Productos Lacteos Fermentados

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Productos Lacteos Fermentados

  1. 1. Productos lácteos fermentados (queso, requesón, mantequilla, kefir, yogur)*fines de conservación (tienen diferente contenido de agua, ácido y contienen bacteriocinas)*presentan una textura, un olor y un “flavor” mucho más atractivos¿Como se obtienen? Añadiendo bacterias lácticas iniciadoras a la leche pateurizada: Cultivos iniciadores o estárter, su función es la de fermentar la lactosa, transformándola en ácido láctico, lo cual baja el pH, modifica las proteínas de la leche……... Además poseen sistemas proteolíticos y lipolíticos y producen compuestos como el diacetilo y el acetaldehido que le dan aroma y aspecto diferente. COOH H-C-OH CH3 Lactosa Acido Láctico Leche pasteurizada, reduce la posibilidad de crecimiento de ciertos m.o. patógenos y …
  2. 2. CULTIVOS “ESTARTER”Bacterias ácido-lácticas homofermentativas Mesófilas (25-30ºC) Lactococcus lactis subesp. lactis Lactococcus lactis subesp. cremoris Termófilas (37º-42ºC) Streptococcus thermophilus Lactobacillus delbrueckii subesp. bulgaricus Lactobacillus helveticus
  3. 3. MICROFLORA SECUNDARIA Leuconostoc y ciertas cepas de Metabolizan el ácido cítrico Lc. lactis sub lactis citrato+ produciendo compuestos aromáticos y CO2 (Edam, Gouda, Azul..) Metaboliza el ácido láctico a ácido Propionibacterium freundenreichii propiónico, ácido acético y CO2. CO2 forma los agujeros de los quesos de tipo suizo (Gruyere, Emmental). Devaryomyces y Trichosporom (levaduras) Brevibacterium linen y Quesos madurados en superficie especies de Mixococcus (bacterias) como el Limburger Penicillium camembertii Maduración de los quesos Penicillium roqueforti Camembert y quesos azules respectivamente Penicillium roqueforti
  4. 4. Microorganismos que participan en la elaboración de quesos y leches fermentadas •Productos Microorganismos Flora secundaria productores de la acidez Quesos Colby, Cheddar, Cottage Lactococcus lactis subesp. cremoris Ninguno y tipo cremosos Lc. lactis subesp. lactis Gouda, Edam y Havarti Lactococcus lactis subesp. cremoris Leuconostoc sp. Citrato Lc. lactis subesp. lactis Lc. lactis subesp. Lactis Brick y Limburger Lactococcus lactis subesp. cremoris Geotrichum candidum, Lc. lactis subesp. lactis Brevibactrium linens, Micrococcus sp. Camembert Lactococcus lactis subesp. cremoris Penicillium camemberti y en ocasiones Lc. lactis subesp. Lactis Brevibacterium linen Quesos azules, Lactococcus lactis subesp. cremoris Citrato* Lactococcus lactis subesp. lactis Roquefort Lc. lactis subesp. Lactis Penicillium roqueforti Mozarella, Provolone Streptococcus thermóphilus, Lactobacillus Ninguno. Al romano se le añaden lipasas Romano, Parmesano delbruekii subesp. bulgaricus, Lb helveticus animales para obtener un sabor rancio o picante Quesos suizos, Gruyere Streptococcus thermóphilus, Lactobacillus Propionibacterium freundenreichii subesp. Emmenthal helveticus, Lb delbruekii subesp. bulgaricus shermanii Leches fermentadas Yogur Streptococcus thermóphilus, Lactobacillus Ninguno delbruekii subesp. bulgaricus Suero de mantequería Lactococcus lactis subesp. cremoris Leuconostoc sp. Citrato, Lactococcus lactis Lc. lactis subesp. lactis subesp. Lactis Nata ácida Lactococcus lactis subesp. cremoris Ninguna Lc. lactis subesp. lactis
  5. 5. Productos Lácteos: Yogur Cultivos iniciadores:LECHE Streptococcus termophilus (ácido). YOGUR Lactobacillus delbrueckii ssp bulgaricus (sabor). ADITIVOS: Lactobacillus acidophilus Bifidobacterium bifidum
  6. 6. Productos Lácteos: Queso Etapas básicas en la elaboración de queso Materia prima, leche (analizada microbiológica y químicamente) +/- Pasteurización (Leche a 30-35ºC) + Cultivo iniciador, bacterias lácticas (0,5-2% v/v) (10-75 minutos) (+/- aditivos (ej. color) Acidificación Coagulación por la renina o cuajo Cuajada Corte (molienda)/ agitación Tratamiento térmico/Salado Deshidratación Separación del Lactosuero suero del cuajo +/- adición de inóculo microbiano (microflora secundaria) u otros aditivos Prensado Maduración
  7. 7. Renina o Quimosina Aspartil-proteasa 16 aa Pre-pro-quimosina 27 aa Pro-quimosina 41.000 daltons pH Quimosina (activa) 35.000 daltons
  8. 8. ¿Cómo actúa la quimosina? α1 caseina Caseinas α2 caseina β caseina Proteínas κ caseina de la leche Lactoglobulina Suero Seroalbumina inmunoglobulinas quimosinaSubmicela Micelade caseína de caseína
