FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA

La fermentación alcohólica (o fermentación del etanol o incluso fermentación etílica) es un proceso biológico aerobio o anaerobio, originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono (por regla general azúcares: como glucosa, fructosa, sacarosa, almidón, etc.) para obtener como productos finales: un alcohol en forma de etanol (CH3-CH2-OH), dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y unas moléculas de ATP que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energético anaeróbico.

LA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA TIENE COMO FINALIDAD BIOLÓGICA PROPORCIONAR ENERGÍA ANAERÓBICA A LOS MICROORGANISMOS UNICELULARES (LEVADURAS) EN AUSENCIA DE OXÍGENO PARA ELLO DISOCIAN LAS MOLÉCULAS DE GLUCOSA Y OBTIENEN LA ENERGÍA NECESARIA PARA SOBREVIVIR, PRODUCIENDO EL ALCOHOL Y CO2 COMO DESECHOS CONSECUENCIA DE LA FERMENTACIÓN.

La glucólisis es la primera etapa de la fermentación, al igual que la respiración celular, y al igual que ésta necesita de enzimas (cimaza) para su completo funcionamiento. A pesar de la complejidad de los procesos bioquímicos una forma esquemática de la reacción química de la fermentación alcohólica puede describirse como una glicólisis.

REQUERIMIENTOS BACTERIANOS PARA EL CRECIMIENTOOXÍGENO (O SU AUSENCIA)ENERGÍA NUTRIENTES TEMPERATURA ÓPTIMA PH ÓPTIMO

FUNDAMENTO BIOQUÍMICO:

La cantidad de etanol formada en la fermentación con microorganismos depende de:

La cantidad de azúcar de la solución.

De que la fermentación se lleve o no a cabo completamente.

La concentración de alcohol que puedan tolerar las levaduras sin que se detenga la fermentación.

M.O. INICIADORES:

Mohos: aspergillus., agaricus., fusarium., penicillum.

Bacterias: bacillus, acinetobacter, aeromonas hydrophila, mycobacterium .

Levaduras: saccharomyces

Protozoos

PRODUCTOS, REACCIONES Y GRUPOS MICROBIANOS RESPONSABLES DE LOS PROCESOS FERMENTATIVOS MAS IMPORTANTES

Láctico+ etanol+ CO2

Lactobacilos. Streptococcus Leuconostoc

Clostridium propionicum y Propioniobacterium

enterobacterias

Zimomonas

levaduras

Clostridium butiricum

Los grupos que más interesan desde el punto de vista alimentario son: enterobacterias y clostridium (Sanitario) y   bacterias lácticas , propionibacterias y levaduras (Productivo)

Inicialmente cuando el medio es favorable, las levaduras se multiplican por mitosis; y al final de la fermentación por meiosis (esto es a falta de sustratos). En esta ultima etapa las bacterias lácticas empiezan a “ver la luz” aumentando su densidad de población.

Sin embargo son las levaduras y las bacterias las que empiezan a sobrevivir.

Inicialmente el mosto supone un medio adecuado; pero poco a poco este se va haciendo mas inhóspito debido a la formación de alcohol, la disminución de azucares necesarios para su catabolismo y la reducción de nutrientes necesarios para su anabolismo.

Una vez superado el periodo inicial de adaptación las poblaciones de levaduras y bacterias incrementan rápidamente; aunque las bacterias permanecen en estado de latencia durante gran parte del proceso fermentativo.

Los vinos deben tener una cantidad de alcohol debido a la fermentación de al menos un 9% en volumen.

UN POCO DE HISTORIA…

Se empezó a descubrir, gracias observaciones científicas, que la fermentación alcohólica se producía también en substancias "no dulces" Antoine Lavoisier hizo experimentos en 1789 determinando las cantidades de los elementos intervinientes en la fermentación (Ca, O e H).

Con el advenimiento de los descubrimientos químicos en el año 1815 el investigador francés Joseph Louis Gay-Lussac fue el primero en determinar una reacción de fermentación obteniendo etanol a partir de glucosa, a pesar de este logro los fundamentos de la fermentación alcohólica eran completamente desconocidos.

Existe durante el siglo XIX un debate científico por establecer la hipótesis de la Los descubrimientos posteriores a partir del periodo que va desde mediados del siglo XX hasta comienzos del siglo XXI se centran exclusivamente en la mejora de los procesos de fermentación alcohólica y conciernen más a la optimización del rendimiento industrial bien sea mediante una buena selección de cepas de levaduras, de una temperatura de funcionamiento óptima, de como realizar fermentación en un proceso.

