transforman en yogurt. Como se dijo antes se buscan las características óptimas para el agregado de manera de obtener un producto de alta calidad en un menor tiempo, de 2-3% de cultivo, 42 y 45 ºC y, un tiempo de inoculación de 3-6 h.
  31. 31. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL  INCUBACIÓN El proceso de incubación se inicia con el inóculo de los fermentos y se mantiene en la temperatura de la leche de 40 a 45 °C hasta que alcance un pH igual o menor a 4,6 generalmente se logra en un tiempo de 3 a 6 horas. Se caracteriza por provocarse, en el proceso de fermentación láctica, la coagulación de la caseína de leche. El proceso de formación del gel se produce unido a modificaciones de la viscosidad y es especialmente sensible a las influencias mecánicas. En este proceso se intenta siempre conseguir una viscosidad elevada para impedir que el gel pierda suero por exudación y para que adquiera su típica consistencia. Se desarrolla de forma óptima cuando la leche permanece en reposo total durante la fermentación. La mayoría de los procedimientos de elaboración son, por esta razón, de tipo discontinuo en cuanto al proceso de fermentación. Según el producto a elaborar y el tipo de instalación se van a poder realizar la incubación y la fermentación de las siguientes maneras. En los envases de venta al por menor (yogur consistente), en tanques de fermentación (yogur batido y yogur para beber), es un punto de control ya que, determinada la cantidad de inóculo y la temperatura optima de crecimiento, queda determinado el tiempo y se debe controlar junto con la temperatura para no generar un exceso de ácido láctico.  HOMOGENIZACIÓN En la práctica de la elaboración de yogur se homogeniza muchas veces la leche higienizada al objeto de impedir la formación de nata y mejorar el sabor y la consistencia del producto. La homogenización reduce el tamaño de los glóbulos grasos, que evita subida de nata durante el almacenamiento del yogurt. La homogeneización también aumenta el volumen de las partículas de caseína.  ENFRIAMIENTO Alcanzado el pH indicado, inmediatamente deberá enfriarse el yogurt hasta que se encuentre a 15⁰C de temperatura, con la finalidad de paralizar la fermentación láctica y evitar que el yogurt continué acidificándose. Si la incubación se desarrolla dentro del envase, se inicia el enfriamiento en la cámara de incubación mediante la introducción de aire frío, continuándose después en cámaras de refrigeración. Una vez realizada la prerefrigeración, se deja reposar el yogurt durante aproximadamente 2h. Para que se desarrolle la formación del aroma. A continuación se almacena en condiciones de refrigeración profunda a 5°- 6°C. Transcurridas de 10 a 12 horas de almacenamiento, el yogur estará listo para la expedición. Se debe controlar la temperatura a la cual se enfría el producto para detener la fermentación.  BATIDO Se realiza con la finalidad de romper por agitación el coágulo formado en la etapa previa.  FRUTADO
  32. 32. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL En esta a fin de mejorar la calidad y presentación del yogurt se l e puede adicionar zumo de frutas, también se puede agregar saborizantes, aromas y colorantes, cuidando de que sean de su uso alimenticio.  ENVASADO Es una etapa fundamental en la calidad del producto, debe ser realizada cumpliendo con los principios de sanidad e higiene. El envase es la carta de presentación del producto. Se controla el cerrado hermético del envase para mantener la inocuidad del producto así como que el envase y la atmósfera durante el envasado sean estériles.  ALMACENAMIENTO El producto, deberá ser almacenado en refrigeración a temperatura de 4 ºC, y en condiciones adecuadas de higiene, de lo contrario, se producirá el deterioro del mismo. Si se cumplen con las condiciones antes mencionadas el tiempo de vida útil del producto, será aproximadamente de 21 días. Es un punto crítico de control, ya que la refrigeración adecuada y a la vez la conservación de la cadena de frío aseguran la calidad sanitaria desde el fin de la producción hasta las manos del consumidor.