  9. 9. Cuajo
  10. 10. Etapas básicas en la elaboración de quesoMateria prima, leche (analizada microbiológica y químicamente) +/- Pasteurización (Leche a 30-35ºC) + Cultivo iniciador, bacterias lácticas (0,5-2% v/v) (10-75 minutos) (+/- aditivos (ej. color) Acidificación Coagulación por la renina o cuajo Cuajada Corte (molienda)/ agitación Tratamiento térmico/Salado Separación del suero del cuajo Lactosuero +/- adición de inóculo microbiano (microflora secundaria) u otros aditivos Prensado Maduración
  11. 11. Bacterias ácido-lácticas (Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus,Leuconostoc, Pediococcus)Son bacterias Gram (-), no esporuladas, inmóviles, anaerobias aerotolerantesy la diferencia radica en la morfología: cocos y bacilos.Son bacterias catalasa negativaLa mayoría son mesófilas, pero también hay algunas pocas psicrófilasy termófilasSu metabolismo es fermentadorSon muy exigentes por lo que es difícil de cultivarlas, aún cuando se empleanmedios muy ricos. Su hábitat son los vegetales en descomposición.Según los productos resultantes de la fermentación de la glucosase clasifican en Homofermentativas y Heterofermentativas NADH+H NAD CH3-CO-COOH CH3-CHOH-COOH Piruvico Láctico Lactato deshidrogenasa
  12. 12. Metabolismo de la lactosa en las bacterias lácticas homofermentativas Lactosa-fosfato Lactosa excretada Fosfo β- β-galactosidasa galactosidasa Glucosa Galactosa Galactosa-6-fosfato Galactosa-1-fosfato Tagatosa-6-fosfato Glucosa-6-fosfato Glucosa-1-fosfato Tagatosa-1-6-difosfato Tagatosa-1-6- Fructosa-fosfato difosfato-aldolasa Ruta de Leloir Fructosa-1-6-difosfatoRuta de la Fructosa-1-6-tagatosa (2) Triosa-fosfato difosfato-aldolasa (2)Triosa-fosfato (4) NAD (4) NADH (4) Acido piruvico Lactato (4) NADH (4) NAD deshidrogenasa (4) Acido láctico
  13. 13. Metabolismo de la lactosa en las bacterias lácticas heterofermentativas Lactosa β-galactosidasa Glucosa Galactosa Ruta de la Ruta de Leloir fosfocetolasa Glucosa-6-fosfato 6-fosfo-gluconato 2NAD+ AEROBIOSIS CO2 2NADH ATP Acido acético Xilulosa-5-fosfato fosfocetolasa ADP Pi 1Triosa-fosfato Acetil-fosfato NAD+ NADH NAD+ NADH 1Acido pirúvico Acetaldehido NADH NAD+ NAD+ 1Acido láctico Etanol
  14. 14. Cítrato Metabolismo del ácido pirúvico y del Ácido cítrico en las bacterias ácido-lacticas membrana citrato permeasa (2) Citrato acetato ATP Acido acético (2) oxalacetato ADP NAD+ NADH (2) Acido pirúvico Acetil-fosfato Acetil-fosfato(2) Acido láctico CH3 NADH HC OH NAD+ CO2 Acetaldehido COOH diacetilo α-acetolactato NADH CO2 Etanol NAD+ CH3 CO Acetoina 2,3-butanodiol CO CH3
  15. 15. Sistemas proteolíticos de los lactococcos 1) “ “ para que se desarrolle el sabor, olor y color de los quesos madurados. Los aa son precursores de muchos compuestos volátiles Ciertos aa y péptidos producen de por si un “marcado aroma”. 2) son necesarios para crecer en la leche. Las bacterias lácticas son auxótrofas para muchos aa Los aa libres presentes en la leche no son suficientes para favorecer el crecimiento hasta una D.O elevada Las caseínas se convierten en la primera fuente de N2 proteico al agotarse el N2 no proteico 3) 1) Enzimas localizadas en el exterior de la membrana citoplasmática 2) Sistemas de transporte. 3) Enzimas intracelulares
  16. 16. 1) Enzimas localizadas en el exterior de la membrana citoplasmática: PrtP (serín-proteasa que libera más de 100 péptidos a partir de la β–caseína soluble) 2) Sistemas de transporte. 3) Enzimas intracelulares: exopeptidasas y endopeptidasas que convierten los péptidos en aa. Pared membrana PrtP celular Caseinas EPOligopéptidos AP aminoácidos Oligopéptidos>100 Opp TP DP AP TP aminoácidos Di/tripéptidos Dtp DP oligopéptidosN2 noproteico di/tripéptidos aminoácidos Aat aminoácidos
  17. 17. Genética de las bacterias ácido-lácticasMuchas de las propiedades metabólicas esenciales en el crecimiento de lasbacterias ácido-lácticas en la leche son inestables y esta inestabilidad …….se relaciona con el número inusualmente elevado de plásmidos que hay enlos cultivos lácticosExisten plásmidos que codifican ……-los genes responsables de las enzimas de las rutas PEP-PTS la tagatosa-6-fosfato, la fosfo-β-galactosidasa el transporte de citrato.Además…….. la producción de proteinasa, el transporte de oligopéptidos, los mecanismos de resistencia a bacteriofagos, la producción de bacteriocinas y la resistencia bacteriocinas, la producción de exopolisacáridos.
