CULTIVOS LACTICOS
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CULTIVOS LACTICOS
Las bacterias del ácido láctico (BAL), o también bacterias ácido
lácticas y cultivos lácticos -por razón de sus características al ser procesadas y
multiplicadas para su utilización como grupo- comprenden un
caldo de bacterias fermentadoras y productoras de ácido láctico, función por la
que son usadas en la industria para darle ciertas cualidades a los alimentos y
protegerlos contra la acción de otros organismos dañinos. Uno de ellos pueden ser
los lactobacillios los cuales aportan al producto un buen cuidado.
Características
Las bacterias lácticas son gran positivas, ácido tolerantes, algunos en rangos
de pH entre 4.8 y 9.6, permitiéndoles sobrevivir naturalmente en medios donde
otras bacterias no aguantarían la aumentada actividad producida por
los ácidos orgánicos Son organismos que no forman esporas, son
inmóviles, cocos o bacilos con bajo contenido de guanina y citosina, y asociados
todos por sus características metabólicas y fisiológicas comunes. Estas son
bacterias que generalmente se encuentran en plantas y productos
lácteos en descomposición produciendo ácido láctico como producto metabólico
final de la fermentación de carbohidratos. Esta particularidad ha enlazado,
históricamente, a los BAL con la producción de alimentos fermentados, pues la
acidificación que producen inhibe el crecimiento de agentes que
causan descomposición. Más aún, algunas BAL son productoras de bacterianas
tóxicas, proveyendo un obstáculo adicional para los microorganismos patogénicos.
De hecho, el ácido láctico y otros productos metabólicos de las BAL contribuyen a
las propiedades organolépticas y el perfil textural de un alimento específico. La
importancia industrial de las BAL se evidencia también porque, por lo general
consideradas no peligrosas, debido a que están en variados alimentos y por su
contribución como flora saprófita de las superficies mucosas humanas.
Los géneros básicos que comprenden las BAL
son Lactobacillus,Leuconostoc, Pediococcus, Lactococcus, y Estreptococos así
como
los Lactobacillales Aerococcus, Carnobacterium, Enterococcus, Oenococcu
s,Teragenococcus, Vagococcus, y Weisella.
Los medios de cultivo para bacterias lácticas típicamente incluyen fuentes de
carbohidratos, siendo que la mayoría de estas especies son incapaces de
aprovechar la respiración celular.
Cultivos lácteos
La percepción con respecto a los microorganismos es que son causantes daños,
tanto para los alimentos como para los humanos, esto es cierto en los grupos
de microorganismos que provocan la descomposición de alimentos como la carne,
la leche y las frutas. En el caso de la leche las técnicas de control y el manejo han
hecho que los riesgos en ella disminuyan y la seguridad de ésta aumente, en
algunos derivados pueden ser causante de serios perjuicios hasta el punto de
producir metabolitos mortales, como las toxinas, que se pueden evidenciar por la
presencia de manchas en el queso, sabores indeseables, hinchazón. Las
bacterias patógenas más comunes son Escherichia, coli, Staphylococcus aureus y
otros como los coliformes y algunas entero bacterias.
Así como hay bacterias que afectan la salud humana, hay otras que además de
ser inocuas son necesarias. Dentro de este amplio grupo se encuentran las
bacterias lácteas utilizadas en la elaboración de queso, yogur y la mantequilla.
Estos microorganismos influyen en el proceso de acidificación (disminución de
pH), imprescindible para otorgarle al queso sus características propias (textura,
sabor y aroma) e impedir el desarrollo de bacterias dañinas, en otras palabras
producen cambios benéficos en los alimentos, cambios que pueden ser físicos o
químicos, en general esto hace que además la vida útil aumente. A estos grupos
se les ha denominado cultivos lácticos, “cultivo starter” o fermentos lácticos que a
diferencia de los potencialmente patógenos proveen características particulares
deseadas en forma más segura y predecible.