  33. 33. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Electronmicrograph de barras que muestran yogur (flecha blanca sólida) y cocos (flecha blanca punteada) incrustado en el producto. 2. SUERO DE MANTEQUILLA CULTIVADA Suero de mantequilla cultivada es un producto lácteo fermentado ligeramente salado que se fabrica a partir de leche descremada o baja en grasa a partir de cultivos mesófilos y organismos productores de sabor. A diferencia de yogur, el sabor de suero de leche incluye ácido láctico, diacetilo, y ácido acético. El diacetil se obtiene de la fermentación del ácido cítrico durante su fabricación de suero de leche. Suero de leche cultivada debe tener un cuerpo de espesor suave, con un correcto equilibrio de sabor ácido y diacetilo. 2.1. DIAGRAMA DE PROCESOS:
  34. 34. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL 2.2. ORGANISMOS STARTER: Suero de mantequilla cultivado se produce con combinaciones de ácido láctico mesofílico bacterias que producen ácido láctico, así como diacetilo. Las especies utilizadas son Lacto - coccus lactis subsp. Cremoris, Leuconostoc mesenteroides subsp. Cremoris y Lc. lactis subesp. Lactis (biovar. diacetylactis). Los dos últimos producen cantidades diacetil y pequeña de dióxido de carbono. Lc. lactis subesp. Lactis (biovar. diace - tylactis también produce acetaldehído, el cual no es deseable en suero de leche, por lo que esta bacteria se debe utilizar con precaución. Los productores de ácido láctico crecen en lactosa, mientras que los productores de sabor requieren la presencia de ácido cítrico suficiente para producir diacetilo. El presente de forma natural en la leche ácido cítrico debe ser complementado por la adición de citrato de sodio (0,1-0,15 %). Los sabores productores no producen una cantidad apreciable de ácido láctico pero no requieren condiciones ácidas para el crecimiento adecuado y la fermentación de citrato. Por lo tanto, es necesaria una actividad suficiente por los productores de ácido láctico (pH 5) antes de productores de sabor pueden funcionar. Levata - Jovanovic y Sandine (1997) han informado sobre el uso de un Leuc. mesenteroides subsp. cremoris cepa en combinación con una viscosa Lc. lactis subesp. cultura cremoris para mejorar el sabor y la textura de suero de leche. Una ventaja importante del uso de Leuconostocs es que estos organismos son relativamente insensibles a los fagos. Los productores de sabor son bastante sensibles a la temperatura. Si la temperatura de incubación se mantuvo a 27 °C en lugar de la óptima 22 °C, no van a producir suficiente ácido diacetil y en consecuencia en lugar de un equilibrio de ácido y sabor diacetil dominará el producto acabado (Kosikowski y Mistry, 1997). Bacterias productoras de diacetilo también poseen una enzima que convierte diacetil a acetil metil carbinol (acetoína). Esto se traduce en una pérdida en la cantidad de diacetilo en suero de leche (Vedamuthu, 1994). Por lo tanto, la producción de suero de mantequilla cultivado requiere la selección apropiada de bacterias del cultivo, así como las condiciones de fabricación que inducirán el crecimiento equilibrado de ácido y productores de sabor. Suero de mantequilla cultivado normalmente tiene un cuerpo homogéneo de espesor. Vedamuthu y Shah (1983) patentó un procedimiento para la fabricación de un producto de este tipo utilizando una mezcla de productora de limo Lc. lactis subesp. cremoris y no producir mucosidad Lc. lactis subesp . cremoris y / o Lc. lactis subesp . lactis. Ropiness ocurrió sólo si > 80 % de la mezcla de cultivo era un productor de limo.