  18. 18. Las aplicaciones más importantes de la biología molecular de los cultivos iniciadores a la industria láctea1) La estabilización de genes codificados por plásmidos por integración cromosómica.2) El desarrollo de cultivos resistentes a bacteriofagos.3) La mejora de la textura y el sabor y la aceleración de la maduración de los quesos.4) La producción de bacteriocinas y otros compuestos antimicrobianos naturales.Por ejemplo de nisina.5) La producción de polímeros que mejoran el cuerpo y la textura de los productoslácteos fermentados.6) La consecución de cultivos lácteos que toleren la liofilización
  19. 19. Productos Lácteos: QUESOS DESHIDRATACION ACIDIFICACIÓN Lactococcus lactis. COAGULACION Suero Streptococcus thermophilus Calor CUAJO RENINA. Prensado SaladoMicroflora: Penicillium roqueforti Maduraciónsecundaria P. camemberti Propionibacterium
  20. 20. Streptococcus Streptococus Cocos (homo) Lactococcus Enterococcus (no son bacterias lacticas) Pediococcus (homo) Leuconostoc (hetero)Bacterias lácticas(FamiliaLactobacteriaceae) Thermobacterium Lactobacillus (homo) Bacilos Betabacterium (hetero) Streptobacterium (homo)
  21. 21. EtapaIReacciones Glucosa ATP FERMENTACIÓN LACTICApreparatorias ADP Glucosa-6-P 2ATP 2ADP Fructosa-6-P ATP ADP Fructosa-1,6-di-PEtapaII (2) gliceraldehido-3-P Dihidroxiacetona-POxidación Pi NAD+ NADH (2) 1,3-di-P-glicérico 2ADP 2ATP ADP ATP (2) 3-P-glicérico H2O (2) 2-P-glicérico 2ADP 2ATP (2) Fosfoenol pirúvico ADP ATP NADH NAD+EtapaII (2) Pirúvico Productos de fermentaciónReducción (2) láctico
  22. 22. •Producción de renina en E. coliSe obtuvo mRNA a partir de la mucosa deternera lechal, se purificó y se utilizó enexperimentos de traducción in vitroSe preparó cDNA a partir de este mRNA y elcDNA se insertó en un vector de clonaciónSe expresó como proteína de fusión con labeta–galactosidasaSe insertó la secuencia de la proquimosinadetrás de un promotor procarióticoLa expresión resultó 5% del total de proteínaspero se formaron cuerpos de inclusión. Cuerpos de inclusión
  23. 23. Levaduras como huéspedesde clonación: ventajas Más apropiados para genes eucariotas Ciertas modificaciones postraduccionales(glucosilaciones, eliminación Met-1, procesamiento proteolítico de precursores) Fácil manejo microbiológico y genético S. cerevisiae y otras levaduras tienen su genoma secuenciado Levaduras son huéspedes GRAS (seguros)
  24. 24. Producción de quimosina/renina en Kluyveromyces lactisLa quimosina se clonó entre las secuencias promotoras yterminadoras de gen LAC4(lactasa de Kluyveromyces)Se insertó en pUC19, el plasmido selinearizó y se integró en el cromosoma-la quimosina se secretó al sobrenadante de cultivo (80%)-el rendimiento fue de 100U deenzima/ml, lo que corresponde al 10%de las proteínas celulares.
  25. 25. Actualmente mas del 90% del queso que se hace en Inglaterra se obtiene con quimosina obtenida a partir de un GMO (Organismo modificdoChymosin geneticamente). Sin embargo el queso no esta hecho con un GMO, sino con el producto de un GMO (la enzima).

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