Fermentación
Caracterizar a los procesos o tecnologías basados en el uso de microorganismos.
El término "fermentación", que deriva del latín fermentar (hervir), inicialmente solo
utilizado en la actividad microbiana anaerobia, se fue aplicando así mismo a
procesos aerobios y finalmente también a aquéllos que utilizan células animales y
vegetales.
La función primaria de los cultivos iniciadores lácticos es la producción de ácido
láctico a partir de la lactosa, que consecuentemente produce un cambio en el
estado de la leche, líquido a gel, debido a que la caseína alcanza un pH de 4.4 a
4.6, llamado punto isoeléctrico (carga neta cero). Este cambio en
la acidez produce inhibición de microorganismos indeseables.
En la microbiología se utilizan los términos fermentación y fermentaciones
industriales, para
Desde el punto de vista organoléptico los cultivos tiene como función: producción
de sabor, aroma ocasionado por la producción de etanol, la
actividad proteolítica y lipolítica.
Metabolismo de bacterias lácticas
Existen dos vías básicas de fermentación de hexosas que son usados para la
clasificación de los géneros de BAL. En condiciones de exceso deglucosa y un
limitado uso de oxígeno, las BAL homolácticos transforman un mol de glucosa a
través de la vía glucolítica de Embden-Meyerhof-Parnas para formar dos moles
de piruvato. El balance redox intracelular se mantiene por
la oxidación de NADH con la concomitante reducción del piruvato en ácido láctico.
Este proceso genera dos moles de ATP por cada mol de glucosa consumida. Los
representantes de las BAL homolácticas
incluyen Lactococcus, Enterococcus, Streptococcus, Pediococcus y el grupo
I Lactobacilli.
Las BAL heterofermentativas utilizan la ruta de la pentosa fosfato, en la que un
mol de glucosa-6-fosfato es inicialmente deshidrogenada a 6-fosfogluconato y
luego descarboxilada para producir un mol de CO2. El resultante pentosa-5-
fosfato es disociada en un mol de fosfato de gliceraldehído y un mol de acetil
fosfato. El fosfato de gliceraldehído se metaboliza luego en ácido láctico, tal como
en la reacción de los homofermentadores, con el acetil fosfato reduciéndose a
etanol vía los intermediarios acetil-CoA y acetaldehído. Teoréticamente, los
productos finales (incluyendo el ATP) son producidos en cantidades equimolares a
partir del catabolismo de un mol de glucosa. Las BAL obligatoriamente
heterofermentativas incluyen: Leuconostoc, Oenococcus, Weissella, y el grupo
III Lactobacilli.
Tipos de cultivos iniciadores
Naturales
Muchas bacterias de origen desconocido, no presentan uniformidad de sus características y
los productos pueden ser de características variables. Presentan resistencia a fagos y otros
microorganismos. En algunos quesos como el queso paípa4 – de origen colombiano – se
fermenta con la flora natural de la leche. El riesgo principal al utilizar la flora natural es la
inseguridad a la hora del consumo de estos.
SeleccionadosPoca variedad de bacterias, todas conocidas y de proporciones bien definidas. Su
comportamiento es muy conocido, los productos pueden tener siempre las mismas
características, fácilmente alterados por contaminantes químicos y biológicos, son de menor
mano de obra para su manejo se ahorra cantidad sustancial de leche.
Simple o definidoConstituido por una cepa o un grupo de cepas identificadas. Mezcla o compuesto: más de una
cepa, aportando cada una características especiales. Los cultivos lácticos pueden ser
categorizados en mesofílicos o termofílicos: muser nck Los microorganismos pueden
multiplicarse eficientemente en función de la temperatura; psicrofílicos; a temperaturas
de refrigeración e incluso congelación, mesofílicos; entre 20 y 35 °C y los termófilos entre 35 y
50 °C. En el caso de los alimentos, los más utilizados son los dos últimos.
