Tema 5 - Producción Microbiana de Alimentos PDF

Tema 5 - Producción microbiana de alimentos 1. Alimentos producidos por microorganismos - Células microbianas: suplementos dietas y piensos. - Pan: fermentación más clásica. - Bebidas alcohólicas: grupo más grande junto con los derivados lácteos, más importantes en vol...

Tema 5 - Producción microbiana de alimentos 1. Alimentos producidos por microorganismos - Células microbianas: suplementos dietas y piensos. - Pan: fermentación más clásica. - Bebidas alcohólicas: grupo más grande junto con los derivados lácteos, más importantes en volumen de ventas. Ej.: vino, cerveza, sidra, destilados. - Derivados lácteos. Ej.: queso, yogur, mantequilla, kéfir. - Productos cárnicos fermentados: fermentados por bacterias del ácido láctico. Desde el punto de vista clásico la finalidad era bajar el pH (acidificando el medio) lo que evita el desarrollo de organismos alterantes y aumenta la vida útil del alimento; actualmente es generar variedad de los alimentos. Ej.: embutidos. - Vegetales fermentados: fermentación por bacterias ácido láctico con misma finalidad. Ej.: encurtidos, derivados de la soja, ensilado. 2. Pan Una de las fermentaciones más antiguas que existe. En Egipto (2575 a.C.) se produce el primer par fermentado, se observó que la masa del día anterior producía burbujas y aumentaba de volumen. Los microorganismos presentes en el grano comienzan la fermentación produciendo etanol (que se evapora) y CO2 que genera esponjosidad. En el S. XVII se elabora el pan propiamente dicho, se utilizaba la espuma de la cerveza cuyas levaduras al ser mezcladas con la harina, fermentaba la masa. En el año 1920 se empieza a producir la levadura Saccharomyces cerevisiae para elaborar pan (levadura de panadería). a. Tipos de fermentación. Son comunes a todo tipo de alimentos. - Espontánea: se llevan a cabo mediante los microorganismos asociados de forma natural al sustrato fermentable. - Dirigida: muy común; el microorganismo es comercial y se añade al sustrato. Es la fermentación mayoritaria en el pan. Existe una tendencia a volver a la fermentación espontánea: panes elaborados con masa madre (inóculo). La masa madre es obtenida previamente y preparada con harinas recién molidas (sin tratar para no eliminar microorganismos) en las que hay levaduras y bacterias ácido lácticas. Se deja fermentar multiplicándose el número de células, y se añade más harina para que sigan creciendo fermentando también la masa nueva. No existen diferencias nutricionales, pero la combinación de S. cerevisiae con las bacterias del ácido láctico, hace que se sinteticen productos metabólicos que mejoran el aroma del pan. 3. Producción de vino a. Bebidas alcohólicas En las diferentes bebidas alcohólicas solo cambia el sustrato fermentable de partida para llevar a cabo la fermentación. En el vino es el mosto de uva; en la sidra el mosto de manzana y en la cerveza el mosto de cebada. Las bebidas destiladas se obtienen destilando un compuesto alcohólico, no es un proceso microbiano pero las características organolépticas de las bebidas dependen del microorganismo utilizado en la fermentación inicial para obtener alcohol a partir de azúcares. b. Proceso general El vino es el producto obtenido por fermentación del zumo de uva. La reacción principal es: glucosa + 2 ADP + 2Pi → 2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP. Se transforman los azúcares presentes (glucosa y fructosa principalmente) en etanol y CO2. Es llevada a cabo mediante Saccharomyces. Si falla el producto, no hay calidad. Es la ruta principal pero no la única. Hay varias etapas, la etapa 1 es la ruta glucolítica y las etapas 2 y 3 son reacciones específicas. - Etapa I. Se trata de reacciones preparatorias, con el uso de 2 moléculas de ATP, Saccharomyces cataliza el paso de la glucosa la fructosa-1,6-di-P en 3 etapas, recogidas a continuación: - Etapa II. Se trata de una serie de reacciones en cadena, entre las cuales se encuentran una oxidación que le da nombre a la etapa. Parte del uso de la Fructosa-1,6-bi-P. Estos valores son para 2 moléculas de G3P.  - Etapa III. Se trata de una reducción que parte del uso del piruvato y que acabará formando etanol. Hay diversas tecnologías en función de la fermentación que se emplea: - Fermentación espontánea: la microbiota normal presente en el mosto es la encargada de fermentarlo. - Fermentación dirigida: adición de levaduras comerciales (LSA: levadura seca activa). Ambas tecnologías dan productos de calidad (tienen defensores y detractores), esta no depende del tipo de fermentación sino de las características del mosto, entre las que se encuentran la variedad de la uva, el grado de madurez y la situación geográfica del cultivo; pero también de las levaduras de fermentación. c. Características del sustrato. Composición del mosto El mosto es un excelente medio de cultivo, los microorganismos se desarrollan bien debido a la elevada concentración de nutrientes, siempre y cuando toleren bien el pH ácido (las levaduras lo toleran). Dentro de Vitis vinifera hay distintas cepas que dan lugar a distintas variedades de uva: - Uva roja: Cabernet-Sauvignon (tinto de Burdeos), Pinot-Noir (tinto Borgoña), garnacha, tempranillo. - Uva blanca: chardonnay, riesling (vinos alemanes), sylvaner (vinos alemanes), albariño (Norte de España)… - Otros: barbera (vinos Norte de Italia), freixa (vinos Norte de Italia), palomina (Jeréz). Está compuesto de hidratos de carbono (glucosa, fructosa, pectina…), sustancias nitrogenadas (proteínas, aminoácidos, aminas), ácidos orgánicos (tartárico, málico, cítrico…) y otros como compuestos minerales, vitaminas, taninos. Los ácidos orgánicos otorgan un pH de entre 3 y 3,5. A mayor madurez: ↓ [ácidos]; el cambio climático da lugar a problemas de sobremaduración de las uvas. d. Proceso i. Obtención del mosto En su conjunto, podemos determinar que se trata de un sustrato excelente para el desarrollo de los microorganismos, dado que estas sí toleran el pH ácido. Además, tradicionalmente el mosto es diferente dependiendo de la variedad de uva, el prensado de la uva se hace de manera diferente. - Vino blanco: se fermenta solo el zumo - Vino tinto: se fermenta el zumo, la piel, pepitas y rabillos. Esto hace que exista mayor presencia de taninos (polifenoles que se unen a proteínas y las precipitan) y antocianinas (pigmentos hidrosolubles de las cs vegetales que le dan el color púrpura, rojo o azulado) 1.- Estrujado/Prensado de la uva: es frecuente añadir enzimas pécticas producidas por los hongos del género Aspergillus. Las funciones de las enzimas pécticas son: - Degradación pectinas de paredes vegetales: facilita la extracción del mosto aumentando la cantidad obtenida (mayor rendimiento en el mosto). La cantidad de mosto que se puede extraer a partir de la uva está regulada, cantidades mayores irían en detrimento del producto. - Extracción terpenos ligados: son los compuestos precursores de los aromas (una de las características principales de la calidad del vino), se encuentran en forma de glucósidos (unidos a un azúcar) y han de ser hidrolizados por β-glucosidasas para dar las formas libres perceptibles por el olfato. - Aromas primarios: derivados de la variedad de uva (terpenos). Ej: linalol, cineol, anetol, eugenol. Confieren la diferenciación principal entre vinos. - Aromas secundarios: se producen por las levaduras durante la fermentación por otros tipos de reacciones. - Aromas terciarios: se desarrollan durante la crianza y envejecimiento. Son consecuencia de las reacciones químicas entre los componentes del vino, de la madera… - Favorece la filtración de los vinos: al extraer el mosto a partir de la uva, se extraen azúcares y muchas pectinas que si no son degradadas por las enzimas pécticas adquieren apariencia gelatinosa, por lo que al pasar por el filtro este se colmata y el vino no pasa. ii. Fermentación En el vino blanco se fermenta solo el zumo y en el vino tinto, se fermenta el zumo con la piel, pepitas y rabillos, dado que es donde se encuentran los taninos y antocianos que son lo que le dan el color. La fermentación consiste en varios pasos: 1.