  35. 35. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL 3. CREMA ACIDA (NATILLA) La crema ácida o natilla es el producto que se obtiene por la concentración de la grasa contenida en la leche y de un proceso de fermentación controlada mediante la inoculación de cultivos lácticos. El contenido graso puede variar de 12 a 30%, pero la mayoría de las plantas produce crema con 18 a 25% de grasa y así obtienen una buena consistencia y sabor. En el mercado centroamericano existen dos tipos de natilla, una producida a nivel de finca, conocida como natilla casera y la otra elaborada en las plantas lecheras. La natilla casera es obtenida por fermentación natural, a temperatura ambiente, de la crema que el productor separa en forma manual. Esta crema varía en su contenido graso y por no ser pasteurizada existe la posibilidad de que haya presencia de microorganismos patógenos, lo que constituye una amenaza para la salud del consumidor. Sin embargo, a pesar de los riegos, muchos consumidores la prefieren por su riqueza en grasa, generalmente mayor que la natilla producida en las plantas, y por su sabor y aromas característicos. 3.1. DIAGRAMA DE PROCESOS
  36. 36. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL  Recepción: La leche se cuantifica y somete a análisis organolépticos (olor, sabor, color), acidez, grasa y antibióticos para determinar su idoneidad para el procesamiento.  Descremado: Consiste en la obtención de la crema de la leche y puede hacerse de 2 formas: descremado natural y descremado artificial. a) El descremado natural es cuando se deja la leche en reposo en un recipiente, de poca altura y ancho en el área de la base, por espacio de 10 horas en refrigeración (se recomienda dejarlo toda la noche). De tal manera, la grasa por tener menos peso sube y se concentra en la superficie del líquido, facilitando su separación. b) El descremado artificial consiste en utilizar una descremadora, equipo en el que se ejerce una fuerza centrífuga sobre la leche. Como hay diferencia de peso entre la grasa y el líquido, la grasa se acumula en el centro del aparato formando la crema, esta baja por unos canales hasta un recipiente donde se recoge.  Estandarización: Se ajusta el contenido de grasa en la crema entre 18 y 25%.  Calentamiento: Se calienta la crema a 60 °C y se agrega el espesante, que puede ser almidón modificado o alguna mezcla de gomas.  Homogenización: Para obtener una natilla más cremosa y sin grumos la crema se homogeniza a una presión de 1500 psi. De no ser posible esta operación, se debe agitar vigorosamente para deshacer los grumos.  Pasteurización: La crema se pasteuriza a una temperatura de 80 °C durante 10 minutos. Seguidamente se enfría a 22°C.  Incubación: Se agrega el cultivo láctico en una dosis de 2%. El fermento láctico utilizado debe contener, Streptococcus lactis (producen ácido), Streptococcus cremoris (producen ácido láctico y sustancias aromáticas), Streptococcus diacetylactis (producen sustancias aromáticas). Seguidamente se inicia la incubación a una temperatura entre 22 ° y 30 °C hasta alcanzar una acidez de 0.6% de ácido láctico.  Enfriamiento y empaque: Una vez alcanzada la acidez deseada, la natilla se enfría hasta 5 °C y se empaca en bolsas o cajitas plásticas para su venta. Si se desea se puede agregar bixina como colorante natural. 3.2. CONTROL DE CALIDAD:
  37. 37. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Materia prima: Usar leche de buena calidad, con una acidez no mayor de 0.18 %. No es recomendable el uso de grasas vegetales porque se le resta calidad al producto. Proceso: Mantener muy buenos hábitos higiénicos, tanto en el personal como el equipo y realizar la pasteurización, el lavado y el salado, según lo recomendado anteriormente. En el producto final: La crema debe quedar con un adecuado contenido de grasa, según su tipo, y poca humedad, también debe tener un olor fino, sabor agradable y textura uniforme. Leche Acidophilus La leche Acidophilus, es un tipo de leche ya modificada por la interacción de ciertos microorganismos los cuales son los bacilos, estreptococos entre otros
  38. 38. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL El Lactobacillus acidophilus, es un organismo que fue cultivado por primera vez por Moro en 1900, a partir de heces de lactante, ha sido aislado del intestino de casi todos los mamíferos, muchos otros vertebrados y algunos invertebrados. Su cantidad aumenta en el intestino cuando aumenta el contenido de carbohidratos en la dieta; pueden ser predominantes cuando se ingiere una dieta láctea. Estos bacilos, bastante gruesos y de longitud variable, se disponen aislados, a pares frecuentemente algo flexionados en la unión, y en empalizadas. Las cadenas largas, las formas filamentosas y las formas en maza no son raras. Los cultivos jóvenes se tiñen uniformemente gran positivos; los cultivos viejos, a menudo muestran coloración listada o bipolar y pueden decolorarse fácilmente. Las colonias, generalmente pequeñas, pueden variar en su forma: de la opaca, redonda y lisa a la aplanada, translúcida e irregular, frecuentemente con aspecto de cristal. Las reacciones de fermentación son variables, pero la mayor parte de cepas producen ácido pero no gas, a partir de glucosa, lactosa, maltosa y sacarosa y coagulan