Cultivos mesófilos
En la producción de derivados lácteos este tipo de cultivo se utiliza en la
elaboración de quesos madurados y frescos como: Barra, Pategras,Gouda, Fresco
(crema) y Mozzarella, dentro de estos también están incluidos los que se utilizan
en la producción del kumis.
Algunas de estas bacterias tienen la propiedad de producir gas carbónico, que
queda atrapado en algunos quesos dando características particulares a estos
como el emmental y queso gruyere
Cultivos termófilos
Estos cultivos son utilizados para elaborar quesos que se caracterizan por sus
altas temperaturas de cocción como por ejemplo Parmesano,Provolone y suizo y
la producción del yogurt y otro
Cultivos lácticos
Seleccionados en el laboratorio y se utilizan para producir fermentación en los
productos lácteos elaborados como por ejemplo en las bebidas fermentadas como
yogur, kumis pero también tienen una amplia utilidad en la producción de
mantequilla y especialmente en los quesos. Los cultivos lácticos están
conformados por un grupo de microorganismos; los cuales, han sido
Las funciones de los cultivos lácticos en la elaboración de productos lácteos son:
Producción de ácido láctico por fermentación de la lactosa; lo que provoca
un sabor ácido característico en las leche fermentadas además de producir
cambios en la textura y cuerpo.
Inhibe el desarrollo de flora contaminante y patógena
Producción de compuestos como el diacetilo y acetaldehído que le dan
aroma a los productos elaborados
En los quesos maduros desarrollan actividad proteolítica y lipolítica durante
la maduración.
En bebidas como kumis, kéfir e Imer, la fermentación produce alcohol
Contribuyen a la uniformidad en el producto final.
Clasificación de cultivos lácticos
Teniendo en cuenta la utilidad los cultivos lácticos en la industria láctea se
mencionará la clasificación que presenta Rivera et al. (1995) en donde
clasifica a los cultivos lácticos de acuerdo a:
Método de fabricación
De acuerdo al fin específico de los cultivos teniendo en cuenta el
microorganismo que lo conforman.
Sensibilidad al bacteriófago
Método de fabricación
En el mercado se encuentran cultivos de las siguientes formas:
Cultivos líquidos frescos: Se presentan en forma líquida, el contenido
aproximado de bacterias es del orden de 500 millones por ml. Son utilizados en
plantas cercanas a los laboratorios que los producen pues deben mantenerse en
refrigeración (2 – 4) ºC. Por la dificultad en el manejo; su uso es bastante
reducido.
Cultivos liofilizados: Preparados mediante desecación a partir del estado de
congelamiento. Tienen una humedad inferior al 2%. Son estables por varias
semanas a temperatura ambiente y por varios meses a temperatura de 3 a -
5ºC. El contenido de bacterias se encuentra entre los 2.000 a 3.0000 millones por
gramo.
Este tipo de cultivos presentan ventajas como:
- Pueden ser transportados en largas distancias sin que sean refrigerados
- Tienen periodos largos de conservación
- La uniformidad en el producto final es mayor que la que se consigue con los cultivos líquidos por cuanto los microorganismos mantienen sus características constantes durante el periodo de almacenamiento hasta su utilización.
* Cultivos congelados: Los cultivos congelados son aquellos cultivos que son sometidos a un proceso rápido de congelación a temperatura de -40 a -45ºC. Pueden ser no concentrados y concentrados. Los primeros, se pueden mantener de 3 a 8 meses a temperatura de congelación. Para su utilización es necesario descongelar y propagar el cultivo antes de su utilización. Una desventaja es el mantenimiento de la temperatura durante su transporte.
Las ventajas de este cultivo son:
-Conocimiento de las características de un cultivo madre
-Homogeneidad de la calidad del producto final a través del tiempo.