-Adición de metabisulfito potásico (K2S2O5), se añade lo más rápidamente posible y debe ser tolerado por las levaduras. Actúa como: - Antiséptico: evitando la proliferación de microorganismos alterantes (de fermentación). - Antioxidante: para evitar que el vino quede parduzco. 2.- Fermentación: espontánea o dirigida. iii. Clarificación y filtración. Último paso en los vinos jóvenes, sino pasa al siguiente. iv. Envejecimiento En barricas de roble; adicionalmente puede haber un envejecimiento en botella. Dependiendo de este tiempo se adquieren las denominaciones: “reserva” y “gran reserva”.  4. Fermentación espontánea Es llevada a cabo por microorganismos, por la microbiota presente en la uva/mosto, depende de la uva y del lugar del cultivo. Pueden ser levaduras o bacterias. Levaduras - Levaduras apiculadas: mayoritarias; células achatadas por los polos, con forma de limón. Ej: Kloeckera, Hanseniaspora, Candida. - Otras en menor proporción. Ej: Cryptococcus, Rhodotorula… - Saccharomyces: no aparece o aparece en muy baja proporción al comienzo de la fermentación, no viene de la uva. Hipótesis: se encuentran colonizando las bodegas y contaminan el tanque. - Si se comparan las cepas presentes en la bodega y la presentes en el vino al final de la fermentación, habitualmente son las mismas. - Durante los primeros años de una bodega, las fermentaciones espontáneas funcionan mal, empiezan pero no llegan a término probablemente por la falta de Saccharomyces. Se cree que llegan a la bodega por la llegada de insectos a los restos de azúcares del mosto, los cuales llevan adheridas a las patas este tipo de levaduras. Que lleguen en proporciones adecuadas al mosto depende de: - Condiciones climáticas, si llueve cerca de la vendimia se produce un lavado de las cs microbianas de la superficie de la uva y esta llega con menos carga microbiana. - Empleo de fungicidas, además de al hongo, afecta a las levaduras asociadas a la planta. No se debe fumigar en fechas cercanas a la vendimia. Bacterias - Ácido lácticas: en concreto las malolácticas que descarboxilan ácido málico dando ácido láctico. Ej: Lactobacillus, Oenococcus, Pediococcus. - Acéticas: no conviene que se desarrollen ya que oxidan el etanol a ácido acético que a niveles inadecuados da lugar a vinagre alterando el sabor (sus niveles no deben subir del 1%). Ej: Acetobacter y Gluconobacter. a. Proceso Para iniciar la fermentación se necesitan de 104-106 levaduras totales en los mostos, (posteriormente alcanzan las 108-109). La sucesión de especies se produce en función de la evolución de las características del mosto. 1º. Levaduras apiculadas / no Saccharomyces: comienzan la fermentación, son las primeras en desarrollarse. - Transforman los azúcares en etanol y CO2. - Se desarrollan hasta que se alcanza una graduación media de 5-6º (%) de etanol dado que son muy sensibles al mismo en comparación con Saccharomyces por lo que se mueren y desaparecen. Hay especies que pueden aguantar más. - Aunque desaparecen, su desarrollo es favorable dado que producen metabolitos secundarios relacionados con el aroma, y enzimas glucosidasas que hidrolizan los terpenos ligados a libres, responsables del aroma. - Su muerte también es favorable dado que si siguen desarrollándose pueden dar ácido acético y subir sus niveles por encima de límites aceptables. 