domingo, 25 de septiembre de 2016

La microbiología en la alimentacion

LA MICROBIOLOGÍA EN LA ALIMENTACIÓN







Justificación

Según el Convenio sobre Diversidad Biológica de 1992, la biotecnología podría definirse como "toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos"

Por su pequeño tamaño los microorganismos resultan muy útiles, esto facilita el rápido transporte de nutrientes al interior de la célula y permite, por consiguiente, una elevada tasa metabólica. Así, la tasa de producción de proteína en las levaduras es varios órdenes de magnitud superior que en la planta de soja, que, a su vez, es 10 veces más alta que en el ganado. Esta velocidad de biosíntesis microbiana extremadamente alta permite que algunos microorganismos se reproduzcan en tan solo 20 minutos (Escherichia coli). Los ambientes capaces de albergar vida microbiana son muy variados. Se han encontrado especies que viven a temperaturas comprendidas entre el punto de congelación del agua y el punto de ebullición, en agua salada y dulce, en presencia y en ausencia de aire. Algunos han desarrollado ciclos de vida que incluyen una fase de latencia en respuesta a la falta de nutrientes: en forma de esporas permanecen inactivos durante años hasta que el medio ambiente, más favorable, permita el desarrollo de las células. Los microorganismos se hallan capacitados para acometer una extensa gama de reacciones metabólicas y adaptarse así a muchas fuentes de nutrición. Versatilidad que hace posible el que las fermentaciones industriales se basen en nutrientes baratos.

Un microorganismo de uso industrial debe producir la sustancia de interés; debe estar disponible en cultivo puro; debe ser genéticamente estable y debe crecer en cultivos a gran escala. Otra característica importante es que el microorganismo industrial crezca rápidamente y produzca el producto deseado en un corto período de tiempo. El microorganismo debe también crecer en un relativamente barato medio de cultivo disponible en grandes cantidades. Además, un microorganismo industrial no debe ser patógeno para el hombre o para los animales o plantas. Otro requisito importante es la facilidad de separar las células microbianas del medio de cultivo; la centrifugación es dificultosa o cara a gran escala. Los microorganismos industriales más favorables para esto son aquellos de mayor tamaño celular (hongos filamentosos, levaduras y bacterias filamentosas) ya que estas células sedimentan más fácilmente que las bacterias unicelulares e incluso son más fáciles de filtrar.

Los microorganismos que sintetizan productos útiles para el hombre representan, como máximo, unos pocos centenares de especies de entre las más de 100000 descritas en la Naturaleza. Los pocos que se han encontrado con utilidad industrial son apreciados por elaborar alguna sustancia que no se puede obtener de manera fácil o barata por otros métodos.Su uso, se debe a que los microorganismos, al realizar procesos de fermentación, liberan moléculas orgánicas al medio donde se desarrollan, algunas de las cuales tienen utilidad para el hombre; es el caso del ácido láctico (fermentación láctica) y el alcohol etílico y CO2 (fermentación alcohólica).
Los microorganismos que realizan fermentación láctica ( bacterias y algunos hongos) son utilizados industrialmente para la obtención del queso y otros productos lácteos; los que realizan fermentación alcohólica (levaduras) son utilizados para la obtención del vino, cerveza y otras bebidas alcohólicas.
Los peincipales microorganismos usados en la industria alimenticia son:

1.- Levaduras

Las levaduras se vienen utilizando desde hace miles de años para la fabricación de pan y bebidas alcohólicas. La levadura que sin duda fué la primera y aún hoy en día sigue siendo la más utilizada por el hombre es Saccharomyces cerevisiae de la que se emplean diferentes cepas para la fabricación de cerveza, vino, sake, pan y alcoholes industriales. Se basan en la acción de levaduras (hongos unicelulares) sobre materiales ricos en glucosa. Estas levaduras degradan la glucosa a alcohol etílico, liberando CO2. Esta degradación proporciona a las levaduras energía (los 2 ATP de la glucosilis)
Fabricación del vino
El vino es un producto que se obtiene de la fermentación alcohólica del zumo de uva, realizada por levaduras (Sacharomyces ellipsoideus) que están en la superficie de las uvas.
Kluyveromyces fragilises una especie fermentadora de la lactosa que se explota en pequeña escala para la producción de alcohol a partir del suero de la leche. 
Yarrowia lipolytica es una fuente industrial de ácido cítrico. Trichosporum cutaneum desempeña un importante papel en los sistemas de digestión aeróbica de aguas residuales debido a su enorme capacidad de oxidación de compuestos orgánicos, incluídos algunos que son tóxicos para otras levaduras y hongos, como los derivados fenólicos

2-Hongos filamentosos

Los hongos son la base de muchas fermentaciones como la combinación de soja, habichuelas, arroz y cebada que dan lugar a los alimentos orientales miso, shoyu y tempeh. Los hongos son también la fuente de muchos enzimas comerciales (amilasas, proteasas, pectinasas), ácidos orgánicos (cítrico, láctico), antibióticos (penicilina), quesos especiales (Camembert, Roquefort) y, evidentemente, de las setas.