Los cultivos congelados concentrados se utilizan directamente sobre el tanque de proceso y no hay necesidad de reconstituir como sucede con los cultivos líquidos y liofilizados. Se conocen de dos tipos: los REDISET y REDISET. D.V.S. (Direct Vat Set ó inoculo directo en tina)
El uso de estos cultivos reduce notablemente los riesgos de contaminación por otras bacterias o por bacteriófagos que generalmente se acumulan cuando se preparan los cultivos madres y repiques en la propagación de los cultivos líquidos y liofilizados. Son altamente concentrados pues contienen entre 300.000 y 500.000 millones de bacterias por gramo. Deben ser mantenidos a temperatura de congelación.
22.1.2. De acuerdo al fin especifico de los cultivos teniendo en cuenta el microorganismo que lo conforman
Los cultivos lácticos se preparan para dos fines específicos:
a. Donde se requiere producción de ácido láctico: Homofermentativos
b. Donde se requiere producción de ácido láctico y otras sustancias que dan aroma y sabor: Heterofermentativos.
Desde lo anterior, se tiene que hay cultivos de acuerdo a la temperatura de crecimiento en donde pueden ser mesófilas (20 – 30ºC y termófilos (37 – 45ºC).
También de acuerdo al tipo de cultivo; ya sean de cepa simple (1 cepa), cepas múltiples (2 – 4 cepas) y cepas mixtas (mezcla de cepas y especies).
Los cultivos lácticos mesófilos pueden ser[1]:
Streptococcus lactis
Streptococcus cremoris
Streptococcus diacetilactis
Leuconostoc citrovorum
Las características principales de estas bacterias:
-Producción de gran cantidad de gas carbónico y sustancias de aroma y sabor como la acetoina y diacetilo en el caso de los Streptococcus
-En el caso del Leuconostoc, producir aroma y sabor a partir de la degradación del acido cítrico y los citratos; no coagula la leche, porque produce baja concentración de acido láctico.
Cultivos lácticos termófilos:
Entre las bacterias lácticas termófilas de importancia en la industria lechera, se encuentran básicamente especies del género Lactobacillus yStreptococcus thermophilus
El género Lactobacillus se caracteriza por producir gran cantidad de ácido láctico y resistir altas concentraciones del mismo, por lo cual se denominan bacterias aciduricas.
Dentro de este género es bueno mencionar el Lactobacillus bifidus, que produce degradación de la caseína y frena el crecimiento de bacterias contaminantes, mejorando la digestibilidad de la leche en lactantes.
Bacterias Propiónicas:
Estas bacterias son ampliamente empleadas en la industria lechera, en la elaboración de quesos maduros como emmenthal y gruyer.
Se caracteriza porque a partir de la lactosas formadas durante la fermentación láctica, produce acido Propiónico, gas carbónico y otras sustancias características de estos quesos.
En la siguiente tabla se resumen los tipos de cultivos de acuerdo a la temperatura de crecimiento, tipo de fermentación.
UNIDAD II: PROCESOS EN LA INDUSTRIA LACTEA: TRATAMIENTO LECHE CRUDA – LECHES FERMENTADAS – MANTEQUILLA Y PRODUCTOS PARA UNTAR.
Nombre de la Unidad Procesos en la industria láctea: tratamiento leche cruda – leches fermentadas – mantequilla y productos para untar
Introducción Una vez revisados los conceptos que conciernen a la naturaleza de la leche, la importancia en el ámbito mundial y nacional; se profundiza en los procesos tecnológicos a que es sometida la leche para su transformación. Al respecto, se tiene que la industria láctea es bastante amplia y diversa y de mucha aplicación en la industria alimentaria; entonces, en el diseño de este material se han distribuido en las dos unidades restantes del módulo la revisión de conceptos y bases de los productos elaborados tomando como materia prima principal a la leche. Es así que en esta unidad se tratan tres grandes temas como son; tratamiento leche cruda, leches fermentadas, mantequilla y productos para untar. De cada uno de ellos se desarrollan contenidos relacionados con los conceptos generales, proceso tecnológico, maquinaria y equipo involucrado en el proceso y la estandarización del mismo; base del control de calidad de la factoría y como de verificación de los rendimientos de producción. En algunos casos se tocan temas específicos de cada proceso que complementan las condiciones generales de cada línea de producción.