La cerveza es una bebida alcohólica producida por la fermentación alcohólica mezcla de algunos cereales (en forma de malta) mezclados con agua. Los cereales empleados son por regla general: cebada, centeno, trigo, etc. El contenido de la cerveza ya se reglamentó en Europa en la famosa ley alemana de la Reinheitsgebot que data del año 1516.

LAS LEVADURAS EMPLEADAS EN EL PROCESO DE FERMENTACIÓN DE LA CERVEZA SE DEDICAN A TRABAJAR CONTRA LA MALTOSA Y POR REGLA GENERAL SUELEN DEPENDER DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO CERVECERO FINAL QUE SE DESEE OBTENER, POR EJEMPLO SE SUELE EMPLEAR LA SACCHAROMYCES CEREVISIAE PARA ELABORAR CERVEZAS DE TIPO ALE (DE COLOR PÁLIDO) Y LA SACCHAROMYCES CARLSBERGENSIS QUE SIRVE PARA LA ELABORACIÓN DE LA CERVEZA TIPO LAGER (GENERALMENTE DE COLOR RUBIO) Y LA STOUT (CERVEZA OSCURA DE ALTO CONTENIDO ALCOHÓLICO GENERALMENTE MÁS DULCE, UN EJEMPLO: GUINNESS).

ALAMBIQUE

Materias primas utilizadas en las fermentaciones

alcohólicas.

Existe gran variedad de materias primas pero estas van a depender del producto a elaborarse.

Cerveza: agua, malta de cebada, mosto de cereales, granos de trigo, levadura y lúpulo.

Whisky: agua, maíz, centeno, cebada.

Sidra: manzanas u otras frutas.

pulque: jugo de agave

Vino: uvas y otras frutas

Vinagre: sidra, vino

Mezcal: pita, aguamiel.

Tepache: piloncillo, algunas frutas, clavo, pimienta, canela.

Tejuino: maíz, piloncillo.

Panes: Harina de trigo, arroz, garbanzos negros.

ALIMENTOS ALIMENTOS PRODUCTOSPRODUCTOS

MATERIAS MATERIAS PRIMAS PRIMAS

M.O. FERMEN- M.O. FERMEN- TADORTADOR

Cerveza y Cerveza y cerveza inglesacerveza inglesa

Mosto de Mosto de cerealescereales

S. cerevisiaeS. cerevisiae

Whisky bourbonWhisky bourbon Maíz, centenoMaíz, centeno S. cerevisiaeS. cerevisiae

Cerveza de Cerveza de bouzabouza

Granos de trigoGranos de trigo LevadurasLevaduras

SidraSidra Manzanas otras Manzanas otras frutasfrutas

Saccharomyces Saccharomyces spp.spp.

Cerveza de Cerveza de cafrecafre

SorgoSorgo Levaduras, Levaduras, mohos, mohos,

bacterias bacterias LácticasLácticas

MezcalMezcal PitaPita levaduraslevaduras

ALIMENTOS ALIMENTOS PRODUCTOSPRODUCTOS

MATERIAS MATERIAS PRIMAS PRIMAS

M.O. FERMEN- M.O. FERMEN- TADORTADOR

PulquePulque Jugo de agaveJugo de agave Levaduras y Levaduras y bact. Lácticasbact. Lácticas

Whisky escocésWhisky escocés CebadaCebada S. CerevisiaeS. CerevisiaeThumbaThumba MijoMijo Endomycopsis Endomycopsis

fibuligesfibuligesVinagreVinagre Sidra, vinoSidra, vino Acetobacter Acetobacter

spp.spp.VinosVinos Uvas, otras Uvas, otras

frutasfrutasCepas de Cepas de

S.ellipsoideusS.ellipsoideusPan de masa Pan de masa

agriaagriaHarina de trigoHarina de trigo S. exiguus, L. S. exiguus, L.

sanfraciscosanfraciscoPan moreno Pan moreno

agrioagrioHarina de trigo Harina de trigo L. L.

mesenteroidesmesenteroides

FERMENTACIÓN ACÉTICA

CONCEPTO

Se define como el producto de una fermentación alcohólica seguida de una formación de ácido acético.La fermentación acética es la fermentación bacteriana por Acetobacter, un género de bacterias aeróbicas, que transforma el alcohol en ácido acético. La fermentación acética del vino proporciona el vinagre debido a un exceso de oxígeno y es considerado uno de los fallos del vino.

