Algunas cosas sobre tecnología de los alimentos

Los alimentos fermentados se consumen en gran cantidad desde los años 70, principalmente, yogures, embutidos fermentados, kéfir y, en algunas culturas orientales, kumiss y tofu. Precisamente, la razón de su gran consumo es porque los consumidores los consideran muy saludables y naturales. No les importa comer millones de microorganismos vivos porque saben que no les perjudican sino, al contrario, les beneficia. Por ese motivo, actualmente, se introducen estos microorganismos beneficiosos en otros alimentos que no son fermentados para conservarlos y aumentar su potencial como saludables. Se están empleando desde hace una década como microorganismos probióticos.

Las propiedades antibacterianas de algunos microorganismos han centrado el interés de los investigadores en alimentación en las últimas décadas. Como resultado, han surgido diversos tipos de biocontrol para la conservación de alimentos. Los modos de inhibición del crecimiento bacteriano no deseado (los contaminantes que queremos inhibir) por parte de los microorganismos que empleamos como conservadores varían desde competitividad por los nutrientes a la producción de metabolitos capaces de inhibir el crecimiento de otras bacterias: peróxido de hidrógeno, bacteriocinas, ácidos, antibióticos.

Los microorganismos más empleados como conservadores, actualmente, son las bacterias lácticas. Para un buen desarrollo de las bacterias lácticas utilizadas como conservadoras es necesario que existan azúcares, una Eh (potencial de oxidorreducción) no elevada, y que se multipliquen rápidamente para que se adueñen del ecosistema. Los azúcares que se agregan a los alimentos que van a ser fermentados, tienen que ser metabolizados por las bacterias lácticas, en ello se basa el proceso fermentativo, dando lugar a una serie de ácidos débiles que, con su poder acidificante, inhibirán a aquellos microorganismos no capaces de soportar este tipo de ambiente ( casi todos los patógenos), además de otorgar el sabor típico de estos productos. Debido a las rutas fermentativas de las bacterias lácticas, se emplean determinados azúcares, los denominados prebiotas como potenciadores del desarrollo de estas bacterias conservadoras de alimentos. El bajo Eh permite que las bacterias ácido lácticas crezcan más rápidamente que otras fermentadoras aerobias gracias a que las ácido lácticas son microaerófilas.

Desde hace miles de años, el hombre ha producido y consumido una gran variedad de alimentos fermentados, lácteos, vegetales, cárnicos, pescado y cereales. A pesar de no estar controlados estos procesos daban lugar a alimentos saludables con buenas características nutritivas e higiénicas. Con los avances de la ciencia y tecnología de alimentos, en el mundo desarrollado, se procesan estos alimentos de forma dirigida, con los microorganismos más adecuados en cada tipo de producto y las condiciones del proceso de elaboración muy controladas para poder obtener los metabolitos que más nos interesan desde el punto de vista organoléptico y sanitario. Gracias a los conocimientos que se poseen sobre los beneficios sanitarios de los productos fermentados por las bacterias lácticas, las investigaciones se han enfocado en los últimos 20 años sobre estos aspectos( sin olvidar que su primera función es tecnológica, puesto que transforma la materia prima, y conservadora, mediante la inhibición de otros microorganismos patógenos), dando lugar a que se consuman como alimentos preventivos de ciertos desequilibrios fisiológicos que desembocan en enfermedades graves coronarias, intestinales, cancerígenas, etc. y, por tanto, potenciadores de la salud.

Como conservadores biológicos, las bacterias ácido lácticas no tienen bien definido el mecanismo específico por el que inhiben a otros microorganismos. En su desarrollo producen gran variedad de metabolitos, la inhibición es un efecto de la acción conjunta de todos estos productos. Según la naturaleza del medio donde se desarrollan, será más eficaz como antimicrobiano un metabolito u otro. Las células vivas de las bacterias lácticas producen todos los compuestos que actúan como inhibidores de otros microorganismos y, normalmente, se agregan las células vivas que producen “in situ” todas las sustancias deseables, siendo los bioconservadores por excelencia.

Los mecanismos por los que actúan como conservadores son:

Ácidos orgánicos.

1. Ácido Láctico.- Es el principal producto resultante del metabolismo fermentativo de estas bacterias y le otorga el nombre al grupo. Es el responsable de la disminución del valor del pH en su medio ambiente y, por tanto, un modo de antagonismo para muchos otros microorganismos. Además de la disminución del pH, la cadena no disociada del ácido ejerce un efecto antimicrobiano por colapsar el gradiente electroquímico de transporte de protones causando efectos bacteriostáticos y muerte de las bacterias más susceptibles.

El ácido láctico se aplica aislado en la conservación de carnes envasadas al vacío, en las carcasas de pollo y carnes rojas.