Destacar que esta unidad como las demás es de vital importancia dentro del curso de procesos lácteos por cuanto forma parte de líneas de producción que en la actualidad se encuentran ampliamente desarrolladas por el sector lácteo.
De otra parte, en esta unidad se presenta bibliografía complementaria de interés para todos pues sirve de referencia para profundizar las temáticas de la unidad.
Justificación Los conceptos que se desarrollan en la unidad son importantes porque corresponden a los procesos de transformación de la leche para obtener productos lácteos conocidos por todos y de gran aceptación en el mercado global, nacional y local.
Intencionalidades Formativas Las intencionalidades formativas del presente curso están constituidas por LOS PROPÓSITOS, OBJETIVOS, COMPETENCIAS Y METAS de aprendizaje.
Propósitos:
Que los estudiantes identifiquen conceptos relacionados con los procesos tecnológicos de la leche para obtener leche para consumo, bebidas lácteas fermentadas y mantequilla y sus derivados.
Reconocer la importancia que tienen los procesos tecnológicos de la leche para la obtención de leche para consumo, producción de bebidas fermentadas y mantequilla; su aplicabilidad en los multicontextos puesto que la materia prima es un alimento altamente nutritivo, de consumo masivo por los beneficios que esto trae.
Promover en los estudiantes el espíritu investigativo a través de la propuesta y diseño de líneas de producción de acuerdo a necesidades y expectativas específicas de una región o comunidad.
Fortalecer las competencias comunicativas, actitudinales a través del trabajo individual y grupal que promuevan la interacción y respeto por las ideas de los demás.
Propiciar autorregulación del proceso de aprendizaje así como la auto evaluación, coevaluación y heteroevaluación del proceso de aprendizaje del curso procesos lácteos.
Objetivos:
Conocer el tratamiento de la leche cruda cuando ingresa a la planta y el alistamiento
para su posterior transformación.
Reconocer los cambios bioquímicos y fisicoquímicos que se suceden en la leche cuando es transformada en un derivado lácteo con la aplicación de procesos tecnológicos. En el caso de la unidad II en lo que tiene que ver con la producción de leche para consumo, bebidas lácteas fermentadas y mantequilla.
Identificar las operaciones unitarias que se llevan a cabo en cada uno de los procesos tecnológicos revisados en la unidad. Así como también la maquinaria y equipo necesario en las líneas de producción de estudio.
Determinar rendimientos de producción a partir de estandarización y control del proceso de elaboración de los productos lácteos revisados en la unidad.
Competencias:
El estudiante conceptualiza, identifica y relaciona adecuadamente los conceptos en cuanto a la transformación de la leche a través de los procesos lácteos como leche para consumo, bebidas lácteas fermentadas y mantequilla.
El estudiante comprende e interpreta los conceptos además de que argumenta y propone soluciones a las problemáticas planteadas.
Metas
Al finalizar el desarrollo de la primera unidad:
El estudiante estará en la capacidad de estandarizar la materia prima para la elaboración de leche para consumo, bebidas lácteas fermentadas y mantequilla.
El estudiante estará en capacidad de identificar las transformaciones bioquímicas así como los cambios fisicoquímicos que se dan en la leche cuando es sometida a procesos de transformación para obtener bebidas lácteas fermentadas, mantequilla y tratamiento de la leche para consumo
El estudiante estará en capacidad de reconocer diagramas de flujo, maquinaria y equipo relacionada con la elaboración de bebidas lácteas fermentadas, mantequilla y tratamiento de la leche para consumo.
Denominación de capítulos Capitulo 4. Tratamiento de leche cruda.
Capitulo 5. Productos lácteos fermentados.
Capitulo 6.