TMAG 4992 - FERMENTACIÓN Y BIOTECNOLOGÍA
Temas:  Fermentación de alimentos: yogur, sauerkraut y vinagre

Clase: 12             Tiempo: 80 min

Objetivos:  Después de terminar estudiar el material los estudiantes podrán:
1)  Entender y explicar los pasos necesarios para hacer yogur, sauerkraut y vinagre.



Teoría:


El yogur  (en inglés
yogurt):

El yogur es un producto de la fermentación de la leche por un cultivo combinado de las bacteria
s Lactobacillus bulgaris y Steptococcus thermophilus.   El yogur es un alimento de consistencia semisolida parecido a un pure.  Al yogur se le pueden añadir frutas o jaleas para mejorar el sabor rancio que naturalmente posee debido a la presencia de ciertos acetaldehidos.  El procedimiento normal de producción de yogur es se resume a continuación.

      1. Ajustar el grado Brix de leche entera o leche descremada entre 10.5 a 12 Brix utilizando
          leche en polvo.

      2. Calentar la leche a una temperatura entre 85 a 90 grados centígrados por espacio de 30 a 45
          minutos.  Durante este proceso, la flora microbiana de la leche se reduce considerablemente.
          Además, el incremento en temperatura ayuda a desestabilizar la enzima caseina.      

      3.  Enfriar a 42 grados centígrados e inocular con yogur "plain" fresco que tenga un cultivo
           vivo de microorganismos.

      4.  Envasar el yogurt y añadir fruta o jalea.

      5.  Incubar el medio a 40 grados centígrados hasta que el pH  alcance una lectura entre 4.3 y 4.4
           (alrededor de 24 horas).

      6.  Sacar de la incubadora y poner el yogur a temperatura de nevera (4 grados centígrados).

Durante la fermentación del yogur, la bacteri
a S. thermophilus se prolifera más rápidamente que L. bulgaris, dando paso a la producción de diacetilo y ciertos ácidos (láctico,  acético y fórmico). El crecimiento rápido de S. thermophilus es estimulado por los péptidos que se forman debido a la acción de la proteasa en las proteinas de la leche.  La proteasa es una enzima del tipo hidrolasa que es liberada por la bacteria L. bulgaris.  A medida que la concentración de ácidos aumenta, el pH del medio disminuye lo que causa una disminución en la rapidez del crecimiento de S. thermophilus, y un incremento en la rapidez de crecimiento de L. bulgaris.   La mayor parte de la acidificación y producción del acetaldehído proviene del L. bulgaris.  Estos compuestos, en unión al diacetilo formado por S. thermophilus son los responsables del aroma y sabor característicos de este producto.  El ácido láctico también contribuye a la textura del yogurt, pues este hace que ocurra una dismunución en la carga eléctrica de las micelas de la caseína, causando la formación de flóculos.



El Sauerkraut:

El sauerkraut (o repollo agrio) es un producto que se obtiene mediante la fermentación del jugo o extracto del repollo.  Después de su fermentación, el sauerkraut debe tener al menos 1.5% de ácido láctico.  Aunque la flora bacteriana proviene de las mismas hojas del repollo, se puede obtener un producto de una calidad uniforme mediante prácticas asépticas y el control de las condiciones de la fermentación.   El procedimiento para la producción de sauerkraut es el siguiente:

      1. Almacenar el repollo a utilizarse a temperatura ambiente por lo menos un día antes de ser
          procesado, en un lugar bien ventilado.

      2. Extraer las capas exteriores e interiores del repollo.

      3. Picar el repollo en pequeños tozos y extraer el jugo del repollo con una prensa o aparato
          similar.

      4.  Añadir al jugo sal a razón de un 2 a 3% por peso de repollo utilizado.

      5.  Mezclar el jugo con el repollo y mantener el repollo bajo la supercie del extracto utilizando una
           cubierta de plástica. 

      6.  El proceso de fermentación se debe realizar a una temperatura entre 18 a 21 grados centígrados.
           El mismo se lleva a cabo hasta alcanzar un contenido de 1.5% de contenido de ácidos.  Esto
           puede tardar entre 3 y 4 semanas.

      7.  Finalmente el repollo se empaca en envases de cristal limpios y se pasteuriza en caso
           de ser utilizado para producción comercial. 

La sal que se añade en el proceso evita la reproducción de las bacterias que causan la putrefacción.  El efecto de la presión osmótica de la sal en las células del repollo también contribuye a extraer agua de las mismas.  La presencia de la sal también contribuye a la fermentación de ácido láctico, el sabor y la firmeza final del producto.  A mayor concentración de sal, mayor la extracción de agua y la firmeza final del producto.  Sin embargo, concentraciones muy altas de sal pueden inhibir la fermentación del producto.  Muchos fabricantes escogen una concentración del 2.5% (por peso) por haber un balance entre el desarrollo de la fermentación y la firmeza del producto.

El mantener el repollo sumergido en el agua hace que el producto no entre en contacto con el aire.  Esto retarda el crecimiento de microorganismos indeseables como levaduras y bacterias aeróbicas que pueden causar efectos indeseables como obscurecimiento del producto.