la leche en 48 horas. El bacilo de Döderlein (1892), miembro común de la flora vaginal, que se cree ayuda a las defensas naturales contra la infección por contribuir a la acidez de las secreciones vaginales, parece ser idéntico a L. Acidophilus. El término Lactobacillus es la unión de un prefijo y una raíz: lacto que significa leche y bacillus que quiere decir en forma de barra o vara. Por otro lado, acidophilus quiere decir con afinidad por los ácidos. Esta bacteria crece, fácilmente, en medios mucho más ácidos que los ideales para otros microorganismos (pH 4-5 o menores) y crece en condiciones óptimas a unos 45 ºC. El L. acidophilus crece de manera natural en una gran variedad de alimentos, incluidos la leche, la carne, el pescado y los cereales. No solo está presente en los intestinos de los animales y en el del propio ser humano, sino también en la boca y la vagina. La flora ácido láctica ha sido tema de muchos estudios por analista de la leche a nivel mundial. El género a estudiar va a ser la flora ácido láctica de los lactobacilos, este género están menos abundante en la leche cruda, pero si juega un papel importante en la preparación de diversas leches fermentadas, como ejemplos nombramos, los yogurt, leche acidó fila. También este género está presente en la saliva de los seres humanos, en las caries dentarias y en el intestino del hombre y animales. Los lacto bacilos los estudiamos como termófilos, que se desarrollan de manera normal a temperatura de 45 ºC y los mesófilos que son menos resistentes a las temperaturas, su desarrollo ideal se da a 30 ºC, a una temperatura > 40 ºC, no se desarrollan. Son bacilo microaerófilos, gram positivos y catalasa negativos, estos organismos forman ácido láctico como producto principal de la fermentación de los azúcares.
  39. 39. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Los Lacto bacilos homofermentativos dan lugar a ácido láctico como producto principal de fermentación. Este grupo está integrado por :      Lactobacillus caucasicus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus lactis, Lactobacillus acidophilus Lactobacillus del brueckü. Las Bacterias Lácticas pueden ser  Homofermentativas: Producen de un 70-90% de ácido láctico. Por ejemplo:  Lb. bulgaricus  St. Thermophilus  Lb. acidophilus .  Heterofermentativas: Producen al menos un 50% de ácido láctico más otros compuestos tales como el ácido acético, CO2 y etanol. Por ejemplo:  Lb. casei,  Bifidobacterias. Según el promedio de temperatura  Mesófilas: Crecen mejor en un rango de temperatura de 25-30°C. Por ejemplo: Lb. Casei  Termófilas: Prefieren un rango de 40-44°C. Por ejemplo: Lb. delbrueckii sp bulgaricus, St. salivarius sp thermophilus. Las bacterias ácido lácticas constituyen un vasto conjunto de microorganismos benignos, dotados de propiedades similares, que fabrican ácido láctico como producto final del proceso de fermentación. Se encuentran en grandes cantidades en la naturaleza, así como en nuestro aparato digestivo.
  40. 40. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Aunque se conoce sobre todo por su labor de fermentación de productos lácteos, se emplean asimismo para encurtir vegetales, en el horneado, en la panificación, en el vino, y para curar pescado, carne y embutidos. Sin comprender la base científica que explicara su acción, numerosos pueblos utilizaban estas bacterias hace ya miles de años para la elaboración de productos, y estaban dotados de texturas y sabores característicos, distintos de los del producto original. En la actualidad también se hace buen uso de estos aliados microbianos en la elaboración de una amplia gama de productos lácteos fermentados, ya sean líquidos, como el kéfir (ver cuadro 3), o densos y semisólidos, como el queso o el yogur. La acción de estas bacterias desencadena un proceso microbiano por el cual la lactosa (el azúcar de la leche) se transforma en ácido láctico. A medida que el ácido se acumula, la estructura de las proteínas de la leche va modificándose (se desestabilizan), y lo mismo ocurre con la textura del producto. Existen otras variables como la temperatura y la composición de la leche, que influyen en las cualidades particulares de los distintos productos resultantes. El ácido láctico, es también el que confiere a la leche fermentada ese sabor ligeramente ácido. Los elementos derivados de las bacterias ácido-lácticas producen a menudo otros sabores o aromas característicos, el acetaldehído, por ejemplo, da al yogur su aroma característico, mientras que el diacetilo confiere un sabor de mantequilla a la leche fermentada. Asimismo pueden añadirse al cultivo microorganismos como las levaduras, a fin de obtener sabores particulares. Instrucciones para su elaboración  Es un producto agrio, elaborado a partir de leche estandarizada y con extracto seco enriquecido, el microorganismo que actúa en este tipo de bebida es el Lactobacillus acidophilus; el cual debe estar presente al menos en 5millones de unidades vivos por ml.  En la elaboración de esta bebida es necesario preparar en primera instancia el cultivo iniciador para el cual se toma leche entera estéril, homogenizada inoculada a 38ºC con el Lactobacillus acidophilus, por un tiempo de 22horas. Luego se enfría a 15ºC y se envasa a 5ºC hasta su utilización.