2º. Saccharomyces (normalmente S. cerevisiae): sustituyen a las apiculadas tras su desaparición, dado que son cepas resistentes al etanol. - Transforman los azúcares restantes en etanol y CO2. - Es importante que agoten todos los azúcares del mosto dado que si no lo hacen, otros microorganismos indeseables presentes podrían desarrollarse y alterar el producto. - Dependiendo de la región pueden aparecer otras levaduras fermentativas como Zygosaccharomyces, Kluyveromyces. Levaduras perjudiciales: además de las especies fermentativas, en las fermentaciones espontáneas, pueden desarrollarse especies perjudiciales. - Levaduras acetificantes: transforman glucosa en ácido acético. - Levaduras oxidativas: oxidan etanol a acetaldehído que, a pesar de ser un componente del vino, si los niveles son demasiado elevados, afecta al producto. La calidad depende de las poblaciones microbianas que llegan al mosto. Debe ser un alto número en proporciones adecuadas y con ausencia de levaduras perjudiciales. En la práctica, el proceso falla con frecuencia por diferentes razones: - Años lluviosos: “uva lavada”, desciende la carga microbiana. - Empleo de fungicidas: mata a las levaduras, puede favorecer las perjudiciales. - Levaduras de bodega: pueden no haberse implantado las mejores cepas de Saccharomyces. La consecuencia es que la calidad de los vinos es muy variable, puede dar lugar a pérdidas económicas. La alternativa son las fermentaciones dirigidas.  5. Fermentación dirigida Como microorganismo se emplea un inóculo de una cepa de S. cerevisiae previamente seleccionada (criterios de calidad), que ha de ser capaz de desplazar a la microbiota endógena del mosto y conducir por sí sola la fermentación. La tecnología de producción es una tecnología utilizada desde hace 40 años en EEUU, Australia, Nueva Zelanda y Europa. El mosto utilizado es el mosto sulfitado, que tiene más cantidad de K2S2O5, lo que permite dominar más fácilmente a S. cerevisiae (debe ser resistente a las altas cantidades del mismo). Hay que añadir inóculo de la cepa seleccionada: ≈106 células/ml (siguiendo indicaciones del fabricante). Las ventajas es que tiene una calidad constante año tras año. Las desventajas son que las levaduras seleccionadas están a la venta por grandes multinacionales y confieren un carácter muy fuerte de aromas y otras características; se prescinde de las levaduras iniciales dependientes de la región y la uva. - Homogeinización cualitativa de los productos. - Pérdida de aromas o aromas típicos: - Aromas primarios (varietales). - Aromas secundarios (fermentación). La alternativa es el empleo de levaduras ecotípicas. Se trata de levaduras seleccionadas en cada una de las regiones vinícolas mediante un estudio de tipo ecológico de dónde se encuentran las cepas de S. cerevisiae autóctonas asociadas a las fermentaciones espontáneas de dicha región. Las ventajas son: - Se mantiene la tipicidad / diferencian el producto: para cada región hay varias cepas aisladas que proporcionan una tipicidad regional. - Se implantan mejor, están adaptadas a las condiciones de cada mosto. El problema es que se necesita de otra empresa productora que cultive y prepare dichas levaduras para que estén disponibles en el momento de iniciar el cultivo lo que conlleva precios elevados (no producción en masa como en estándares multinacionales). a. Características de interés en una levadura seleccionada. Sea tanto la extendida como la ecotípica, tiene que ser seleccionada mediante varios criterios: - Dominancia: que la cepa desplace a la microbiota autóctona y sea capaz de dirigir la fermentación. - Alta velocidad fermentativa: tasa de crecimiento de la cepa, que se desarrolle lo más rápidamente posible para desplazar por competencia la microbiota endógena. - Resistencia a K2S2O5: a las concentraciones que se aplican al mosto. - Tolerancia al etanol: para asegurar la fermentación de todo el azúcar sin verse inhibida por las concentraciones de este compuesto. - Carácter killer: 3 fenotipos; son virus presentes en el citoplasma de S. cerevisiae antes denominados VLPs (virus like peptides/particles) pero ahora se consideran virus propiamente dichos. Pertenecen a la familia Totiviridae y presentan un ARN de doble cadena (dsARN) y se pueden clasificar en: - K+ R+: cepas productoras de toxinas killer (mata a otras cepas de esta especie que son sensibles a la toxina) y