2. Ácidos propiónico y acético.- Se producen en menor cantidad, prácticamente trazas. Su síntesis depende de los factores ambientales de desarrollo, en Leuconostoc, la producción de ácido acético depende de la cantidad de oxígeno libre utilizable.

Al igual que el ácido láctico, los ácidos acético y propiónico interaccionan con la membrana celular de los otros grupos microbianos, neutralizando el potencial electroquímico. Los ácidos acético y propiónico tienen unos valores de disociación pKa más altos que el ácido láctico a un mismo valor de pH, lo que permite que tengan mayor efecto antibacteriano.

El ácido acético también puede causar la desnaturalización de las proteínas internas y reducen los valores intracelulares de pH en ciertos clostridios. El ácido propiónico afecta a las membranas celulares de ciertos mohos causando la inhibición del transporte de aminoácidos.

Ambos ácidos, propiónico y acético son muy empleados como conservadores en la industria de alimentos pero su origen no suele ser a partir de las bacterias lácticas. En los alimentos fermentados se ha comprobado que el ácido acético es sinérgico con el ácido láctico en sus efectos antibacterianos.

Ácidos grasos.

Algunos lactobacilos y lactococos tienen actividad lipolítica y bajo las condiciones adecuadas, producen ácidos grasos en concentraciones que llegan a ser antimicrobianas y, a la vez, también influyen en las características sensoriales del producto. Se producen en los productos fermentados como embutidos cárnicos y lácteos. Los ácidos grasos con mayor efecto antimicrobiano son los de 12-16 átomos de carbono. Su actividad es parecida a la de los detergentes.

Diacetilo.

Los lactococos, lactobacilos y leuconostoc, producen diacetilo por la fermentación del citrato. Esta propiedad metabólica se emplea para la elaboración de algunos productos lácteos fermentados a los que otorga el aroma y sabor. Esta característica de otorgar aroma, hace que su empleo como conservador no esté extendido, puesto que es más bajo el umbral de detección del aroma que el necesario para inhibir a los microorganismos.

Peróxido de hidrógeno.

Gran cantidad de bacterias ácido lácticas son capaces de producir peróxido de hidrógeno durante su metabolismo. Estas bacterias no producen catalasa para disociar el peróxido de hidrógeno pero poseen un sistema flavoproteina oxidasa que reacciona con el dioxígeno (H2O2). Los niveles de peróxido de hidrógeno pueden llegar a autoinhibir cultivos de lactobacilos y lactococos, en algunos casos. En los medios sólidos donde las células lácticas están tan próximas, el peróxido de hidrógeno puede dar lugar a la formación de superóxido (O2) y radicales hidroxilo (OH) que son potentes sistemas antimicrobianos. La lactoperoxidasa es un sistema de actividad antimicrobiana que ocurre de forma natural en la leche y consiste en que el sistema tiocianato es oxidado por el peróxido de hidrógeno para producir el radical antimicrobiano hipotiocianato y ácido tiocinoso. El complejo lactoperoxidasa se ha empleado con éxito en la conservación de la leche, queso y en otros productos lácteos para inhibir los microorganismos patógenos, usando peróxido de hidrógeno agregado.

La capacidad del peróxido de hidrógeno producido por las bacterias ácido lácticas para la conservación de alimentos es limitada porque existen muchos factores que intervienen: la utilidad del oxígeno presente, la presencia de diferentes niveles de superóxido dismutasa y catalasa. Además, la oxidación natural del peróxido de hidrógeno y los radicales libres que se forman, como consecuencia, ejercen unos efectos muy notables en la calidad sensorial, causando el enranciamiento de las grasas y aceites, así como, reacciones de decoloración y, bajo ciertas condiciones, producen aldehídos activos.

Reuterina.

La reuterina ( 3-hidroxipropionaldehído) la produce Lactobacillus reuteri en condiciones de crecimiento anaerobias con glicerol presente. El espectro inhibidor de la reuterina incluye a las bacterias Gram-positivas, Gram-negativas, levaduras, incluso a Trypanosoma cruzi, parásito intestinal. La producción de reuterina se estimula con el contacto directo de las células de L. reuteri con microorganismos heterólogos.

Bacteriocinas.

Las bacteriocinas son proteínas o péptidos producidos por algunas bacterias y que poseen actividad antimicrobiana, letal o inhibidora, frente a grupos bacterianos estrechamente relacionados con los que las producen. Su naturaleza química permite que puedan ser consideradas conservadores naturales.

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Comentarios en: "Conservadores Biológicos en Alimentos II" (1)

  1. Sobre el H2O2, podría ser interesante utilizarlas en plantas depuradoras, en condiciones adecuadas, ya que la oxidación de la materia orgánica se realiza con aireación o adición de oxígeno, que es muy cara. La producción de H2O2 en estas plantas a partir de un sustrato “contaminante” podría ser interesantísimo. Hablo por hablar.
    ¡Salud!

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