Métodos de Conservación, Vitaminas y Enzimas PDF
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Facultad de Estudios Superiores Zaragoza
José Óscar González Moreno
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This document discusses methods of food preservation, including the role of vitamins and enzymes in maintaining the quality of foods, medicines, and personal care products. It covers modern applications in various industries. The document also describes the functions, deficiencies, and sources of different vitamins and enzymes.
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Facultad de Estudios Superiores Zaragoza Química Farmacéutico Biológica Microbiologia General I Asesor; José Óscar González Moreno METODOS DE CONSERVACI0N, VITAMINAS Y ENZIMAS MICROBIANASEquipo 7. Miguel Sánchez Edith Olmedo Ra...
Facultad de Estudios Superiores Zaragoza Química Farmacéutico Biológica Microbiologia General I Asesor; José Óscar González Moreno METODOS DE CONSERVACI0N, VITAMINAS Y ENZIMAS MICROBIANASEquipo 7. Miguel Sánchez Edith Olmedo Rangel Maria Jose Ramírez Elizarraras Miguel Angel IMPORTANCIA Y APLICACIONES MODERNAS Métodos de Enzimas Vitaminas conservación METODOS DE CONSERVACION Estabilidad y Seguridad y Calidad del Reducción de Costos y Eficacia: Producto: Residuos: Mantener la estabilidad de estos compuestos Los métodos de Su conservación ayuda a garantiza que los conservación permiten mantener su efectividad y evitar su degradación. productos, desde almacenar productos por Asegura que los productos alimentos hasta períodos más largos sin que las contienen cumplan medicamentos, sean que pierdan efectividad, su función nutricional o seguros para el consumo lo cual reduce costos terapéutica. y no pierdan sus logísticos y evita propiedades desperdicios. beneficiosas. APLICACIONES Industria Alimentaria Fortificación y Suplementación Mejoras en Fermentación y Procesamiento de Alimentos Prolongación de la Vida Útil de Productos Nutracéuticos APLICACIONES Industria Farmacéutica Formulación de Medicamentos y Suplementos de Liberación Controlada Conservación de Vacunas y Terapias Basadas en Enzimas APLICACIONES Cosmética y Productos para el Cuidado Personal Enriquecimiento de Productos Cosmetológicos Conservación de Enzimas y Vitamina C en Cosméticos Naturales APLICACIONES Agricultura y Producción Animal Suplementación en Alimentos para Animales Biocontrol de Plagas y Salud de las Plantas ENZIMAS Función de las Enzimas en la Conservación Las enzimas actúan como métodos de conservación al regular procesos bioquímicos en los alimentos. Su inactivación por calor o frío detiene reacciones que pueden causar deterioro y proliferación bacteriana. La inmovilización de enzimas permite su reutilización y mejora su estabilidad, prolongando la vida útil de los productos sin afectar sus propiedades nutricionales y sensoriales. APLICACIONES MODERNAS 1 Conservación de Nutrientes: Las enzimas pueden ayudar a conservar vitaminas y otros componentes nutricionales de los alimentos durante su procesamiento. 2Mejoramiento de la Calidad: Las enzimas se utilizan para mejorar la textura y el sabor de los alimentos, lo que puede aumentar su aceptación y, por ende, su valor en el mercado. 3 Eficiencia en el Uso de Materias Primas: Las enzimas permiten un uso más eficiente de las materias primas, contribuyendo a una producción más sostenible y reduciendo el desperdicio de recursos. Esto es fundamental en un contexto de creciente demanda de alimentos. APLICACIONES MODERNAS 4 Producción de Alimentos Especiales: Las enzimas también se emplean para eliminar compuestos antinutricionales, producir alimentos bajos en calorías, y en la síntesis de edulcorantes y otros compuestos valiosos. 