  41. 41. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL  A esta preparación se le denomina leche acidófila.  En una segunda fase de la elaboración del producto se toma leche estandarizada, se homogeniza, pasteriza, enfría a 20ºC y se inocula el 2% de un cultivo que contiene S.láctis y S. cremoris.  Se incuba durante 20horas, se enfría a 15ºC y se envasa a 5ºC. A esta preparación se le denomina leche cultivada. Beneficios sobre la salud  El L. acidophilus se considera un prebiótico o bacteria beneficiosa para el hombre. Este tipo de bacterias habitan en los intestinos, y en la vagina de los mamíferos, protegiendo a sus poseedores del efecto nocivo de otros microorganismos.  La degradación de nutrientes efectuada por este microorganismo produce ácido láctico, peróxido de hidrógeno y otros subproductos que crean un medio hostil para otros organismos indeseables.  El L. acidophilus consume los nutrientes de otros muchos microorganismos entrando en competencia con ellos y controlando, por la disminución de nutrientes, el desarrollo desmedido de estos.  Durante la digestión, también ayuda en la producción de niacina, ácido fólico y vitamina B6 (piridoxina).  Algunos estudios demuestran que el L. acidophilus puede ayudar a la desconjugación  Ayuda a la separación de los aminoácidos por los ácidos biliares, que posteriormente pueden ser reciclados por el cuerpo. El Kéfir Se le conoce también como yogurt búlgaro, es una estructura polisacárida donde conviven en simbiosis diversos microorganismos y que adopta la forma de gránulos de masa gelatinosa, irregular, color blanca o ligeramente amarillenta, de consistencia elástica y aspecto similar a las flores de coliflor. El kéfir es una bebida batida hecha a partir de la leche fermentada con una mezcla compleja de bacterias ,que incluyen diversas especies como:     Lactobacilos Lactococos leuconostococ acetobacterias
  42. 42. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL  Levaduras (tanto fermentadoras de la lactosa como no fermentadoras de ésta). Las cantidades pequeñas de CO2, alcohol y compuestos aromáticos producidos por los cultivos, le dan su característico sabor ácido y gaseoso Existen dos tipos de Kéfir: El azucarado, un agua azucarada fermentada; y el lechoso, una bebida de leche fermentada. En realidad, los dos tipos son el mismo Kéfir, con la misma microflora, pero adaptados a medios distintos El kéfir puede ser consumido en su forma natural, o puede ser utilizado para cocinar (en sopas, salsas, y tartas). La diferencia entre el Kéfir y el yogur se encuentra en las cantidades pequeñas de CO2, de alcohol, y de moléculas aromáticas son producto de la fermentación dual de las bacterias y las levaduras Tradicionalmente el kéfir ha sido y es, una bebida muy popular en Rusia y países limítrofes, así como en Hungría y Polonia, los cuales reportaron en 1998 producciones de mas de 3 millones de litros al año. Tal que así la antigua Unión Soviética cuenta con el 70% del consumo mundial de esta leche fermentada. Durante la fermentación de la leche, un grupo de bacterias y levaduras se desarrollan, agrupan y forman gránulos de coloración blanca que al contacto con el agua o leche adquieren una consistencia cremosa, leve sabor ácido y un aspecto muy parecido al yogurt natural. Hay tres tipos de Kéfir:    el de leche, el de agua el de té. Del primero, el Kéfir de leche, se obtiene una especie de yogurt, del segundo, una bebida parecida a una limonada con gas, y del tercero, una bebida de hierbas. La mayoría de gente conoce más el Kéfir de leche. En realidad, los tres tipos son el mismo Kéfir, con la misma microflora, pero adaptados a medios distintos. Un efecto característico del Kéfir es que está en constante crecimiento, puesto que son microorganismos vivos. Los nódulos que crean, se parten por gemación y pronto duplicarán su tamaño necesitando más aporte energético y espacio. Es entonces cuando se separa un poco, que se puede ofrecer a otras personas para que se beneficien con él y así con nuestra ayuda y a lo largo de la historia, han logrado colonizar un planeta de tribus y gente alternativa. El Kéfir, sería como un cultivo, pero tradicionalmente no se compra ni se vende,