3-Bacterias

Cabe destacar las bacterias Clostridium acetobutylicum que puede fermentar los azúcares originando acetona y butanol. Las bacterias del ácido láctico incluyen, entre otras, las especies de los géneros Streptococcus y Lactobacillus que producen yogur.




La elaboración del queso y otros productos lácteos, como yogurth, cuajada y requesón, se debe fundamentalmente a las bacterias lácticas (Lactobacillus, Streptococus y Leuconostoc) , que se desarrollan en la leche. Hidrolizan el azúcar de la leche, la lactosa, en glucosa; por fermentación, la glucosa se degrada liberando energía (los 2 ATP de la glucolisis) y como
producto final se obtiene ácido láctico. Las técnicas de fabricación del queso y de las leches fermentadas son muy antiguas y se cree que nacieron como un medio de conservar la leche, ya que el ácido láctico actúa como un conservante natural, evitando, por el pH ácido que origina en la leche, que se desarrollen en ella microorganismos patógenos.
Corynebacterium glutamicum es una importante fuente industrial de lisina (aminoácido)

Otros procesos microbiológicos
También la elaboración de la mantequilla es, en parte, un proceso microbiológico. En su caso, es necesario un agriado inicial, causado por los llamados estreptococos de la leche, para poder separarse después la grasa de la mantequilla durante el batido. Además, estos microorganismos crean pequeñas cantidades de acetoína, una sustancia que se oxida de forma espontánea a diástilo, el compuesto responsable del aroma y sabor de la mantequilla. En algunos países, es costumbre que la leche experimente un proceso mixto de fermentación a base de bacterias lácticas y levaduras y se forme un producto lácteo agrio, pero con contenido en alcohol, como es el caso de kéfir y el kumis, un lácteo elaborado con leche de yegua, que constituía parte importante de la dieta de algunos pueblos guerreros nómadas de Eurasia.Pero las bacterias del ácido láctico no solo pueden desarrollarse en sustratos como la leche. La fermentación láctica también puede ocurrir sobre materiales vegetales. Es el caso de la elaboración de col fermentada ácida o de algunos tipos de aceitunas y encurtidos agrios.
Formación de alimentos exóticos
Mas exótica y lejana resulta la elaboración de la salsa de soja, el miso y el tempeh, que se realiza en Oriente mediante hongos. En la elaboración de la salsa de soja se utilizan el hongo Aspergillus oryzae y otros microorganismos para fermentar una mezcla compuesta de soja y trigo con un fuerte aroma y un color marrón rojizo oscuro. Durante el proceso de fermentación (que puede durar hasta un año), las proteínas y los azúcares se descomponen y los productos de la mezcla inicial dan lugar a una gran variedad de componentes de diversos sabores y aromas tan característicos. El miso, fruto de la fermentación de la pasta de soja que se utiliza como base de sopas y salsas, se obtiene a partir de una mezcla de microorganismos similar. En la producción del tempeh también se usa el hongo Rhizopus oligosporus. El tempeh es una especie de pastel de soja fermentada, básico en la dieta de países como Indonesia, donde se utiliza como fuente principal de proteínas y otros nutrientes esenciales.
Bacterias y aditivos
Pero los microorganismos también se usan para obtener saborizantes y aditivos. El ácido glutámico, un aminoácido usado para obtener glutamato monosódico, es uno de los potenciadores de sabor más comunes en alimentación y se puede obtener mediante fermentaciones. La lisina, un aminoácido esencial, es decir, un componente de las proteínas que el ser humano no puede sintetizar, sino ingerir a través de la alimentación, también puede originarse mediante la fermentación de ciertas bacterias.
De esta manera, puede añadirse lisina a algunos alimentos para mejorar la calidad nutricional de sus proteínas pobres en este aminoácido tan necesario en la dieta. Por otro lado, el ácido cítrico que se agrega a refrescos y productos de confitería se extraía en el pasado de los cítricos. Sin embargo, en la actualidad, la práctica totalidad de su producción procede de la fermentación de Aspergillus niger. Por último, los microorganismos también se utilizan para elaborar aditivos que dan consistencia a los alimentos. Muchas sustancias que se utilizan en la industria alimentaria como espesantes, emulgentes y excipientes, como xantina y la dextrina, se obtienen a partir de determinados microorganismos.

Actividad

Realiza una síntesis sobre el tema destacando por que se usan microorganismos. Cuales se usan y para  que se usan.
Representa el proceso de la glucólisis 
Consulta sobre el proceso industrial en la elaboración del vino
Consulta sobre el proceso industrial en la elaboración del queso
Consulta sobre el proceso industrial en la elaboración de la cerveza
Consulta sobre el proceso industrial en la elaboración del pan

Nota: realizar en cuaderno. Leer sobre  el tema para participar en clase







No hay comentarios:

Publicar un comentario