Fermentaciones 3º 24 Eneko PDF

FERMENTACIONES VOL 1 1  Índice Fermentaciones ❑ Definiciones ❑ Puntos críticos ❑ Herramientas de control ❑ Tipos de fermentación Salvaje/Cultivada Inoculada Láctica Hongos o Rhizopus o Aspergillus Oryzae SCOB...

FERMENTACIONES VOL 1 1  Índice Fermentaciones ❑ Definiciones ❑ Puntos críticos ❑ Herramientas de control ❑ Tipos de fermentación Salvaje/Cultivada Inoculada Láctica Hongos o Rhizopus o Aspergillus Oryzae SCOBY o MM o Kéfir o Kobucha 2 Definiciones 3 FERMENTACIONES - DEFINICIÓN Proceso bio-químico por el cual una sustancia orgánica se trasforma en otra ( generalmente mas simple) por la acción de un microorganismo externo. 4 FERMENTACIONES VS PODRIDO Cuando la victima de un asesinato muere y el cuerpo comienza a descomponerse, un medico forense se referiría a lo que esta sucediendo en la escena como una “putrefacción”. En cambio, un científico de comida trabajando con charcutería en el mismo estado de descomposición se referiría a ese proceso como “fermentación”. (comparando, por ejemplo, Lana and Zolla 2016, and Pittner et al. 2016: 422). Speth, John D. 2017 5 FERMENTACIONES VS PODRIDO CONTEXTO CULTURAL 6 FERMENTACIONES VS PODRIDO CONTEXTO CULTURAL 7 PODRIDO Procesos fermentativos que producen microorganismos dañinos para la salud. ❑ Aspergillus aeneous ❑ E.Colli ❑ Clostridium botulinum 8 Puntos críticos 9 PUNTOS CRITICOS // PH El pH (potencial de hidrógeno) es una medida de acidez o alcalinidad de una disolución en función de la concentración de iones de hidrógeno. 10 PUNTOS CRITICOS // SAL Ciertos grupos de microorganismos tienen una tolerancia mayor hacia las altas concentraciones de sal en el medio que otros, por tanto, se puede utilizar este factor como un factor selectivo durante el cultivo de cierto tipo de microorganismos en un rango de concentraciones de sal concreto. HALÓFILO HALOTOLERANTE 11 PUNTOS CRITICOS // TEMPERATURA ❑ Al incrementar la temperatura, el metabolismo de los microorganismo se vuelve más rápido (aumento del crecimiento microbiano). ❑ Al llegar a una temperatura máxima, las proteínas del microorganismo sufren cambios estructurales que provocan una parada metabólica, (muerte celular del microorganismo). 12  PUNTOS CRITICOS // TEMPERATURA Los microorganismos de interés gastronómico son mesófilos, cuya temperatura óptima de crecimiento en el rango de 20 a 45ºC. ❑Temperatura mínima de crecimiento (4ºC-20ºC) ❑Temperatura óptima de crecimiento (20ºC-45ºC) ❑Temperatura máxima de crecimiento (45ºC-60ºC) La temperatura afecta a las cualidades organolépticas del producto final. 13 PUNTOS CRITICOS // RH (HUMEDAD RELATIVA) ❑La humedad relativa (RH) influye directamente en la actividad (Aw) de los productos. Aumentando o disminuyendo la misma. ❑Todos los microorganismos tienen un alto requerimiento por agua, necesaria para su crecimiento y actividad. 14 PUNTOS CRITICOS // OXIGENO En función de la concentración de oxígeno en el medio, se darán las condiciones para que se desarrolle un tipo de microorganismo u otro. AERÓBICO FA C U LTAT I V O ANAERÓBICO 15 PUNTOS CRITICOS // TIEMPO El tiempo del periodo fermentativo guarda inversa relación con la temperatura. A mayor temperatura, se precisará de menos tiempos para concluir el ciclo fermentativo. 