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Dra. Arely Prado

Universidad Autónoma Metropolitana

Dra. Ruth Pedroza

Universidad Iberoamericana

El término fermentación proviene del latín “fervere”, hervir, el cual designaba al proceso de descomposición de un cuerpo con desprendimiento de gas y aumento de volumen y temperatura. 

El proceso de fermentación fue descrito por primera vez (1864) por el químico francés Louis Pasteur, quien lo describió como “La vida sin aire” (El vie sans l’air), ya que observó el crecimiento de microorganismos, principalmente de bacterias y levaduras, en ausencia de aire. La fermentación o metabolismo fermentativo es un proceso catabólico de oxidación incompleta de un azúcar, el cual no requiere oxígeno y cuyo producto final es un compuesto orgánico producido más simple, por ejemplo: etanol, ácido láctico, ácido butírico o ácido acético. 

Los procesos fermentativos han sido utilizados en la historia de la humanidad desde hace miles de años y su primer uso empírico se aplicó en la conservación de alimentos y en la producción de bebidas alcohólicas, posteriormente, se empezó a utilizar no sólo para la conservación de alimentos, sino para elaborar productos alimenticios con diferente textura, aroma, sabor e inclusive color (ej. el yogur, quesos, kumis, chocolate, cerveza, vinos, panes y encurtidos). Los usos de la fermentación se aplican principalmente en la industria farmacéutica y de alimentos (cervecera, panadera y láctea), pero también es utilizada en la producción de solventes. 

Actualmente, se utilizan diferentes procesos fermentativos como principales métodos para la conservación o elaboración de alimentos. Como resultado de la fermentación, el alimento conservado o elaborado tendrá mayor vida de anaquelmejor digestibilidad e incluirá una diversidad de moléculas con actividad biológica benéfica para los consumidores. Dentro de los compuestos que se producen durante el proceso de fermentación se pueden contar diferentes ácidos orgánicos, etanol, vitaminas, aminoácidos, péptidos con diversa actividad biológica (antioxidante, antimicrobiana, hipotensiva, hipoglucemiante, anticancerígenos, entre otros).  Otro aspecto del beneficio de las fermentaciones es la gran diversidad de sabores, aromas y texturas que se pueden producir, mismos que enriquecen la dieta humana.

En la producción y conservación de alimentos, dependiendo del tipo de sustrato, microorganismo y producto a deseado, se utilizan mayoritariamente los siguientes procesos fermentativos:

1. La fermentación láctica es la más conocida en la industria de alimentos; esta se produce generalmente por bacterias ácido lácticas (BAL) y es un proceso en la que el producto mayoritario es el ácido láctico (homofermentación), pero, en algunos casos, además de la producción de este ácido, se produce etanol y eventualmente acetato (heterofermentación). La fermentación láctica es ampliamente utilizada en los procesos de elaboración de yogurts, queso, kéfir y productos de origen vegetal como el choucrout y pickles, entre otros. Los alimentos fermentados con BAL son reconocidos como beneficiosos para la salud humana debido a la actividad probiótica de las BAL y a los metabolitos producidos durante la fermentación o durante de la digestión de dichos alimentos. Como ejemplo de las BAL más utilizadas en las fermentaciones homolácticas se consideran Streptococcus thermophilus S. lactis, S. faecalis, Pediococcus cerevisiae y Lactobacillus como L. lactis, L. acidophilus, L. bulgaricus, L. casei; mientras que en las fermentaciones heterolácticas se prefiere el uso de Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus brevis y L. fermenti, Bifidobacterium bifidus.

2. La fermentación alcohólica ocurre cuando, a partir de la oxidación de una hexosa, se obtiene alcohol etílico y anhídrido carbónico; este proceso es utilizado desde la antigüedad en la elaboración de diferentes bebidas alcohólicas producidas a partir de malta de cebada, cereales, arroz, maíz, trigo, jugo de la vid, caña de azúcar, melaza, sorgo, jugos de frutas, remolacha, suero de leche, soya. Los microorganismos más utilizados para la fermentación de estos sustratos son Saccharomyces cerevisiae, S. ellipsoideus,S. anamensisi, S. carlsbengnesis, Candida seudotropicalis, Torulopsis spp.,Mucor spp., Kluyveromyces fragilis,Sarcina ventriculi, Zymomonas mobili. Como parte de los beneficios que presenta la fermentación alcohólica se incluyen la transformación del mosto en vino, la cebada en cerveza y la producción de dióxido de carbono en el proceso de elaboración de pan. También se producen suplementos como la cianocobalamina o vitamina B12, vitamina por demás importante ya que participa en la formación de glóbulos rojos, ADN, ARN, energía y tejidos, además de tener una importante participación en el mantenimiento de las células nerviosas