  43. 43. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL sino que ha seguido un flujo de mano en mano, como regalo entre conocidos y amigos, en gesto de buena voluntad. No es casual que signifique más o menos eso, un deseo de bendición, etimológicamente en Turco ¨sentirse bien¨ Propiedades nutritivas del kéfir El kéfir contiene más de 40 tipos de microorganismos y también vitaminas K, B12, B1, biotina (vitamina que ayuda en la asimilación de las demás del complejo B), fósforo, calcio y magnesio. Igualmente, posee abundante triptófano, un aminoácido esencial que ejerce un papel fundamental en diversos mecanismos fisiológicos. En los granos ó nódulos de kéfir se encuentran simbiótica bacterias lácticas levaduras y bacterias acéticas. en asociación Dichos nódulos producen doble fermentación: ácido-láctica y alcohólica. Una fermentación la realizan las levaduras y otra las bacterias. Como principales subproductos se obtiene: CO2 y alcohol (gracias a la acción de las levaduras) y ácido láctico (gracias a la acción de las bacterias). El ácido láctico es el responsable del sabor ácido del kéfir (pH 4,2-4,6). Respecto a las diferencias entre kéfir y yogurt, podemos decir que son variaciones de un mismo proceso. Composición físico-química del kéfir. Compuesto Cantidad Valor de pH Materia grasa Proteína Lactosa Ácido láctico Ácidos orgánicos 4.0-4.5 Depende de la fuente de la leche (cabra, vaca, yegua) 3.5g/ 100g 3-3.4 g / 100g 2 a 3.5 g / 100g 0.6 a 1 % Los principales ácidos que contiene son el acético, fórmico, succínico, caproíco, caprílico, laúrico. 0.5 a 2 % 0.08-0.2 %p/p Tiamina, piridoxina, ácido fólico Acetaldehído, diacetilo, acetona Etanol CO2 Vitaminas Compuestos aromáticos
  44. 44. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Principales grupos de bacterias lácticas presente en el kéfir. Género LACTOBACILOS LACTOCOCOS Especies más frecuentes Lb. brevis, Lb. kefir Lb. casei, Lb.paracasei sp. paracasei, Lb. plantarum, Lb.acidophilus, Lb.delbrueckii sp. bulgaricus, Lb. kefiranofaciens Lc. lactis sp. lactis, Lc. lactis sp. lactis biovar diacetylactis, Lc. lactis sp. cremoris S. thermophilus STREPTOCOCCOS LEUCONOSTOC ACETOBACTER Características Heterofermentativos, predominantes en la leche fermentada. Predomina en los granos de kéfir. Acidifica rápidamente durante las primeras horas de fermentación. Raramente encontrado. Ln.mesenteroides sep. mesenteroides, Ln. Mesenteroides sep. dextranicum, Ln mesenteroides sep. cremoris, Ln. Lactis Acetobacter aceti, Acetobacter rasaen. Contribuye al sabor del kéfir. Su rol principal es mantener en simbiosis la microflora de los granos del kéfir. Incrementa la viscosidad del kéfir. Preparación:  Se introducen en un recipiente de vidrio o cristal la leche y los nódulos de kéfir (3 cucharadas de kéfir por litro de leche),  Se cierra con tapa hermética o un paño de tela con un cordel, y se deja a temperatura ambiente durante 12-36 horas (normalmente 24 horas).  Tras este tiempo, se cuela el líquido resultante con un filtro no metálico.  Luego se enjuaga el frasco en agua no clorada, y se vuelve a repetir el proceso con más leche fresca. Cada 3 o 4 días se deben lavar los nódulos con agua sin cloro, aunque hay personas que no lo lavan nunca o muy pocas veces. Para un kéfir más líquido se añade más cantidad de leche, y para uno espeso más cantidad de nódulos.  En la velocidad de la fermentación influye la temperatura ambiente, la temperatura de la leche y la cantidad de nódulos.  La leche no debe sobrepasar los 35º y la temperatura ambiental debe ser en torno a los 20º.5 Se recomienda utilizar leche fresca o pasteurizada en lugar de la UHT.