16 PUNTOS CRITICOS // PRODUCTO ❑ COMPOSICIÓN ( proteínas, hidratos, grasas, etc. ) ❑ ACTIVIDAD AGUA ( AW ) ❑ C A L I D A D D E L A M AT E R I A P R I M A 17 PUNTOS CRITICOS // HIGIENE Es fundamental las buenas prácticas higiénicas, tanto del personal, del producto, como de los utensilios y superficies de trabajo. ❑Agua y jabón ❑Alcohol ❑Papel absorbente ❑Guantes de nitrilo ❑Superficies no porosas ❑Balletas o trapos 18 Herramientas de control 19 HERRAMIENTAS DE CONTROL // REFRACTOMETRO ❑ ºbrix, %vol…. ❑ Temperatura +/-20ºC ❑ Modelos ❑ Abbe ❑ Portátiles ❑ Digitales ❑ De inmersión 20 HERRAMIENTAS DE CONTROL // PHMETRO 21 HERRAMIENTAS DE CONTROL // DENSIMETRO ❑Mide la densidad relativa de un líquido, tomando como punto de referencia el agua. ❑La densidad media es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. ❑ Densímetro alcoholimétrico de Gay- Lussac ❑ Sacarimetro ❑ Lactometro 22 HERRAMIENTAS DE CONTROL // AIRLOCKS ❑Fermentación anaeróbicas. ❑Favorece la salida de CO2. ❑Evita la entrada de O2 y elementos externos. 23 HERRAMIENTAS DE CONTROL // FERMENTADORAS ❑Control minucioso de temperatura. ❑Control minucioso de la humedad. ❑Control de la ventilación. ❑Favorecer las necesidades atmosféricas para la proliferación de hongos o bacterias inoculadas. 24 HERRAMIENTAS DE CONTROL // GUSTO, OLFATO ❑Acetona ❑Amoniaco ❑Gasolina 25 Tipos de fermentaciones 26 TIPO DE FERMENTACIONES// MIND MAP GENERAL 27 F. Salvajes 28 FERMENTACIONES SALVAJES ❑Todos los "starter" o inoculaciones comenzaron como fermentaciones espontáneas que fueron cultivando se en ambientes selectivos para cada microorganismo. ❑Dependiendo de cada producto tendrá microrganismos inherentes de cada fruta y/o producto. 29 FERMENTACIONES SALVAJES// ESPONTANEA Fermentación espontanea producida por los mismos microorganismos inherentes de los propios productos ya sean hongos o bacterias, controlando su crecimiento con ambientes selectivos , siendo las mas recurrentes: ❑ F E R M E N TA C I Ó N L Á C T I C A. ❑ F E R M E N TA C I Ó N A LC O H Ó L I C A. ❑ F E R M E N TA C I Ó N A C É T I C A. 30 FERMENTACIONES SALVAJES// AMBIENTES SELECTIVOS Selecciona el medio para el crecimiento óptimo de un solo tipo de microorganismo, tomando en cuenta los puntos críticos para el crecimiento de cada uno. El resultado de estos cultivos selectivos son cultivos puros. Ejemplos: ❑ Koji con ceniza. ❑ Lácticos con sal. ❑ Alcohol sin oxigeno. 31 FERMENTACIONES SALVAJES VS INOCULADAS Fermentación inoculada o cultivada es el crecimiento de microorganismos específicos añadidos a un substrato estéril, asegurándose del crecimiento de este microorganismo para una producción mas estandarizada. ❑ KOJ I – A S P E R G I L L U S O R Y Z A E. ❑ TEMPEH – RHIZOPUS ORYZAE. 32 FERMENTACIÓN LACTICA 33 FERMENTACIÓN LACTICA Proceso celular donde se utiliza glucosa para obtener energía, en el cual se oxida parcialmente la glucosa y donde el producto de desecho es el ácido láctico. Tradicionalmente utilizado en la elaboración principalmente de productos lácteos como el yogur, creme fraiche, cervezas de tipo lambic tanto como verduras y frutas como sauerkraut, kimchi o umeboshi. 34 FERMENTACIÓN LACTICA// BACTERIAS LACTICAS Lactobacillus, Streptococcus y Leuconostoc. Se subdividen en función de los productos resultantes de la fermentación: ❑ Las bacterias homolácticas (lactobacillus y streptococcus) producen ácido láctico como producto final ❑Las bacterias heterolácticas (leuconostoc) producen ácido láctico, etanol y CO2. 