resistentes a ellas. - K-R-: no productoras y sensibles. - K-R+: no productoras pero sí resistentes a la toxina de las que las producen. Las cepas más interesantes son las productoras y resistentes, de no ser posible se utilizarían las K-R+. Por ello, el carácter killer es un carácter de competencia. Este carácter se activa en un intervalo de pH restringido, si un vino fuera de él, la toxina no tiene efecto. - Baja producción de SH2: todas producen algo, da mal olor (huevos podridos) alterando las características organolépticas. Se deben seleccionar las que lo producen menos. - Producción de enzimas: - Pectinasas: compuestas de moléculas de ácido glucorónico unidas por enlaces glucosídicos, con secuencias metilo. Se añaden para extraer el mosto de la uva (degradan paredes) y para facilitar la filtración (las pectinas se unen a los filtros y los colmatan). Además, al añadirlas al medio al degradar pectinas favorecen la liberación/extracción de los precursores de los aromas. Tipos: - Pectin metil esterasas: liberan grupos metilo. - Poligalacturonasas (endo- o exo-): hidrolizan el enlace glucosídico. Si las levaduras utilizadas sintetizan poligalacturonasas, se reduce la cantidad de enzimas a añadir: En S. cerevisiae, el genoma tiene un gen PGU1 que produce estas enzimas. En cepas silvestres hay un bajo nivel de expresión por lo que no elimina la adición externa de enzima, pero se crearon cepas recombinantes que sobreexpresan este gen produciendo más enzimas de forma constitutiva (prácticamente no hace falta añadir las enzimas externamente). El uso de estas cepas está muy regulado, en Europa no se puede utilizar pero, por ejemplo en EEUU, sí. - Glucosidasas: hidrolizan los terpenos ligados (sin olor) liberando terpenos libres responsables de los aromas varietales. Cuanta mayor producción de estas enzimas, mayor potencial aromático del producto. - Producción de aromas secundarios / fermentativos: producidos por las cepas y dependientes de las mismas. Ej: alcoholes superiores y ésteres.  - Floculación: para retirar las células al final de la fermentación, evitando centrifugación u otras técnicas de clarificación. Sedimentan espontáneamente en el medio por peso. Los agregados se forman por glicoproteínas de superficie de células floculantes, que se unen al manano de las paredes de células adyacentes. Muy interesante siempre que esté regulado, no pueden flocular una vez añadidas en el medio, se irían al fondo del tanque consumiendo solo los nutrientes del fondo desaprovechando los de la superficie. Regulado de manera natural, la glucosa actúa como un inhibidor, las glicoproteínas se unen a ellas permitiendo células libres. Cuando la glucosa se acaba en el medio empiezan a flocular. b. Tipos de fermentaciones dirigidas - Fermentaciones dirigidas con Saccharomyces cerevisiae: cepa resistente al etanol, consume todo el azúcar. - Desventajas: - Homogeinización cualitativa de los productos (solución: ecotípicas). - Pérdida de aromas o aromas típicos: aromas primarios (varietales) y aromas secundarios (fermentación). - Solución: fermentaciones dirigidas con levaduras Saccharomyces-no S. cereivisiae. - Fermentaciones dirigidas con levaduras Saccharomyces-no S. cerevisiae: simula las fermentaciones espontáneas. Son combinaciones que ya existen en preparados comerciales. Saccharomyces cerevisiae – Torulaspora delbrueckii y Saccharomyces cerevisiae – Metschnikowia pulcherrima. La tecnología de fermentación todavía no está establecida con el método correcto. Inoculación secuencial, se inocula S. cerevisiae cuando se alcanzan proporciones de etanol 6% en diferentes proporciones. 