 3. La fermentación acética es el resultado de la oxidación bioquímica del etanol con la consecuente formación de ácido acético. Esto da como resultado el vinagre obtenido a partir de la fermentación prolongada del jugo de diferentes frutas (manzana, uva, piña, ciruelas, etc.). Las principales especies responsables de la producción de vinagre pertenecen a los géneros Acetobacter, Gluconacetobacter, Gluconobacter y Komagataeibacter por su alta capacidad de oxidación del etanol a ácido acético y alta resistencia al ácido acético liberado en el medio fermentativo. Las especies reportadas con mayor frecuencia en la producción de alimentos por fermentación acética incluyen Acetobacter aceti, Acetobacter cerevisiae, Acetobacter malorum, Acetobacter oeni, Acetobacter pasteurianus, Acetobacter pomorum, Gluconacetobacter entanii, Gluconacetobacter liquefaciens, Gluconobacter oxydans, Komagataeibacter europaeus, Komagataeibacter hansenii, Komagataeibacter omagataebacter intermediibaus y Komagataeibacter xylinus.

4. La fermentación maloláctica la realizan las bacterias lácticas capaces de decarboxilar el ácido málico para producir ácido láctico en una reacción conocida como fermentación maloláctica. Durante la fermentación maloláctica el ácido málico es transformado a ácido láctico, suavizando la acidez de producto. Este tipo de fermentación es utilizada ampliamente en la industria del vino, ya que brinda a los vinos una mejor palatabilidad al reducir el sabor agrio (ácido) asociado con el ácido málico y provee mejoras organolépticas adicionales (enriquecimiento del aroma y sabores), además de proporcionar mejoras en la estabilidad microbiana. Oenococcus oeni es la especie de bacteria que típicamente se aísla a partir de una fermentación maloláctica espontánea, además de que también se utiliza como cultivo iniciador generalizado a nivel industrial. Algunas cepas de Lactobacillus y Pediococcus también han sido utilizadas. 

5.  La fermentación del ácido propiónico es realizada por varias bacterias que pertenecen al género Propionibacterium (Propionibacterium freundenreichii, P. shermanii, P. pentosaceum, Micrococcus lactylicus) y la especie Clostridium propionicum. En la fermentación del ácido propiónico algunos azúcares (glucosa, sacarosa, lactosa, pentosas), ácidos orgánicos (láctico, málico) o glicerina son utilizados como sustrato inicial. A través de la fermentación propiónica se producen los ojos característicos del queso Emmental. Otros usos importantes de la fermentación propiónica son la producción de sabores artificiales de diferentes frutas, productos farmacéuticos y fibras de celulosa sintéticas modificadas (ej. propionato de acetato de celulosa).

6. La fermentación butírica se obtiene de la fermentación de polisacáridos (ej. almidón, glucógeno, pectina), glucosa, proteínas, aminoácidos, purinas, etanol, ácido úrico y xantinas.  Como resultado de la fermentación de la glucosa se obtienen los ácidos propiónico, acético y carbónico (CO2). Este tipo de fermentación se utiliza en la industria de alimentos para la producción de saborizantes, ya que confiere sabor y textura similar a la mantequilla; atributos altamente deseables en confitería. Además, este tipo de fermentación también es utilizado en la producción de alimentos y bebidas funcionales enriquecidos en ácidos grasos de cadena corta que pueden ejercer varios efectos beneficiosos sobre la salud humana. La fermentación butírica pode ser realizada por diversas cepas pertenecientes a los géneros Clostridium, Butyrivibrio, Butyribacterium, Sarcina, Eubacterium, Fusobacterium y Megasphaera; y se utiliza principalmente Clostridium butyricum.

En resumen, podemos anotar que en la industria de alimentos las fermentaciones tienen los siguientes beneficios:

Enriquecen la dieta a través del desarrollo de sabores, aromas y texturas en los alimentos.

Conservación de los alimentos como resultado de la producción del ácido láctico, el etanol, el ácido acético.

Aumentan la calidad nutritiva de los alimentos con proteínas, aminoácidos, ácidos grasos (esenciales) y vitaminas.

Proporcionan moléculas con propiedades biológicas benéficas en la salud humana y que, con frecuencia, se recomienda su consumo como medida preventiva para algunas enfermedades o padecimientos crónicos degenerativos.

En el caso de que se utilice un alimento o producto fermentado como ingrediente, se disminuirá el tiempo de cocción o preparación de los alimentos.

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