  45. 45. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL  El líquido obtenido, denominado leche kefirada, es una bebida alcohólica de baja graduación (menos del 1%), carbonatada, de consistencia similar al yogur, aunque con una textura más suave y sabor ligeramente más ácido.  Para endulzar su gusto se le suele añadir azúcar, canela o miel, aunque es mejor no usar miel ya que debido a sus propiedades antimicrobianas y antisépticas podría afectar negativamente al producto reduciendo la población microbiana.  Después de la fermentación la leche kefirada se puede guardar en la nevera a 4ºC, manteniéndose con buena calidad hasta 14 días.8  La mayor parte de las veces el producto comercializado como «kéfir» contiene mucha menos cantidad de alcohol y gas carbónico, debido a las dificultades en el proceso de envasamiento, y en realidad es más propiamente un yogur. Beneficios del kéfir  Entre sus múltiples ventajas está la de ayudar a reforzar las defensas del organismo, particularmente durante la recuperación de algunas enfermedades.  Se ha utilizado satisfactoriamente en padecimientos como reumatismo, asma, estreñimiento, hipertensión arterial, artritis, úlceras gástricas, mala digestión o absorción de los alimentos, enfermedades inflamatorias crónicas y como complemento nutritivo en enfermedades como el cáncer o el VIH-Sida.  Como la mayoría de los productos naturales, el yogur búlgaro va regulando poco a poco las funciones del organismo debido a que posee un alto poder desintoxicante y reestructura el ácido-básico.  También es ligeramente estimulante, por lo que su uso es adecuado contra el cansancio y el estrés.  De acuerdo con la Asociación Dietética Americana, el consumo de este yogur búlgaro es altamente recomendable para mejorar la capacidad de asimilación de los alimentos y regular el tránsito intestinal, al tiempo de reducir los niveles de colesterol y el riesgo de padecer cáncer de colon;
  46. 46. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL además, el kéfir suave es un buen laxante, pero si se ingiere fuerte es un vigoroso astringente.  Un estudio publicado recientemente por The Food Institute señala que reduce los síntomas de la intolerancia a la lactosa en adultos. La clave está en que la composición de la leche kefirada, que es muy diferente a la de la leche normal.  El Kéfir previene putrefacciones intestinales y contribuye a la depuración del organismo. De este modo, la absorción y asimilación de nutrientes es más completa y se pueden sintetizar componentes necesarios como la vitamina k. Se debe beber diariamente, no altera la digestión y es asimilado con rapidez por la sangre.
  47. 47. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL APLICACIONES A LA AGROINDUSTRIA DE LECHES FERMENTADAS Y CREMAS LECHES FERMENTADAS. Son aquellas que han sido sometidas a la acción de ciertos microorganismos específicos, según el tipo de leche deseada. Ejemplo: Leche ácida o Buttermilk a base de Streptococcus lactis, leche acidófila a base de Lactobacillus acidophilus, Yogurt a base de una mezcla de cultivos, y muchas otras más. CREMA. Es la porción de leche rica en grasa que resulta del descremado de la leche entera. En algunos países se exige que la crema tenga un mínimo de 18% de grasa, pero en Centroamérica se recomienda no menos de 25% de grasa, tanto para la crema dulce como para la crema ácida. La crema es también conocida como nata o natilla.  Crema Acida: La crema acida más conocida en Centroamérica como mantequilla rala o natilla puede ser elaborada en forma artesanal y también en forma industrial. En forma artesanal es un producto que se obtiene a partir de la crema cruda acidificada por fermentación natural a temperatura ambiente. Esta crema tiene un alto contenido de grasa que le da un buen sabor, sin embargo su calidad microbiológica puede causar problemas a la salud del consumidor. En las plantas lecheras es un producto uniforme, libre de microorganismos patógenos, contiene normalmente más de 18% de grasa, de 1 a 3% de leche descremada en polvo, 0.1 a 0.6% de estabilizador, de cero a 1% de sal común y de 1 a 2% de cultivo láctico para acidificar el producto de 0.5 a 0.6% de acidez titulable expresada como ácido láctico.  La crema producida en las planta es un producto uniforme libre de microorganismos patógenos y de fermentación controlada mediante la inoculación de cultivos lácticos. El contenido graso puede variar de 10 a 30%, pero la mayoría de las plantas produce de 18 a 25% y así obtienen una buena consistencia y buen sabor. Crema Dulce: también conocida como crema fresca, es un derivado de la crema cruda y su contenido graso puede variar considerablemente pero su acidez tiene que ser menor de 0.20% dentro de la crema dulce se encuentra la crema para el café, conocida también como crema fluida o ligera, cuyo contenido graso varia de 18 a 30% de grasa según las normas americanas.  Crema Batida: puede ser hecha de la crema ligera incluso de la crema
  48. 48. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL pesada. La capacidad de batido de la crema depende del contenido de grasa, composición de la grasa, acidez titulable y del estado de dispersión de las proteínas. La cantidad de aire incorporado en la crema puede aumentar el volumen de esta de un 90 a 100%, si la incorporación de aire fuera bien hecha no debe haber mas de 3 cm de altura, en liquido, en el fondo del recipiente de la crema batida después de 3 h de reposo a 18 ºC. TIPOS • Leches fermentadas ácido‐alcohólicas: Los microorganismos que se adicionan en la elaboración de estos productos conducen a la formación de ácido láctico, alcohol y dióxido de carbono. Un producto es el KÉFIR. • Leches fermentadas ácidas: Se produce ácido láctico a partir de lactosa. El producto por excelencia de este grupo es el YOGUR.