6. Fermentación maloláctica (2º fermentación) Es llevada a cabo por bacterias malolácticas que descarboxilan el ácido málico para dar ácido láctico y CO2 subiendo ligeramente el pH. Los géneros implicados son Lactobacillus, Oenococcus, Pediococcus. - Se utiliza para corregir la excesiva acidez de los vinos (pH: 3-3,5) debida al ácido málico. - Método biológico alternativo al químico. - Se emplea en vinos tintos (suelen tener demasiada acidez) pero solo excepcionalmente en blancos (Ej. ribeiro). - Aporta estabilidad biológica, es un medio mucho más hostil para microorganismos indeseados dado que los restos de nutrientes que quedaban en el vino ya fueron consumidos por las bacterias malolácticas. - Mejora las características organolépticas: cambia el sabor agresivo del ácido málico (manzanas verdes) por uno más suave al paladar como el láctico; y proporcionan glucosidasas que transformar los terpenos ligados en libres potenciando el perfil aromático de los vinos. - En vinos con acidez ya correcta, esta fermentación es una alteración para el producto por lo que se debe filtrar para eliminar estos microorganismos que se encuentran naturalmente presentes en el vino. 7. Derivados lácteos Tanto el yogur como el queso, en realidad son métodos de conservación de la leche (se utilizaba para aumentar la vida útil de la leche mediante su fermentación), aunque hoy en día se utiliza para obtener variedades de productos a. Yogur Conservas de la leche producida por su acidificación debida al desarrollo de las bacterias ácido-lácticas que consumen la lactosa y acidifican el pH produciendo un medio hostil para microorganismos alterantes. Se obtiene la cuajada láctica. Los microorganismos implicados son: - Lactobacillus bulgaricus (Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus). - Streptococcus thermophilus (Streptococcussalivarius ssp. Thermophilus). La Tª óptima del estreptococo es de 40ºC y la del lactobacilo, 45ºC. La fermentación ocurre a 42-45ºC. A pesar de las diferentes temperaturas óptimas durante la fermentación se mantiene el equilibrio entre ambas cepas. La asociación da lugar a un efecto sinérgico favorable: - El crecimiento conjunto es más rápido que el de los cultivos puros por separado - La producción de ácido láctico, compuestos aromáticos y polisacáridos es también más rápida. El efecto sinérgico ocurre porque: - El lactobacilo libera péptidos y aminoácidos que son utilizados por el estreptococo - El estreptococo produce compuestos (ácido fórmico, CO2, ácido pirúvico) que estimulan el crecimiento del lactobacilo i. Tecnología de fermentación Para ambos tipos; la leche se enriquece en extracto seco mediante la adición de leche en polvo o mediante evaporación. La leche se calienta para destruir los microorganismos patógenos o indeseables. - Yogur firme - Calentamiento a 42-45ºC + adición de las bacterias (al 2%) + se envasa en recipientes individuales y se incuba a la temperatura mencionada. - Para yogures aromatizados, los aromas se añaden antes de la fermentación. - Yogur batido  - Calentamiento de la leche en un tanque a 42-45ºC + adición de las bacterias. - La fermentación tiene lugar en el tanque (hasta ácido láctico = 1%): se bate y se envasa. - Yogur con frutas: la mitad del azúcar antes de la fermentación, el resto al final con la fruta ii. Características de las cepas seleccionadas para el yogur - Rápida acidificación - Resistencia a bacteriófagos - Producción de polisacáridos - Propiedades probióticas b. Queso Conservas de la leche obtenidas por coagulación, desuerado y acidificación de la cuajada. La metodología general es variable según el tipo de queso. 1. Preparación de la leche.Tipos: a. Cruda: quesos de mayor calidad porque están activos los microorganismos naturales presentes en la leche y sus enzimas, lo que le da características particulares al queso. Cuando se elabora de este modo tiene que indicarse en la etiqueta por el pequeño riesgo de algún microorganismo patógeno, pasan controles muy exhaustivos por lo que el riesgo es mínimo (aunque no nulo). b. Pasteurizada: lo más frecuente, se elimina el riesgo. Se prefieren suaves para tratar de mantener algunos microorganismos viables o sus enzimas para que intervengan en el proceso de elaboración. Se pueden añadir aditivos: Β - carotenos (colorantes), bacterias ácido lácticas (si van a intervenir en el proceso). 