½ O2 H2O H2O

CH3CH2OH CH3CHO CH3CH(OH)2 alcohol-deshidrogenasa

Etanol Acetaldehído hidrato de acetaldehído NADP+ NADP+H+

CH3COOH Aldehido-deshidrogenasa Ac. Acetico

Ecuacion global: CH3CH2OH+O2 CH3COOH+H2O+495,6KJ

MICROORGANISMOS INICIADORES

Bacteria suboxidantes.(gluconobacter)

Bacteria superoxidantes.(acetobacter)

VINAGRE (ÁCIDO ACÉTICO). Los primeros vinagres se producían en vasijas planas

abiertas, eran procesos lentos en los que flotaba una película de bacterias sobre la superficie del vino.

En el siglo XIX, se modificó el proceso con un generador por goteo.

En 1949 se creó los procesos sumergidos. Hidrato a ácido acético (acetaldehído deshidrogenasa)

MICROORGANISMOS Bacterias:

Gluconobacter oxida el etanol solo a ácido acético. Especies: Agluconobacter oxydans (previamene Acetomonas oxydans). Homo

Acetobacter superoxidantes oxidan el etanol a ácido acético, luego a CO2 y H2O. Gram negativas y ácido tolerantes; cepas en especies: Acetobacter aceti, A. pasterurianus o A. peroxidans. Hetero

Es mejor transportar las cepas en pequeños reactores y no en agar.

ETAPAS

La biosíntesis de ácido acético es una oxidación incompleta. El poder reductor producido durante el proceso se transfiere al oxígeno. Etapas:

Oxidación del etanol a acetaldehído (NAD o NADP ) Hidratación a acetaldehído hidrato Oxidación del acetaldehído hidrato a ácido acético

(acetaldehído deshidrogenasa)

CONVERSION Estequiométricamente a partir de 1 mol de C2H5OH (1litro al 12%

alcohol v/v) se produce 1 mol de CH3COOH (1 litro al 12.4% ácido v/v) El oxigeno se reduce a través de la cadena respiratoria. Se producen

6ATP por mol de CH3COOH, si no existe suficiente oxígeno y en altas concentraciones de ácido acético y etanol, las células mueren.

A 5% de CH3COOH y C2H5OH, las bacterias mueren en 34% después de una interrupción de aire de 2 minutos.

A 12% de ácido y etanol la misma tasa de muerte luego de 10 a 20 segundos.

Lo mismo ocurre si disminuimos por debajo de 0.2% (v/v) en solución de etanol y no debe exceder el 5% en procesos convencionales.

Actualmente las cepas producen hasta 13 a 14% de ácido acético.

PRINCIPIOS DEL PROCESOFERMENTACIÓN ALCOHÓLICA: glucosa +

Saccharomyces ellipsoideus = 2C2H5OH + 2CO2 . La sidra contiene ácido málico para evitar contaminaciones, así como ceniza esencial para el crecimiento.

La fermentación se realiza entre 23.88 – 26.66°C, a 37.77°C se torna anormal y cesa alrededor de 40.55°C . Es mejor añadir levadura iniciadora. Se puede mejorar con levaduras de vino. Al principio se puede airear, luego no es necesario. Todo el azúcar debe convertirse a alcohol y CO2. Luego se separa la pulpa, sedimento por asentamiento y trasegado, o por filtración.

FERMENTACIÓN ACÉTICA: Resulta de la oxidación del alcohol por bacteria, en presencia de oxígeno (aire), C2H5OH + O2 + Acetobacter aceti = CH3COOH + H2O. Se agrega vinagre fuerte no pasteurizado (luego de fermentación alcohólica completa) o añadir un iniciador para suministrar la clase apropiada de bacteria y producir condiciones favorables para su crecimiento y actividad.

Las bacterias crecen en el líquido y superficie, forman una película lisa, grisásea, brillante y gelatinosa (a veces no película). El proceso depende de la actividad del organismo, cantidad de alcohol, temperatura, cantidad de superficie expuesta por unidad de volumen (ideal 26.66°C (20 - 35.55°C), el factor puede ser el área superficial). El tiempo en barril (lento) es de 3 a más meses. En generadores de gran escala la superficie al aire es grande, proceso en cosa de horas.

Inmediatamente el vinagre debe envasarse para evitar posterior oxidación a CO2 y agua (reducción de la calidad), también puede ser pasteurizado.

La fermentación se acelera cuando la sidra contiene de 6 a 8% de alcohol, y puede tolerarse 12%. La acción es lenta cuando hay presente de 1 a 2%.

100 partes de alcohol darán 130 partes de ácido acético (120 por evaporación). De 100 partes de azúcar se obiene 50 a 55 partes de ácido acético. Para 4 g por 100 ml (4% o 40 granos de resistencia) es necesario un jugo con más de 8% de azúcar (el jugo de manzanas tiene entre 7 a 15% de azúcar.