La fermentación del sauerkraut suele hacerse de forma "salvaje",  con la misma flora microbiana del producto.  Entre los microorganismos que participan del proceso están
Lactobacillus mesentoroides, Lactobacillus brevis y Lactobacillus plantarum.  La participación de cada una de estas especies en el proceso de fermentación depende de la concentración de sal añadida y el pH. 

Se deben utilizar repollos totalmente maduros en la producción de sauerkraut, pues repollos verdes
hacen que el producto sea inaceptable en términos de color y textura.  Aunque se pueden utilizar diversas variedades de repollo, se prefieren aquellas que crecen lentamente y cuyas hojas están bastante juntas.


El Vinagre:

El vinagre es un condimento o aderezo que se hace mediante la fermentación alcohólica de materiales que contengan azúcar o almidón y la posterior fermentación del alcohol en ácido acético.  El vinagre comercial suele tener una concentración de ácido acético entre 40 y 70 gramos por litro de producto.  El término vinagre proviene del francés y significa literalmente "vino agrio".

La composición del vinagre depende de la materia prima que se utilice y de las condiciones de manufactura, envejecimiento y almacenamiento.  Como ejemplo, un vinagre típico de manzana tiene, además de ácido acético, otros compuestos en pequeñas trazas tales como alcohol, glicerol, esteres, sales, algunas azúcares
En los Estados Unidos, la Administración de Alimentos y Drogas (Food and Drug Administration) require un contenido de ácido acético de no menos de 4g / L para productos que se identifiquen como vinagre.

El procedimiento para la producción de vinagre varía según la materia prima.  A excepción del vinagre destilado, los demás vinagres requieren fundamentalmente una fermentación alcohólica de las azúcares de la materia prima y la posterior fermentación acética del alcohol etílico.  En el caso que la materia prima sea cereales, se require una digestión de los almidones siguiendo un procedimiento similar al que se utiliza en la producción de cerveza.  El vinagre destilado se hace a partir de alcohol etílico destilado proveniente de la fermentación de mieles o granos.  En este caso, solo se realiza la fermentación acética del alcohol diluído.
REACCIONES GENERALES DE LA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA Y ACÉTICA:
glucosa (o fructosa)                        alcohol etílico               bióxido de carbono              
        alcohol etílico                     oxígeno                     ácido acético                agua                
La fermentación alcohólica del vinagre suele hacerse utilizando cepas de la levadura Saccharomyces cerevisiae. Aunque existe gran variedad de microorganismos que producen ácido acético, no todos ellos son apropiados para hacer un vinagre de sabor aceptable.  Entre más los adecuados se encuentran Acetobacter aceti, A. pasteurianus, A. peroxidans y Gluconobacter oxydans.

Los microorganismos que se utilizan en la fermentación acética del vinagre requien gran cantidad de oxígeno.  Fermentadores especializados para el vinagre (conocidos en inglés como "Acetators") están diseñados para proveer grandes cantidades de aire en el medio líquido de fermentación y distribuirlo de forma uniforme.  Estos fermentadores también proveen sistemas de control de temperatura que remueven el calor que se produce de las reacciones catabólicas del proceso.



         


El procedimiento general para hacer vinagre
a partir de frutas es el siguiente:

1. Extracción del jugo de la fruta.

2. Fermentación por la levadura
Saccharomyces cerevisiae. Esta fermentación se suele hacer con cepas apropiadas para vino.  La temperatura de fermentación suele ser entre 24 a 27 C.

3. Sedimentación y/o filtración.

4. Fermentación acética por
Acetobacter aceti u otro microorganismo - La temperatura de fermentación suele ser entre 26 a 29 grados centígrados.  Se mantener gran cantidad de oxígeno disuelto mediante la adición de aire.

5. Almacenamiento y envejecimiento.  En esta etapa el vinagre se almacena en barriles o tanques y se deja allí por espacio de un año.  Este proceso mejora el sabor del vinagre y aumenta la claridad del mismo.  Los tanques o barriles deben llenarse completamente para evitar la presencia de oxígeno, pues las bacterias podrían degradar el ácido acético por oxidación.

6. Clarificación mediante el uso de bentonita.

7. Embotellamiento y pasteurización.
Existen diversas clasificaciones del vinagre.  La siguiente tabla resume las más importantes.
Clasificaciones del Vinagre
Nombre
Descripción
Vinagre, vinagre de cidra (cider vinegar), vinagre de manzana  (apple vinegar)

Vinagre de vino (wine vinegar)

Vinagre de Malta (Malt vinegar)


Vinagre de azúcar (sugar vinegar)

Vinagre destilado (distilled vinegar)
Producto hecho de una fermentación alcohólica de jugo  de manzanas y posterior fermentación acética.


Hecho de una fermentación alcohólica de jugo de uvas y posterior fermentación acética.

Hecho de una fermentación alcohólica de cebada malteada, con o sin la adición cereales, y la posterior fementación del caldo fermentado.

Hecho de una fermentación alcohólica de mieles de caña o sirop de azúcar y la posterior fermentación acética.

Producto hecho de la fermentación acética de etanol destilado diluído.