2. Coagulación de la leche. Tres tipos. a. Láctica: se debe a las bacterias del ácido láctico como Lactococcus lactis, L. cremoris. Se transforma la lactosa en ácido láctico bajando el pH. Si el pH alcanza el punto isoeléctrico la proteína mayoritaria de la leche (caseína). Da lugar a una cuajada poco compacta y frágil (cuajada del yogur). b. Enzimática: se añade quimosina (proteasa aislada del estómago de los terneros lechales u obtenida por expresión heteróloga) o reninas microbianas. La caseína se encuentra formando micelas (estables y solubles en la leche) que son cortadas por la quimosina específicamente exponiendo la parte hidrofóbica de la caseína precipitándola (se desestabiliza). En presencia de calcio, la caseína desestabilizada forma un gel de paracasinato cálcico (cuajada). Esta cuajada si la dejas en el tiempo va expulsando el suero y se va compactando (proceso conocido como sinéresis; la cuajada láctica también la tiene pero es menos frecuente y no se compacta tan rápido) dando una cuajada más consistente que la láctica. c. Mixta: hay quesos que se elaboran con una de las cuajadas, pero la mayoría con ambas (cuajadas mixtas). 3. Cortado de la cuajada. 4. Calentamiento: en algunos quesos se calienta para favorecer más la expulsión del suero dando cuajadas más compactas. 5. Salado de la cuajada. 6. Incorporación de microorganismos específicos: van a intervenir en la maduración. Ej: esporas de hongos. 7. Prensado: en algunos la cuajada con los microorganismos desarrollados o paralelamente a su desarrollo se prensa para eliminar restos del suero y compactar aún más el queso. 8. Maduración: excepto los comercializados como frescos. Se introduce en cámaras con temperatura y humedad controlada. Se siguen desarrollando microorganismos y las enzimas producidas por estos (lipasas y proteasas) ejercen su acción. Degradan proteínas, CH y grasas. Esto permite que el queso adquiera las características organolépticas adecuadas. a. Degradación controlada: evitar un exceso, la rancidez ya se consideraría alteración. i. Principale tipos de quesos - Quesos frescos: solamente fermentación láctica. Ej: Mascarpone Ricotta, Cottage… - Quesos de pasta blanda: de cuajada mayoritariamente láctica pero también puede intervenir la enzimática. Dos tipos: - De corteza lavada. Ejemplo: Livarot, Munster, Pont-l'Eveque ➡️ - De corteza florida. Ejemplos: Camembert, Brie… Elaboración del camembert Se realiza una cuajada mixta y después de salar la cuajada se inocula esa superficie con esporas del hongo Penicillium camemberti y se somete a maduración. - Quesos de pasta azul: de cuajada mixta. Ejemplos: Stilton, Roquefort. Elaboración - Junto con las bacterias lácticas (streptococcus mesófilos + Leuconostoc) se adicionan esporas del hongo Penicillium roqueforti. - El desarrollo de Leuconostoc (bacteria láctica heterofermentativa que produce CO2) da lugar a fisuras en la cuajada en las que se desarrolla el hongo colonizando todo el interior del queso.  - Además, la cuajada se perfora para facilitar la entrada de oxígeno ya que P. roqueforti es aerobio Rutas homofermetativa y heterofermentativa de las bacterias lácticas. Protocolo de producción de queso de pasta azul 8. Alimentos obtenidos mediante “fermentación de precisión” Problemas generados por la agricultura y la ganadería intensivas - Sostenibilidad - Agricultura y ganadería industrial: Producen entre un 14-51% de las emisiones de gases con efecto invernadero (más que todo el sector del transporte). - La ganadería industrial es además responsable de problemas medioambientales concretos y urgentes: - Deforestación (80% a nivel mundial, 91% del Amazonas) - Pérdida de biodiversidad - Uso de grandes cantidades de agua y contaminación del agua - Desertificación - Eutrofización - Eficiencia - En el momento actual: - El 77% del suelo agrícola se usa para alimentar animales destinados a la producción