Fermentación de alimentos | No. 144 | 2020 (2023)

Fermentación de alimentos | No. 144 | 2020 (1)

Algunas particularidades en los procesos para el consumo de productos, pueden ayudar en la recuperación de la flora intestinal, aliviar problemas digestivos o bien, reducir síntomas del síndrome del intestino irritable”.

Dr. José Octavio Rodiles López,

Dr. Rafael Zamora Vega,

QFB. UMSNH. Michoacán, México.

La fermentación es un proceso de conservación de alimentos de tipo biológico, que se ha usado desde principios de la civilización. Cabe señalar que la fermentación es un proceso exclusivamente anaerobio, es decir, se realiza en ausencia de oxígeno.

La fermentación es realizada por ciertos microorganismos, donde se utiliza un sustrato y produce un determinado metabolito con interés industrial. Por ejemplo, ciertas levaduras usan azúcares para producir etanol, alcohol etílico, y con ello se elaboran las llamadas bebidas alcohólicas como el vino y la cerveza.

La fermentación es un proceso de conservación, pero también es un sistema que permite desarrollar alimentos distintos en propiedades sensoriales y nutritivas con respecto a sus materias primas, por ejemplo: pan, quesos, yogures, embutidos, etc.

Los procesos físicos como la pasteurización, el secado, la liofilización, entre otros, se basan en la destrucción de los microorganismos patógenos por la acción de la temperatura o disminución del agua. Por otro lado, la fermentación usa microorganismos que evitan el crecimiento de otros microorganismos, razón por la cual se le considera un proceso de tipo biológico.

Los sustratos para los microorganismos pueden ser carbohidratos, proteínas o lípidos. Así mismo, cada tipo de fermentación es producida por un tipo específico de microorganismo, y éstos pueden ser bacterias, hongos o levaduras.

Hoy se sabe que las enzimas de los microorganismos son las que desarrollan el proceso de fermentación. Es importante señalar que una enzima es un tipo de proteína con capacidad catalítica que acelera y dirige las reacciones químicas en los seres vivos. De hecho, en ciertas industrias ya no usan microorganismos, sino únicamente las enzimas para generar dicha fermentación. La enzima llamada zimasa es la responsable de la fermentación alcohólica. Sin embargo, en la industria de la cerveza y el vino, se siguen usando los microorganismos porque éstos aportan cierto sabor característico al producto final por otros metabolitos.

También existen fermentaciones no deseadas generando deterioro de los alimentos. Por ejemplo, ciertas bacterias atacan a las proteínas de la carne y generan su putrefacción; también la degradación de las grasas de pescados genera sabores rancios. El proceso de fermentación es un procedimiento anaerobio, que en alimentos con un pH mayor a 4.5 pueden presentar el crecimiento de la bacteria Clostridium botulinum, generadora del botulismo, por tanto, se debe garantizar la eliminación de dicho microorganismo. Los embutidos incluyen en su formulación los nitratos y nitritos que evitan el crecimiento de dicho microorganismo.

La fermentación industrial se realiza en equipos que son llamados biorreactores. La producción puede ser en lotes o de manera continua. Los equipos industriales que manejan sistemas continuos son llamados quimiostatos.

Los procesos en lote contemplan la curva de crecimiento microbiano. Esta curva presenta 4 etapas: 1) fase de latencia, los microorganismos no crecen y se adaptan al medio de cultivo; 2) fase exponencial, se presenta un crecimiento geométrico, es decir, un microorganismo genera dos, dos generan cuatro y así sucesivamente; 3) fase estacionaria, deja de haber un crecimiento geométrico y donde la división celular disminuye, ya sea por falta de algún nutriente, o por la generación de algún metabolito que inhibe su crecimiento; y 4) la fase de muerte, en donde las células empiezan a morir y ya no hay crecimiento celular. Por ello, los procesos en lotes son mucho más económicos.

Por otro lado, en los procesos continuos siempre se mantiene una fase exponencial y se aumenta considerablemente la productividad. Los biorreactores fermentativos trabajan bajo condiciones controladas tales como: temperatura, pH, ausencia de oxígeno y un medio de cultivo óptimo para el microorganismo.

Se dice que las fermentaciones pueden ser homo o heterofermentativas. En las primeras solo se produce un metabolito, y en las segundas varios metabolitos. Químicamente hablando, existen diferentes tipos de fermentación, siendo las principales la alcohólica, la láctica, la butírica, la butanodiólica, y la propiónica. Estas pueden ser homo o heterofermentativas que dependen del tipo de microorganismo. Algunos autores señalan que existe la fermentación acética, pero estrictamente no es una fermentación, ya que se realiza en presencia de oxígeno, donde ciertos microorganismos utilizan el etanol de la fermentación alcohólica para generar vinagre, este es el caso del vino que genera vinagre, pero se necesita obligadamente de oxígeno.

Fermentación alcohólica

Se lleva a cabo fundamentalmente por levaduras del género Saccharomyces donde el sustrato principal son carbohidratos simples, que son transformados para producir etanol y dióxido de carbono gaseoso. La glucosa u otros azúcares son degradados a piruvato donde se realiza la fermentación.