MÉTODO ORLEÁNS

Se emplean tanques de 200 l, que se llenan con 70 l de una mezcla de frutas, verduras, semillas o granos. La nata que flota en la superficie proporciona protección a la flora del vinagre formada por bacterias acéticas.

El aporte de oxigeno tiene lugar a través de unas aberturas de 10-15 cm que se encuentran en la superficie. Se lleva acabo con una temperatura de al menos 20c.

La fermentación dura algunas semanas y se añaden de 10-15 l de frutas, verduras, semillas o granos a intervalos semanales.

REGULACIÓN DE LA FERMENTACIÓNETAPA ALCOHOLICA Siempre debe de estar a una temperatura ambiente 20-25ºc

Tomar lectura de CHON diariamente

Cuidar que el proceso siempre sea anaerobio ( sin presencia de oxigeno)

Tapar bien para evitar que la tapa sea abierta por la acción del co2

Parar la fermentación cuando la cantidad de carbohidratos allá disminuido a un valor mínimo.

ETAPA ACÉTICA La fermentación debe ser a una temperatura ambiente

20ºc.

Siempre debe de haber presencia de oxigeno pues la fermentación acética es una reacción de oxidación.

Revisar la temperatura periódicamente pues en el proceso de fermentación se aumenta la temperatura 2 o 3 ºC.

Añadir mas vino según se requiera.

Detener la fermentación cuando el pH sea menor a 1.

Se extrae el aceite esencial de la corteza el cual contiene de 25 a 40% de pectina en base seca

Se calienta a 95ºc Se inactivan la enzimas pectinoliticas Se lava varias veces para eliminar sustancias solubles y se

deshidrata. Se precipita en etanol se lavan y se secan.

FERMENTACION LACTICA

Las bacterias lacticas son un grupo heterogeneo de microrganismos anaerobios pero aerotolerantes que fermentan glucosa a acido lactico como unico o mayor producto.

·  Incluyen los generos: Lactobacillus, Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Sporolactobacillus y Bifidobacterium.

·        Son de distribucion abundante en la naturaleza

·      Derivan ATP de la fosforilacion a nivel de sustrato.     

Los lactobacillus, son bacterias que utilizan la fermentación láctica para obtener energía; estos organismos transforman la lactosa de la leche en glucosa y posteriormente en ácido láctico. Este proceso tiene importancia industrial ya que se utiliza en la fabricación de yogurt.

CONCEPTO DE FERMENTACIÓN LÁCTICA Se llama al proceso celular donde se utiliza glucosa para

obtener energía y donde el producto de desecho es el ácido láctico.

Este proceso lo realizan muchas bacterias (llamadas bacterias lácticas), algunos protozoos y ocurre en los tejidos animales, en ciertos protozoarios, hongos y bacterias.

Un ejemplo de este tipo de fermentación es la acidificación de la leche . Ciertas bacterias (lactobacilos), al desarrollarse utilizan la lactosa (azúcar de leche) como fuente de energía.

PROCESO El ácido láctico se produce mediante la fermentación láctica. En condiciones de ausencia de oxígeno (anaerobias), la

fermentación responde a la necesidad de la célula de generar la molécula de NAD+, que ha sido consumida en el proceso energético de la glucólisis.

En la glucólisis la célula transforma y oxida la glucosa en un compuesto de tres átomos de carbono, el ácido pirúvico, obteniendo dos moléculas de ATP; sin embargo, en este proceso se emplean dos moléculas de NAD+ que actúan como aceptores de electrones y pasan a la forma NADH.

Para que puedan tener lugar las reacciones de la glucólisis que producen energía es necesario restablecer el NAD+ por otra reacción. Los dos tipos de fermentación que se ilustran aquí son particularmente importantes ya que, sus subproductos –ácido láctico en el primer caso y etanol en el segundo-, son utilizados en la industria alimentaria.

La fermentación láctica también se verifica en el tejido muscular cuando, a causa de una intensa actividad motora, no se produce una aportación adecuada de oxígeno que permita el desarrollo de la respiración celular.

Cuando el ácido láctico se acumula en las células musculares produce síntomas asociados con la fatiga muscular. Algunas células, como los eritrocitos, carecen de mitocondrias de manera que se ven obligadas a obtener energía por medio de la fermentación láctica; por el contrario, el parénquima muere rápidamente ya que no fermenta, y su única fuente de energía es la respiración aeróbica.

APLICACIONESUn ejemplo de este tipo de fermentación es la acidificación de la

leche.

Ciertas bacterias (Lactobacillus, Streptococcus), al desarrollarse en la leche utilizan la lactosa (azúcar de leche) como fuente de energía.