5Diseño y Modificación de Enzimas: La ingeniería de proteínas permite crear enzimas adaptadas a necesidades específicas del proceso de producción, mejorando su estabilidad y especificidad. 6 Producción a Gran Escala: Gracias a la ingeniería genética, se ha logrado producir enzimas como la quimosina recombinante en grandes cantidades, lo que facilita su uso en la industria alimentaria. VITAMINAS La conservación de vitaminas ayuda a preservar su actividad biológica Las vitaminas son sensibles a las condiciones de procesamiento. Factores que afectan su conservación: condiciones químicas o la protección de polímeros La conservación de su eficacia es crucial ya que mantienen la salud, mejoran la calidad nutricional y hay mayor aprovechamiento de productos. APLICACIONES MODERNAS 1 2 3 En la industria En la industria En la investigación alimentaria es crucial farmacéutica las científica es esencial para mantener su vitaminas producidas por para estudios contenido nutricional microorganismos o microbiológicos y durante el extraídas de ellos farmacológicos. procesamiento y requieren métodos de almacenamiento conservación que aseguren su eficacia en las formulaciones medicinales. VITAMINAS ¿QUÉ SON? Son nutrientes esenciales para el metabolismo del organismo y en el mantenimiento de diversos procesos fisiológicos vitales para todas las células activas. Desempeñan funciones variadas como apoyar el sistema inmunológico, actuan como coenzimas en procesos metabólicos y antioxidantes, entre otros. ¿QUÉ CONSECUENCIAS PUEDEN TENER? Deficiencia: Puede provocar anémia, alteraciones en la visión, problemas de coagulación, problemas oseos, entre otros. Exceso: Especialmente de las vitaminas liposolubles pueden llevar a efectos tóxicos ya que se almacenan en el hígado y tejidos grasos y no se eliminan fácilmente. CLASIFICACIÓN Vitaminas hidrosolubles: Son solubles en agua. Vitaminas liposolubles: Capacidad limitada de Son solubles en disolventes almacenamiento. orgánicos y aceites, pero insolubles Algunas son sintetizadas en la flora en agua. intestinal. Su estructura tiene dobles enlaces Actúan como coenzimas (excepto la susceptibles a oxidación. vitamina C) y suelen encontrarse Se almacenan en el tejido adiposo. juntas en alimentos vegetales. Susceptibles a la lixiviación. Funciones Deficiencias VITAMINA A Ceguera nocturna, Importante función en la visión. xeroftalmia, y disminución de Mantenimiento de la piel la inmunidad. y los tejidos sanos. Crecimiento celular. Para el sistema inmune o de defensas. Microorganismos que lo Importante en la producen reproducción. Dunaliella salina Blakeslea trispora Rhodotorula spp. y Phaffia rhodozyma Fuente de obtención Saccharomyces cerevisiae En su forma activa en alimentos de origen animal, como (genéticamente aceite de hígado de pescado, pescados como sardinas y modificada) atún, yema de huevo, mariscos en general y lácteos enteros. En vegetales como precursores en los carotenoides Funciones Deficiencias VITAMINA K Hemorragias, problemas Coagulación sanguínea Salud osea FILOQUINONA de coagulación. Salud cardiovascular Sistema nervioso Piel Microorganismos que lo producen Escherichia coli Bacteroides fragilis Lactococcus lactis Propionibacteriun Fuente de obtención freudenreichii Hortalizas de hoja verde, como la col, la espinaca, las Bacillus subtilis hojas de nabos, la col rizada, la acelga, las hojas de Lactobacillus sp. mostaza, el perejil, la lechuga romana y la lechuga de hoja verde, coles de Bruselas, el brócoli, la coliflor y el repollo. Funciones Deficiencias VITAMINA D Calcificación de las estructuras oseas CALCIFEROL Raquitismo, osteomalacia Precursor de hormona Ayuda a absorber el calcio del tracto intestinal Ayuda a reabsorber