  49. 49. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL KÉFIR El kéfir se trata de una colonia de lactobacilos y hongos encontrada en la naturaleza. En la antigüedad, unos habitantes de la zona de Cáucaso mezclaron el kéfir con la leche y se dieron cuenta que el resultado fermentaba, convirtiéndose en un alimento muy poderoso y muy parecido con el yogur que consumimos actualmente. El kéfir puede ser mezclado con cualquier tipo de líquido, es más común es la leche (vaca, cabra, oveja, soja, coco o arroz. Funciona bastante bien también cuando mezclado con agua y azúcar moreno. Uno de los grandes destaques del kéfir es que capacidad de restaurar la flora intestinal; es un alimento probiotico, formado por varios lactobacilos y hongos que auxilian en la digestión. También es una excelente fuente de proteínas y calcio, entre varias funciones, las proteínas contribuyen para la producción de enzimas, hormonas, neurotransmisores y anticuerpos, mientas el calcio actúa sobre todo en la formación de los huesos. Se denomina kéfir tanto a los gránulos con los que se fermenta la leche como al producto resultante, siendo su sabor más ácido que el del yogur.
  50. 50. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL ELABORACION DEL KEFIR
  51. 51. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL YOGUR El yogur (también conocido como yogurt, yoghurt o yoghourt, aunque estas son grafías no favorecidas por la RAE)[1] es un producto lácteo obtenido mediante la fermentación bacteriana de la leche. Si bien se puede emplear cualquier tipo de leche, la producción actual usa predominantemente leche de vaca. La fermentación de la lactosa (el azúcar de la leche) en ácido láctico es lo que da al yogur su textura y sabor tan distintivo. A menudo se le añade fruta, vainilla, chocolate y otros saborizantes, pero también puede elaborarse sin añadidos («natural»). La elaboración de los productos lácteos fermentados es una de las industrias más importantes. Las leches fermentadas son productos acidificados por medio de un proceso de fermentación, como consecuencia de la acidificación por las bacterias lácteas, las proteínas de la leche se coagulan. Luego estas proteínas pueden disociarse separándose es aminoácidos. Por esta razón; las leches fermentadas se digieren mejor que los productos no fermentados. Uno de los productos fermentados mas conocidos es el yogurt esta leche fermentadas de gran consumo es obtenido por la acción combinada de Lactobacillus vulgaricus y Strepíococcus thermophilus. El yogurt aflanado (cuajado o coagulado) es el producto en el que la leche pasteurizada, es envasada inmediatamente después de la inoculación, produciéndose la coagulación en el envase. El yogurt batido es el producto en el que la inoculación de la leche pasteurizada se realiza en tanques de incubación, produciéndose en ellas la coagulación, luego se bate y posteriormente se envasa. BENEFICIOS • • • Ayuda a mantener una flora bacteriana humana adecuada. El yogur contribuye al manejo de la diarrea y a las afectaciones digestivas. ↑ la capacidad inmunitaria de los individuos. Ayuda a restablecer la microbiota bacteriana colónica, evitando la proliferación de patógenos. • • ↓ el riesgo de cáncer. Intolerancia a la leche.
  52. 52. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

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