35 FERMENTACIÓN LACTICA// SALVAJE 36 FERMENTACIÓN LACTICA// SALVAJE 37  FERMENTACIÓN LACTICA// SALVAJE// NUKAZUKE SALVADO DE CEREALES + SAL + VEGETALES + CONDIMENTOS Principalmente bacterias lácticas. Matriz de fermentación rica en bacterias lácticas, se introducen vegetales enteros, previamente frotados con sal gorda, siguiendo la tradición japonesa; estos vegetales una vez son fermentados lácticamente, se retiran de la matriz o nuka, se lavan y se consumen. 39 FERMENTACIÓN LACTICA// INOCULADA ❑ S U E R O L Á C T E O : subproducto que se obtiene del cuajo de la leche, quesos o yogures. ❑ Encurtidos / pickles ❑ B A C T E R I A S LYO : bacterias de laboratorio para poder inocular directamente con microorganismos específicos. ❑ Yogur / Creme fraiche / Mantequilla / Buttermilk 40 FERMENTACIÓN LACTICA// INOCULADA 41 FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA 42 FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA Proceso biológico de fermentación en plena ausencia de aire (oxígeno - O2), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono (por regla general azúcares: como por ejemplo la glucosa, la fructosa, la sacarosa, sirve con cualquier sustancia que tenga la forma empírica de la glucosa, es decir, que sea una Hexosa). 43 FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA// LEVADURAS ❑ Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces fragilis, Torulaspora y Zymomonas mobilis. ❑ Hongos unicelulares presentes de forma natural en productos como frutas, cereales o verduras. ❑ Levaduras específicas para cada producto, sidra, vino blanco, tinto, cervezas, etc. ❑Levaduras comerciales. ❑Levaduras naturales modificadas. ❑Levaduras propias del producto. 44 FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA// SALVAJE EJEMPLO: ❑ TEPACHE ❑ VINO DE SAUCO ❑ ¿BRIX? ❑ ¿%VOL POTENCIAL? ❑ ¿CANTIDAD DE LEVADURAS? 45 FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA// FORMULACIÓN FORMULA BRIX: 1ºBRIX (ºbx) = +/- 1g Sacarosa en 100g de agua. FORMULA PARA SACAR EL %VOL POTENCIAL MEDIANTE BRIX: ❑ % vol = (0,6757 x ºBrix) - 2,0839 ❑ Ejemplo: con 24.2ºBx ❑ % vol = (0,6757 x 24,2º) - 2,0839= 16,35 – 2,0839 = 14,31 % vol FORMULA PARA CALCULAR EL % VOL POTENCIAL MEDIANTE DENSIMETRO ❑ (GO-GF) x 0,13125=% alcohol ❑ Ejemplo: (1055-1015) x 0,13125= 40 x 0,13125= 5,25 % (Lager) 46 FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA// MIND MAP 47 FERMENTACIÓN ACÉTICA 48 FERMENTACIÓN ACÉTICA ❑Resultado de la oxidación de un alcohol por bacterias acéticas en presencia de oxigeno, transformando el alcohol etílico en ácido acético. ❑Estas bacterias, a diferencia de las levaduras productoras de alcohol, requieren de oxigeno para su crecimiento y actividad. ❑Género de bacterias aeróbicas, Acetobacter aceti, Mycoderma aceti. ❑PH inicial de 5 - 6,5. ❑ Volumen mínimo de alcohol 5%. Recomendado 8%. Máximo 15% 49 FERMENTACIÓN ACÉTICA// ESPONTANEA 50 FERMENTACIÓN ACÉTICA FORMULADA 51 FERMENTACIÓN ACÉTICA/FORMULADA FORMULA PARA HACER UN VINAGRE FORMULA PARA HACER UN VINAGRE PARTIENDO DE UN ALCOHOL DE 96%VOL Y PARTIENDO DE UN ALCOHOL DE 40%VOL Y CON UN VOLUMEN FINAL DE 8%VOL CON UN VOLUMEN FINAL DE 8%VOL ALCOHÓLICO ALCOHÓLICO ❑ 1L ZUMO ❑ 1L ZUMO ❑ 23,4% DE VINAGRE MADRE SOBRE EL ZUMO ❑ 20% DE VINAGRE MADRE SOBRE EL ❑ 20% DE ALCOHOL DEL ZUMO + VINAGRE ZUMO (SOBRE EL TOTAL) ❑ 8% DE ALCOHOL DEL ZUMO + VINAGRE (SOBRE EL TOTAL) ❑ HAY QUE ENTENDER QUE UN VINAGRE EN BASE DE UN ALCOHOL DEL 40% TENDRÁ UN SABOR MÁS DILUIDO. PARAMETROS DE OXIDACIÓN ❑ 1 mes tapado con un lito ❑ +/-14 días con un oxigenador de pecera o parecido 52 FERMENTACIÓN ACÉTICA FORMULADA 53 FERMENTACIÓN FÚNGICA 54 FERMENTACIÓN FÚNGICA//PENICILLIUM ❑P. roqueforti, P. candidum, P. camemberti y P. nalgiovense. ❑Quesos camembert / Roquefort / Salami / Fuet ❑Presentes en la elaboración de productos como algunos tipos de quesos o embutidos. 