Microorganismos que lo fosfato en el túbulo producen renal Algunas microalgas (Chlorella) Spirulina Saccharomyces cerevisiae Fuente de obtención Clostridium perfringens. Los pescados grasos, como la trucha, el salmón, el atún y la caballa, así como los aceites de hígado de pescado, y lacteos. El cuerpo produce la vitamina D cuando la piel se expone directamente al sol. Funciones Deficiencias VITAMINA E Neuropatía, debilidad Antioxidante TOCOFEROL muscular Sistema inmunitario Formación de globulos rojos Vasos sanguíneos Piel Microorganismos que lo Cabello producen Microalgas (Chlorella y Dunaliella) Cianobacterias Fuente de obtención Escherichia coli Nueces (como las almendras, el maní y las avellanas). (modificada) Semillas (como las semillas de girasol). Hortalizas de hoja verde (como las espinacas y el brócoli). Cereales fortificados para el desayuno, jugos de frutas, margarinas y productos para untar enriquecidos. Funciones Deficiencias VITAMINA B1 Son un tipo específico de Conversión de carbohidratos en glucosa TIAMINA cofactor que siempre son Regula el canal Cl- orgánicas, generalmente derivadas de vitaminas Coenzima del piruvato y alfa-cetoglutarato deshidrogenasa y trnscelotasa. Microorganismos que lo Fortalece el sistema producen inmunológico Bacillus subtilis Aspergillus Níger Saccharomyces cerevisiae Candida utilis Fuente de obtención Saccharomyces Se encuentra en muchos alimentos de origen animal y carlsbergensis vegetal, entre ellos la carne de cerdo, res, hígado y Saccharomyces vísceras, huevos, pescado, cereales integrales, germen pastorianus de trigo, legumbres y arvejas, nueces y semillas, y levadura de cerveza Funciones Deficiencias VITAMINA B2 Coenzima en FAD y FMN Inflamación de la boca y Grupo prostetico de RIBOFLAVINA garganta, dermatitis. flavoproteinas Mantenimiento de la piel y las membranas mucosas normales Síntesis de cisteína Microorganismos que lo Reducción del cansancio producen y la fatiga Eremothecium ashbyii Clostridium butirixum Ashbya gossypii Saccharomyces cerevisiae Fuente de obtención Oospora lactosa Se encuentra en muchos alimentos, entre ellos Eremothecium ashbyii productos lácteos, huevos, hortalizas de hoja verde, Clostridium carnes magras, vísceras, legumbres, nueces, cereales acetobutylicum fortificados, pan y otros productos a base de cereales, Candida flareri levadura de cerveza Funciones Deficiencias Ayuda a convertir los VITAMINA B3 Pelagra (dermatitis, diarrea, alimentos en energía NIACINA demencia). Contribuye al funcionamiento del aparato digestivo, la piel y los nervios Ayuda al funcionamiento de Microorganismos que lo enzimas Puede ayudar a disminuir el producen colesterol en la sangre Propionibacterium Aumenta el estado de freudenreichii alerta, la capacidad de Lactubacillus plantarum concentración y la memoria Saccharomyces Fuente de obtención Favorece la producción de cerevisiae las hormonas sexuales Carnes, pescados, Spirulina Participa en la reparación granos integrales. del ADN Funciones Deficiencias VITAMINA B5 Puede provocar cansancio, Metabolismo Producción de hormonas ÁCIDO inquietud, irritabilidad, dolores de cabeza, depresión, Protección celular PANGOTÉNICO trastornos digestivos, Regeneración celular adormecimiento de las manos Hidratación y calambres musculares Barrera cutánea respiración celular Absorción de humedad Microorganismos que lo producen Lactobacillus plantarum Propionibacterium Fuente de obtención freudenreichii Proteínas de origen animal, aguacate, brócoli, col y Bacillus subtilis otras verduras en la familia del repollo, huevos, Saccharomyces legumbres y lentejas, leche, champiñones, vísceras. cerevisiae Spirulina Funciones Deficiencias VITAMINA B6 Formación normal de glóbulos