Las bebidas alcohólicas se clasifican en tres grupos: fermentadas, destiladas, y licores. Las bebidas fermentadas provienen de la descomposición de los azúcares de vegetales, ya sea granos o frutas. Las bebidas destiladas provienen de una bebida fermentada que es posteriormente destilada. La destilación es un proceso químico donde se evapora el alcohol y después es concentrado por enfriamiento. Por otro lado, las bebidas tipo licor se obtienen cuando un fruto o flor es sumergido en un alcohol destilado y se extraen ciertas sustancias que darán el sabor específico a dicho licor.

Algunas bebidas fermentadas como el vino, provienen de la fermentación etanólica del mosto de uvas; la cerveza que proviene de cereales como la cebada, el centeno y el trigo; el saque del arroz, el pulque del agave y la sidra de la manzana. Por otro lado, las bebidas destiladas se obtienen por la volatilización de una bebida fermentada, así el tequila proviene de la destilación del pulque de plantas de agave; el vodka de granos; el brandy y el coñac del vino; el whisky de la malta de cereales; el ron de la caña de azúcar; etc.

En general las bebidas fermentadas, contienen menor cantidad de alcohol que las bebidas destiladas. Esto es porque durante la fermentación, se producen metabolitos que inhiben el crecimiento del microorganismo con concentraciones mayores al 20% de alcohol, también inhiben al microorganismo. Cabe señalar que las bebidas destiladas no usan microorganismos y son productos exclusivos de un equipo de destilación, llamados anteriormente como alambiques, y ahora como destiladores. Existe una gran variedad de equipos de destilación que varían en formas y costos.

El pan es un alimento con fermentación alcohólica, pero el etanol se evapora durante la cocción del pan, donde el dióxido de carbono gaseoso CO2, genera el esponjado de este.

Fermentación láctica

El piruvato es degradado a ácido láctico. El ácido láctico tiene un sabor suave y reduce el pH de los alimentos, genera alimentos ligeramente ácidos. Las bacterias que usan esta ruta metabólica son llamadas bacterias acido lácticas (BAL), y también pueden realizarla ciertos hongos y protozoarios. Hoy en día, las bacterias lácticas se consideran probióticos.

La fermentación láctica incluye el uso de salmueras, que son alimentos sumergidos en una solución de agua y sal contenidos en un envase tapado, donde se dejan reposar por un determinado tiempo. El envase cerrado genera una ausencia de oxígeno y permite la fermentación. Los tiempos de almacenamiento van desde unos días hasta varios meses. Por otro lado, también existen los encurtidos, donde además de la sal y el agua, se usa vinagre. El vinagre es una solución de ácido acético en agua, normalmente al 5%.

El uso de sal evita el crecimiento de microorganismos ajenos a la fermentación. Las concentraciones son muy variables y dependerán de cada alimento. Por ejemplo, se usa 5% en aceitunas y pepinillos, y hasta 20% en ajos y chiles en escabeche. Ejemplos de estos alimentos de origen vegetal son las aceitunas, pepinillos, col agria, miso, salsas de soya, tofu, salsa tabasco, chiles en escabeche, etc. En productos animales se incluyen los procesos de curado y ahumado.

El curado es un proceso de conservación y sazonado de alimentos, mediante la combinación de sal, azúcar, nitratos y nitritos. Durante el curado se realizan reacciones fermentativas de degradación de proteínas y lípidos que generan sabores especiales. La sal se usa para evitar el desarrollo de microorganismos patógenos, el azúcar favorece el desarrollo de microorganismos lácticos, los nitratos y nitritos tienen actividad antimicrobiana, principalmente contra Clostridium botulinum, que ayudan a desarrollar un color rojo o rosado en el producto terminado, además aportan sabor. La controversia actual con los alimentos curados es referente a su alto contenido de sal y nitratos, ya que estos últimos podrían generar cáncer.

El ahumado, es someter un alimento al humo generado por la combustión de ciertas maderas. Se usan diferentes maderas para generar un sabor específico. El humo tiene actividad antimicrobiana, que evita la oxidación de grasas.

Los embutidos son piezas de carne picada y condimentada con hierbas aromáticas y diferentes especias. Esto se introduce en la piel de tripas de cerdo, proceso llamado embutido, y posteriormente curadas. Los condimentos son muy variados y depende de país a país y de región a región, ejemplos son chorizos, longanizas, salamis, jamón serrano, etc.

La fermentación de la leche por acción de las BAL, se inicia a partir de la lactosa y genera piruvato, posteriormente ácido láctico. Se incluyen alimentos como mantequillas agrias, yogures y quesos.

El yogurt es una leche fermentada con consistencia semilíquida, generado por la acción de bacterias lácticas. El kéfir es un tipo de yogurt con fermentación láctica y alcohólica.

Los quesos se pueden hacer por dos métodos, usando una enzima, renina o por disminución del pH por acidez. Así mismo, primero se obtienen los llamados quesos frescos, que se generan por la renina o por pH, y después estos quesos pueden ser almacenados para generar los llamados quesos madurados. Los quesos madurados pueden ser añadidos con ciertos microorganismos y tener fermentaciones posteriores, así generar sabores muy específicos como el Provolone, Gouda, Cheddar, Camembert y Roquefort.

Definitivamente la fermentación es un proceso muy antiguo de conservación, que ha generado una gran variedad de productos y muchas veces son representativos de una región, ya que pueden llegar a tener una denominación de origen, siendo un ejemplo el tequila.

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Author: Aracelis Kilback

Last Updated: 02/19/2023

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