La lactosa, al fermentar, produce energía que es aprovechada por las bacterias y el ácido láctico es eliminado. La coagulación de la leche (cuajada) resulta de la precipitación de las proteínas de la leche, y ocurre por el descenso de pH debido a la presencia de ácido láctico.

Este proceso es la base para la obtención del yogurt. El ácido láctico, dado que otorga acidez al medio, tiene excelentes propiedades conservantes de los alimentos

FERMENTACIÓN DE YOGHURT

El yoghurt se hace fermentando la leche con bacterias compatibles, principalmente Lactobacillus bulgaricus y Estreptococo thermophilus. El yoghurt fermentado fue inventado probablemente, por tribus balcánicas hace miles de años.

El yoghurt era solo un alimento de Europa Oriental hasta los años 1900s, cuándo el

biólogo Mechnikov creó la teoría de que esas bacterias lactobacillus del yoghurt eran

responsables de la longevidad de las personas de Bulgaria. La leche azucarada o lactosa son fermentadas por estas bacterias y se forma el ácido láctico el cual da origen a

la formación de la cuajada.

El ácido también restringe el crecimiento de bacterias que causan

descomposición del alimento. Durante la fermentación del yoghurt, se

generan algunos sabores, que le dan especial

característica.

yoghurt natural o de sabores de textura firme, requiere de una temperatura de envasado de aproximadamente 43 grados centígrados, y pasar por un proceso de fermentación en cámaras calientes a la temperatura de 43 grados para obtener el grado óptimo de acidez; este proceso puede llegar a durar aproximadamente cuatro horas. Una vez obtenida la acidez óptima, debe enfriarse el yoghurt hasta los 5 grados para detener la fermentación.

En los yoghurts batidos, los de textura cremosa, con o sin frutas, el proceso es diferente, en cuanto la fermentación se realiza en depósitos, previo al proceso de envasado, que se realiza en frío, por lo que no necesita de fermentación posterior. Las bacterias utilizan como fuente de energía la lactosa o azúcar de la leche, y liberan ácido láctico como producto de desecho; éste provoca un incremento de la acidez que hace a su vez que las proteínas de la leche precipiten, formando un gel.

Para muchos países en sus normativas, el yoghurt como tal solo puede contener St. thermophilus subsp. salivarius y Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus; si se agregan otras bacterias, algunas legislaciones, no permiten utilizar la denominación de yoghurt.

Si el yoghurt no se calienta hasta matar a las bacterias después de la fermentación, se vende bajo la denominación de «cultivo activo vivo» (o simplemente «vivo» en algunos países), que algunos consideran nutricionalmente superior. En España, los productores de yoghurt se dividían entre los que querían reservar la denominación yoghurt para el yoghurt vivo y los que deseaban introducir el yoghurt pasteurizado bajo esa etiqueta.

Debido a que las bacterias fermentan la lactosa contenida en la leche durante el proceso de elaboración del yoghurt, los individuos que presentan intolerancia a la lactosa pueden disfrutar del yoghurt sin verse afectados. Nutricionalmente, el yogurt es rico en proteínas procedentes de la leche.

FERMENTACIÓN DE LA LECHE Ciertas bacterias (Lactobacillus, Streptococcus), al

desarrollarse en la leche utilizan la lactosa (azúcar de leche) como fuente de energía. La lactosa, al fermentar, produce energía que es aprovechada por las bacterias y el ácido láctico es eliminado. La coagulación de la leche (cuajada) resulta de la precipitación de las proteínas de la leche, y ocurre por el descenso de pH debido a la presencia de ácido láctico. Este proceso es la base para la obtención del yoghurt. El ácido láctico, dado que otorga acidez al medio, tiene excelentes propiedades conservantes de los alimentos.

Ejemplos de esto último son el chucrut y el ensilado de granos para forraje.

Este tipo de queso está directamente relacionado con el queso más sencillo que existe que es el que se elabora añadiendo un agente acidificante a la leche (ácido clorhídrico, limón o vinagre) ya que la base es la misma pero en el caso del uso de las bacterias ácido lácticas se tiene la gran ventaja de que es la lactosa (azúcar de la leche) la que se metabólica produciendo un sabor, una textura y una digestibilidad muy superior que el producto obtenido por la simple acidificación.

Investigaciones médicas científicas han reveladolos efectos del alcohol y resulta que: Brandy+Hielo  = ¡daña el riñón!Tequila+Hielo   = ¡daña el hígado!Whisky+Hielo = ¡daña el corazón! Vodka+Hielo = ¡daña el cerebro! Al parecer el pin… hielo es el que daña todo.Y tan inofensivo que se ve el c... 

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