rojos PRIRIDOXINA Anemia, depresión, Síntesis de cisteína confusión. Regulación de la actividad hormonal Metabolismo de proteínas y glucógeno Coenzima en la transaminación Microorganismos que lo y descarboxilación de aminoácidos y glucógeno producen fosforilasa. Escherichia coli Algunas bacterias lácticas como Fuente de obtención Lactobacillus acidophilus La vitamina B6 se encuentra en algunos alimentos, como levadura seca, hígado y otras vísceras, cereales integrales, pescado, legumbres, atún y salmón, platano, nueces, carne de res y de cerdo, y carne de aves Funciones Deficiencias VITAMINA B7 Dermatitis, caída del cabello, Controla nivel de azúcar en sngre BIOTINA/H conjuntivitis, problemas Ayuda a utilizar el ácido neurológicos, y problemas de fólico coordinación muscular. Función en la regulación del ciclo celular Coenzima en la Microorganismos que lo carboxilación de la producen gluconeogénesis y la Bacterias intestinales tales síntesis de ácido graso como: Bacteroides fragilis Bifidobacterium bifidum Fuente de obtención Escherichia coli Se encuentra en una variedad de alimentos, entre los Lactobacillus plantarum cuales destacan hígado y riñones, huevos (yema), Propionibacterium nueces y semillas, legumbres, pescado, granos freudenreichii integrales y vegetales. Funciones Deficiencias VITAMINA B9 Coenzima en la transferencia se ÁCIDO FÓLICO Anemia megaloblástica, fragmentos de carbono defectos en el tubo neural. Ayuda a prevenir manifestaciones congénitas y la anemia Forma células sanguíneas Microorganismos que lo en la médula ósea producen Niveles normales de Lactobacillus casei honocisteína Propionibacterium freudenreichii. Bifidobacterium spp. Fuente de obtención Escherichia coli Hígado de res, verduras de hojas verdes, como la Bacteroides fragilis espinaca, las acelgas y las hojas verdes de mostaza, frutas y jugos de cítricos como la naranja y el mango, legumbres como los guisantes, los frijoles secos y la soja, y frutos secos, como las pipas de girasol o los cacahuates Funciones Deficiencias VITAMINA B12 Son un tipo específico de Coenzima en la transferencia de COBALAMINA cofactor que siempre son fragmentos de un carbono orgánicas, generalmente Importante en el derivadas de vitaminas metabolismo de ácido fólico Mantenimiento del sistema Microorganismos que lo nervioso central producen Ayuda a la formación de Streptomyces olivaceus globulos rojos en sangre. Bacillus megatherium Streptomyces fradiae Butyribacterium rettgeri Fuente de obtención Klebsiella pneumoniae Una enzima es una proteína que funciona como un Micromonospora sp. Propionibacterium catalizador biológico, acelerando reacciones freudenreichii bioquímicas sin consumirse en el proceso. Además, es Propionibacterium shermanii altamente específica en su función. Pseudomonas denitrificans Funciones Deficiencias VITAMINA C Antioxidante Escorbuto (sangrado de Coenzima en la ÁCIDO ASCÓRBICO encías, debilidad) hidroxilación de prolina y lisina Descompone proteínas Ayuda para la conversión de triptófano en niacina Microorganismos que lo Aumenta la absorción de producen hierro Acetobacter suboxydans Chlorella pyrenoidosa Fuente de obtención Candida norvegensis Las frutas y verduras que contienen más vitamina C son cítricos, pimientos, kiwi, fresas, frambuesas, moras, arándanos, mango, papaya, piña, sandía o melón, espinacas, brócoli, repollo morado, perejil, tomates, pimientos rojos y patatas horneadas. También se puede encontrar en alimentos de origen animal como el hígado de ternera, res, pollo o cerdo, ostras crudas, hueva de bacalao y leche de cabra y de vaca. ENZIMAS Coenzima Enzima Apoezima y cofactor Son un tipo específico de Una enzima es una Una apoenzima es la parte cofactor que siempre