55 FERMENTACIÓN FÚNGICA//PENICILLIUM ❑ Se desarrollan en la superficie de las matrices o en las partes de la matriz donde tengan oxigeno, aquí desarrollan en un principio el cuerpo vegetativo y posteriormente el cuerpo reproductivo, produciendo esporas. ❑ Se ve beneficiado su crecimiento con lactosa. 56 FERMENTACIÓN FÚNGICA//PENICILLIUM//SALVAJE ❑ Ambientes selectivos. ❑Ejemplo: Cuevas en donde el hongo está presente naturalmente. ❑Ejemplo: Roqueforti , desmintiendo el mito de las cuevas 57 FERMENTACIÓN FÚNGICA//RHIZOPUS ❑R. oligosporus, R. oryzae y R. raprima. ❑Tempeh / Bebidas alcohólicas ❑El tempeh es un conjunto de leguminosas pre- cocidas, aglomeradas por el micelio de un hongo del género Rhizopus. 58 FERMENTACIÓN FÚNGICA//RHIZOPUS Durante la fermentación la actividad de las amilasas, lipasas y proteasas, incrementan la biodisponibilidad de los nutrientes y su habilidad de utilizar muchos de los componentes como fuente de energía. Estos microorganismos son aerobios, halotolerantes y acidófilos. 59 FERMENTACIÓN FÚNGICA//INOCULADO//RHIZOPUS 60 FERMENTACIÓN FÚNGICA//ASPERGILLUS ORYZAE A. oryzae utiliza los carbohidratos y proteínas del sustrato para la producción de amilasas y proteasas, que luego seguirán una reacción enzimática que terminara convirtiendo los carbohidratos en azucares simples y las proteínas en aminoácidos. ❑ Salsa soja / Miso / Amasake / Sake / Jarabe de Arroz/ Vinagre de Arroz ❑ Hongo utilizado en la producción de koji. 61 FERMENTACIÓN FÚNGICA//INOCULADO//KOJI 62 FERMENTACIÓN FÚNGICA//INOCULADO//KOJI 63 FERMENTACIÓN FÚNGICA//KOJI Invasive growth of Aspergillus oryzae in rice koji and increase of nuclear number Mizuki Yasui , Ken Oda , Shunsuke Masuo , Shuji Hosoda , Takuya Katayama , Jun-ichi Maruyama , 1 2 1 1 3 3 Naoki Takaya and Norio Takeshita 1 1* 64 FERMENTACIÓN FÚNGICA//KOJI// AMILASA Y PROTEASA Figura 4. a) Temperatura y humedad de Set point (SP) en la producción de Koji. Fuente: Chutmanop et al., 2008. 65 APLICACIONES DEL KOJI// MISO Koji + H. Soja + Sal Dependiendo del tiempo y temperatura de maduración tendrá distintos nombres. 66 APLICACIONES DEL KOJI// MISO 67 APLICACIONES DEL KOJI//MISO 68 APLICACIONES DEL KOJI// SALSA DE SOJA ❑R E A C C I Ó N Aspergillus oryzae, Aspergillus sojae. E N Z I M ÁT I C A : ❑6 – 12 Meses – 40ºC Tº Koji (Soja + Trigo + A. oryzae) + Sal + Agua ❑S A L S A E S TÁ N D A R : ❑ 180 g Soja (koji) ❑ 180 g Trigo ❑ 165 g Sal 15% ❑ 575 g Agua 69 APLICACIONES DEL KOJI// SALSA DE PESCADO* 70 GARUM vs SALSA EN BASE KOJI ORIGEN: GARUM salsa de pescado fermentado de Origen fenicio y de posterior explotación romana. Realmente no hay una receta única que defina el Garum como un producto único sino que dependiendo del pescado y de los ingredientes añadidos se le daba un nombre u otro. Hoy en día definimos el Garum como salsa de pescado fermentada, generalmente en base a aplastar o triturar pequeños pescados azules sin eviscerar y con un porcentaje de sal que varia desde el 60% al 20%. 71 GARUM vs SALSA EN BASE KOJI PROCESO QUIMICO FISICO: El proceso de elaboración de un garum se basa en un proceso bioquímico de fermentación.