de carne, pero esta carne solo representa el 30% de la proteína y el 18% de las calorías que comen las personas. - La agricultura consume el 30% del agua potable y contamina las reservas subterráneas de agua (purines) - En 2050 - La demanda de carne será el doble que en la actualidad. No es posible alimentar a todo el planeta de esta forma - Salud - El 70% de los antibióticos que se consumen van destinados a los animales de granja con el consecuente riesgo: incrementar las superbacterias resistentes a antibióticos - Según los expertos, en 2050 las bacterias resistentes a antibióticos causarán 10 millones de muertes anuales - El 75% de las enfermedades contagiosas son de origen zoonótico  a. ¿Qué se entiende por “fermentación de precisión”? Son fermentaciones que permiten obtener proteínas concretas de organismos superiores (animales o plantas), así como otros ingredientes, mediante microorganismos (levaduras u hongos). Esta tecnología puede dar lugar a una reducción tanto de la ganadería como la agricultura intensivas, lo que se considera muy positivo dado el gran impacto (anteriormente descrito) que tienen sobre el medio ambiente y el cambio climático. Entre estas proteínas destacan las proteínas del huevo (ovoalbúmina) y las de la leche (caseínas), entre otras. Las proteínas resultantes son idénticas a las proteínas animales producidas convencionalmente y pueden ser utilizadas para comercializarlas como proteína en polvo o para hacer leche, queso. b. ¿En qué consiste? La expresión heteróloga del gen que codifica la proteína deseada en un microorganismo hospedador (levaduras u hongos). Se realiza el cultivo del microorganismo recombinante a gran escala para conseguir la proteína de interés. c. Producción de ovoalbúmina. La clara de huevo de gallina en polvo es un ingrediente de uso muy extendido en la industria alimentaria, porque la ovoalbúmina es una proteína de muy alta calidad y con una textura también muy apreciada. El consumo durante el año 2020 fue de 1.6 millones de toneladas de proteínas de huevo en todo el mundo. El grupo Future Sustainable Food Systems de la Universidad de Helsinki (Finlandia), junto al Centro de Investigación Técnica VTT, produjeron clara de huevo sin necesidad de huevos de gallina. Lo consiguieron produciendo ovoalbúmina utilizando una cepa recombinante del hongo Trichoderma reesei que expresa esta proteína. Every Company la produce a partir de una levadura d. Producción de proteínas de leche. Más complicado; la leche de vaca tiene cientos de proteínas diferentes de las cuales las más abundantes son: - Cuatro tipos de caseínas (80 %): ⍺s1-caseína, ⍺s2-caseína, ℬ-caseína y k-caseína. - Proteínas de suero (16%): ⍺ -lactalbumina y ℬ-lactoglobulina Las caseínas están fosforiladas y/o glicosiladas. Las caseínas están ensambladas en estructuras proteicas supramoleculares llamadas “micelas”. Muchas de estas proteínas se han expresado de forma heteróloga en Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae y Pichia pastoris. La mayoría de los estudios se han llevado a cabo hace 10-30 años y con objetivos académicos, no de producción. Uno de los retos es con los avances científicos en expresión heteróloga optimizar los procesos para producción industrial. La startup Perfectday ha producido la primera proteína de leche de vaca por fermentación. Comercializa leche y queso. En marzo de 2020 la FDA la reconoció como segura acreditándola con la designación GRAS. Proveg/Formo también fabrica caseína obtenida por fermentación. Se espera la aprobación para vender los quesos que fabrican con esta caseína. En el futuro se esperan grandes avances en los próximos años con estas y otras proteínas. Los problemas a solventar son la optimización de la producción (rentabilidad); comercialización (nuevos alimentos que deben ser aprobados para su consumo; por ejemplo, la actual legislación europea que no permitiría su comercialización en el territorio europeo) y aceptación social.