son proteína que orgánicas, generalmente proteica de una enzima que, junto funciona como un derivadas de vitaminas con un cofactor (que no es de catalizador naturaleza proteica), forma una biológico, enzima activa. Sin el cofactor, la acelerando Aloenzima reacciones apoenzima por sí sola no tiene actividad catalítica. Son variantes de una bioquímicas sin enzima que se producen consumirse en el a partir de diferentes proceso. Además, alelos del mismo gen. es altamente Aunque pueden tener específica en su ligeras diferencias función. estructurales, catalizan la misma reacción. Grupo hemo Isoenzima Grupo prostetico Las Un grupo prostético es isoenzimas una parte no son enzimas aminoacídica de una que catalizan proteína, formando la misma parte de las reacción, pero heteroproteínas o tienen proteínas conjugadas. diferentes La parte proteica se estructuras y llama apoproteína, funciones mientras que las Es el grupo prostético según el proteínas compuestas de la hemoglobina, tejido o etapa solo de aminoácidos se proteína encargada del del conocen como transporte de oxígeno y desarrollo. holoproteínas. dióxido de carbono. Modelo llave-cerradura El modelo llave-cerradura, propuesto por Emil Fisher en 1894, describe la interacción entre una enzima y su sustrato. Según este modelo, el sitio activo de la enzima es una estructura rígida, similar a una cerradura, y el sustrato tiene una forma específica, como una llave, que encaja perfectamente en ese sitio. Este concepto explica la alta especificidad entre la enzima y el sustrato, ya que solo un sustrato con la forma adecuada puede interactuar con el sitio activo de la enzima y generar una reacción. Modelo inducción-acción enzima El modelo de ajuste inducido explica que el sitio activo de una enzima puede cambiar de forma para adaptarse al sustrato, como un guante que se ajusta a la mano. Este cambio es posible porque la enzima es flexible y puede acomodar al sustrato. A diferencia del modelo de llave y cerradura, este modelo también considera que las enzimas pueden modificar su forma al interactuar con el sustrato. Tirosinasas METODOS DE CONSERVACION MECANISMO DE ALIMENTOS MICROORGANISMOS ACCIÓN CONSERVADOS COMBATIDOS Disminuyen la Escherichia coli, REFRIGERACIÓN temperatura, lo cual Salmonella sp. y Listeria Y CONGELACIÓN Carnes, pescados, ralentiza el crecimiento de monocytogenes y hongos productos lácteos, frutas y microorganismos y las que necesitan verduras. reacciones enzimáticas. temperaturas superiores a 4 °C para crecer. MECANISMO DE ALIMENTOS MICROORGANISMOS ACCIÓN CONSERVADOS COMBATIDOS Elimina la mayor parte del DESHIDRATACIÓN agua del alimento, Frutas secas, Inhibe el crecimiento de reduciendo la actividad de carnes curadas, bacterias, levaduras y agua (aw) necesaria para mohos, como Aspergillus, el crecimiento de granos, especias que necesitan altos niveles microorganismos y leche en polvo. de humedad para desarrollarse. MECANISMO DE ALIMENTOS MICROORGANISMOS ACCIÓN CONSERVADOS COMBATIDOS Los alimentos se sellan en Destruye bacterias envases herméticos y termorresistentes como luego se someten a Clostridium botulinum Sopas, vegetales ENLATADO Y temperaturas elevadas (causante del botulismo) y ESTERILIZACIÓN TÉRMICA enlatados, carnes, frutas y para destruir patógenos y reduce el riesgo de otros salsas. enzimas. Este proceso patógenos, como elimina los Escherichia coli y microorganismos e impide Salmonella sp. su reentrada. MECANISMO DE ALIMENTOS MICROORGANISMOS ACCIÓN CONSERVADOS COMBATIDOS Los microorganismos Yogur, kéfir, Inhibe bacterias beneficiosos (como patógenas y levaduras FERMENTACIÓN bacterias y levaduras) chucrut, como Listeria convierten los azúcares en kimchi, y ácidos o alcohol, creando