(Redzepi & Zilber, 2018) afirman que este proceso es una combinación de autólisis y fermentación espontánea. El proceso de autólisis es llevado a cabo por enzimas presentes en el tracto intestinal del pescado. Estas enzimas catalizan la proteólisis de las proteínas y la lipólisis de los lípidos, creando metabolitos, aminoácidos y ácidos grasos respectivamente. (Du et al., 2019) investigaron los cambios en el tipo de bacterias desarrolladas durante la fermentación de una salsa tradicional china a base de pescado y sal. El estudio evidenció que, durante la fermentación, aumentó la concentración de aminoácidos libres, amino nitrógeno y nitrógeno soluble. Esto indica la hidrólisis de las proteínas del pescado. El proceso fermentativo espontáneo se da por una gran variedad de microorganismos halotolerantes que se desarrollan durante la producción del garum. 72 GARUM vs SALSA EN BASE KOJI 73 74 APLICACIONES DEL KOJI// AMAZAKE ❑Koji + Arroz ❑ Bebida dulce, levemente alcohólica, que es el primer paso del sake y del vinagre de arroz. ❑ Principalmente proceso enzimático de la amilasa. 75 APLICACIONES DEL KOJI// SAKE ❑Amasake + Levadura ❑Bebida alcohólica de la fermentación de la glucosa producida por la amilasa del koji y el arroz al vapor. 76 SAKE TRADICIONAL 77 SCOBY 78 SCOBY//DEFINICIÓN SY M B I O T I C C O L O NY O F B A C T E R I A A N D Y E AS T S Unión simbiótica de bacterias y levaduras, crean una determinada matriz en muchas casos de celulosa. 79 80 SCOBY// MASA MADRE Saccharomyces, Leuconostoc o Lactobacillus. ❑Matriz de almidón, agua y proteína. ❑La composición microbiológica de las masas madre es muy variable de unas a otras, tanto en especies microbiológicas como en proporción de levaduras y bacterias. ❑Esta configuración es determinante en el volumen, la textura, el sabor, los valores nutricionales y la vida útil del producto final. 81 SCOBY// MASA MADRE 82 SCOBY// KEFIR Lactobacillus, Leuconostoc, Saccharomyces, Acetobacter. ❑Fermentación del kéfir en una matriz láctea es una leche con etanol (1-2% vol/vol), CO2 y ácido láctico. Durante el proceso también sufren cambios las proteínas lácteas, cambiando la textura de la leche hacia una textura más parecida a la del yogur. ❑Matriz de proteínas, lípidos y azúcares, llamada kefirán. 83 SCOBY// KEFIR 84 SCOBY// KEFIR 85 SCOBY// TÍBICOS Lactobacillus, Leuconostoc, Saccharomyces, Acetobacter. Tíbicos también conocidos como kéfir de agua, son el resultado de la adaptación secuencial de un SCOBY a una matriz diferente, en este caso el SCOBY ya no crece en leche, sino que lo hace en matrices no lácteas. Existen muchos tipos de tíbicos, cada uno crece en una matriz determinada. 86 SCOBY// TÍBICOS 87 SCOBY// KOMBUCHA Acetobacter xylinum, Acetobacter aceti, Saccharomyces cerevisiae. Matriz de celulosa “Madre de kombucha”. Tradicionalmente de “Té negro”. 88 SCOBY// KOMBUCHA 89  10 12 0 2 4 6 8 19/06/2017 21/06/2017 23/06/2017 25/06/2017 27/06/2017 29/06/2017 01/07/2017 03/07/2017 Micrometría 05/07/2017 07/07/2017 09/07/2017 11/07/2017 13/07/2017 SCOBY// KOMBUCHA 2,2 2,4 2,5 2,7 2,8 3,1 2,3 2,6 2,9 3 19/06/2017 21/06/2017 23/06/2017 25/06/2017 27/06/2017 29/06/2017 pH 01/07/2017 03/07/2017 05/07/2017 07/07/2017 09/07/2017 11/07/2017 13/07/2017 12 14 16 18 10 2 4 6 8 0 Brix 90 SCOBY//KOMBUCHA Morfología general de las bacterias de la kombucha 91 92