monocytogenes, un ambiente ácido o encurtidos. Salmonella sp. y alcohólico que inhibe a los Staphylococcus aureus, patógenos. que no sobreviven en ambientes ácidos. MECANISMO DE ALIMENTOS MICROORGANISMOS ACCIÓN CONSERVADOS COMBATIDOS La sal reduce la actividad Carnes curadas Inhibe Escherichia coli, de agua, mientras que el (jamón, tocino), SALAZÓN Y Salmonella sp., humo aporta compuestos pescados (salmón AHUMADO antimicrobianos (como el Clostridium botulinum, y ahumado) y fenol) que inhiben el mohos. La alta salinidad crecimiento microbiano. algunos quesos. dificulta el desarrollo de bacterias halofóbicas. MECANISMO DE ALIMENTOS MICROORGANISMOS ACCIÓN CONSERVADOS COMBATIDOS Los conservantes actúan Jugos, bebidas Controla hongos y USO DE CONSERVANTES como agentes antimicrobianos. Los carbonatadas, levaduras, como NATURALES Y QUÍMICOS antioxidantes, como el salsas y Saccharomyces cerevisiae, ácido ascórbico, productos de así como bacterias, previenen la oxidación, incluyendo Listeria panadería. mientras que otros (como monocytogenes y el benzoato de sodio) Escherichia coli. inhiben el crecimiento bacteriano y fúngico. MECANISMO DE ALIMENTOS MICROORGANISMOS ACCIÓN CONSERVADOS COMBATIDOS Calienta los alimentos Leche, jugos, Destruye bacterias a temperaturas PASTEURIZACIÓN patógenas como controladas por cerveza y otros Salmonella, Listeria periodos breves para productos monocytogenes, y eliminar patógenos líquidos. Mycobacterium sin alterar tuberculosis en leche significativamente las cruda. características del producto. MECANISMO DE ALIMENTOS MICROORGANISMOS ACCIÓN CONSERVADOS COMBATIDOS Elimina el oxígeno o Inhibe bacterias aeróbicas ENVASADO AL VACÍO Y Carnes frescas, quesos, reduce los niveles de como Pseudomonas y ATMÓSFERAS frutas frescas y productos MODIFICADAS oxígeno en el envase, hongos, aunque no es limitando el crecimiento de de panadería. eficaz contra bacterias microorganismos anaerobias (como aerobios. Clostridium botulinum) si no se combina con refrigeración. MECANISMO DE ALIMENTOS MICROORGANISMOS ACCIÓN CONSERVADOS COMBATIDOS Congela el alimento y Inhibe el crecimiento de LIOFILIZACIÓN (SECADO Café microorganismos al luego elimina el agua POR CONGELACIÓN) instantáneo, reducir el contenido de mediante sublimación (paso directo de hielo a frutas, vegetales, agua; los mohos y vapor), reduciendo la comidas para bacterias necesitan actividad de agua sin expediciones. humedad para dañar las estructuras desarrollarse. celulares. MECANISMO DE ALIMENTOS MICROORGANISMOS ACCIÓN CONSERVADOS COMBATIDOS Vegetales como El vinagre (ácido acético) Escherichia coli, pepinillos, cebollas y EN VINAGRE se utiliza para reducir el Salmonella y Listeria zanahorias. pH del alimento a niveles Frutas como limones, monocytogenes. entre 3 y 4. Esto crea un mangos y uvas. previene el desarrollo de ambiente ácido que inhibe Algunos productos de Clostridium botulinum, una el crecimiento de la origen animal, como bacteria anaerobia mayoría de los huevos en escabeche y productora de toxinas. microorganismos ciertos pescados. inhibe el crecimiento de patógenos y de deterioro. hongos y levaduras que pueden causar deterioro o contaminación. REFERENCIAS 1. Baduí S. Química de los Alimentos. 4.ª ed. Pearson; 2006. 2. Cambero Rodríguez MI, Fernández Álvarez L, García Sanz ML, Hierro Paredes E, Ordóñez Pereda JA, Selgas Cortecero MD. Tecnologías Alimentarias. Volumen 2: Procesos de Conservación. 1.ª ed. Madrid: Editorial Síntesis; 2019. 3. Case CL, Funke BR, Tortora GJ. Introducción a la Microbiología. 9.ª ed. Buenos Aires: Editorial Panamericana; 2007. 4. ANEP. Modelos de acción enzimática [Internet]. Uruguay Educa; [consultado 31 oct 2024]. 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