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LECCION 1. Generalidades  y valor nutritivo 

La  fermentación    es  un  proceso  utilizado  desde  épocas  remontas  para  conservar la leche, y todavía se realiza a nivel artesanal, en regiones donde no  se  cuenta  con  la  tecnología  apropiada  para  conservar  la  leche  cruda,  para  almacenarla y distribuirla sin correr el riesgo de alteración por microorganismos  patógenos. 

Con  la  fermentación  de  la  leche,  las  bacterias  lácticas  modifican  las  características de la leche cruda, especialmente  disminuyendo su acidez hasta  4.6 o 4.0  y por ende se evita el crecimiento de otros microorganismos dañinos  al  hombre.  Sin  embargo  si  estos  productos  fermentados  no  se  producen  con  las  condiciones  de  higiene  y  sanidad  y  por  otra  parte  no  se  procesan  de  la  forma adecuada, pueden sufrir alteraciones microbiológicas, físicas y químicas.  Con el nombre de leches acidificadas o fermentadas se conocen las bebidas y  productos  de  consistencia  semisólida  y  sólida,  de  tipo    ácido  o  ácido  –  alcohólico, preparadas con leche de vaca, oveja, cabra, yegua, camella, búfala,  entre otros.  Entre las cualidades que se le atribuyen a este tipo de productos  se encuentran las siguientes: 

Ø  Acción  estimulante  del  ácido  láctico  sobre  las  glándulas  digestivas  e  intestinales 

Ø  Su digestibilidad es mayor que la de la leche natural 

Ø  Algunas  bacterial  lácticas  ejercen  una  acción  antibiótica  sobre  la  flora  patógena cuando se consumen con regularidad 

Ø  De  acuerdo  con  la  opinión  médica,  estos  productos  son  convenientes  para la salud humana. 

Existen  una  gran  gama  de  productos  fermentados,  entre  los  cuales  se  encuentran  el  yogurt,  el kumis,  el  kefir,  la  nata  o crema  ácida,  entre otros.  En  este capítulo el estudio se enfocará a la producción de yogurt. 

Básicamente se ha realizado estudios del valor nutricional del yogurt, y se han  encontrado  diferencias  significativas  entre  un  producto  lácteo  fermentado  y  la  lecha natural. A continuación se analiza algunas de dichas diferencias.

Composición 

Ø  Contenido  de  lactosa.  La  fermentación  produce  una  disminución  del  contenido  de  lactosa  en  el  momento  que  se  consumen  todos  los  azúcares.  Cuando  el  contenido  del  ácido  láctico  alcanza  a  un  0.9%,  la  fermentación  se  debe  detener  por  medio  de  la  refrigeración  y  en  ese  instante  se  ha  hidrolizado  alrededor  del  20%  de  la  lactosa  de  la  leche  cuando  se  fermenta  la  glucosa  y  galactosa.  En  el  caso  del  yogurt  se  hidroliza  el  doble  de  la  lactosa  porque  las  bacterias  (lactobacillus)  del  yogurt  no descomponen la galactosa. 

Ø  Contenido de vitaminas. Debido a que las bacterias lácticas consumen  gran parte de las vitaminas especialmente las del complejo B, las leches  fermentadas  tendrán  menor  proporción  de  vitaminas.  En  el  caso  del  yogurt,el  contenido  de  casi  todas  la  vitaminas  es  menor,  excepto  el  contenido del ácido fólico que es mayor que el de al leche natural. 

Aspectos nutritivos 

Ø  Energía.  La  conversión  de  la  lactosa  en  ácido  láctico  reduce  el  valor  energético en un porcentaje mínimo. 

Ø  Digestibilidad.  Con  respecto  a  la  proteína  y  grasa  mejora  la  digestión  de estos compuestos como consecuencia de la actividad enzimática de  las  bacterias  lácticas.  Las  proteínas  de  las  leches  fermentadas  se  descomponen en el estómago en partículas muy pequeñas y por lo tanto  aumenta  su  digestibilidad  en  comparación  con  la  de  la  leche  natural.  Con  respecto  a  la  lactosa,  la  actividad  de  las  enzimas  lactasas  de  las  bacterias  del  yogurt,  permiten  que  la  lactosa  se  descomponga  y  por  lo  tanto  se  hace  más  digerible,  esto  redunda  en  el  beneficio  para  los  consumidores que no toleran la lactosa. 

Ø  Modificación  del  pH.  Al  consumir  las  leches  fermentadas  el  pH  del  contenido estomacal casi no aumenta por lo tanto se evita el desarrollo  de los microorganismos patógenos. 

Ø  Acción  antimicrobiana.  Las  bacterias  lácteas  pueden  formar  compuestos semejantes a los antibióticos frente a patógenos “in vitro”.  Ø  Absorción  de  minerales.  Se  ha  determinado  que  la  disminución  de  la 

lactosa  en  las  leches  fermentadas  disminuye  la  absorción  de  algunos  minerales  como  el  zinc  y  el  magnesio  pero  aumenta  la  absorción  del  fósforo,  pero  en  términos  generales  las  leches  fermentadas  no  presentan ventajas importantes en cuanto a los minerales.

LECCION 2. Características generales de las bacterias lácticas  Las bacterias lácteas conforman una familia muy heterogénea, siendo la leche  su medio de cultivo principal, estas bacterias tienen las siguientes propiedades.  Ø  Gram positivas  Ø  No esporuladas  Ø  Microaerofílicas o anaerovias facultativas  Ø  No reducen los nitratos  Ø  No producen catalasa  Ø  Reducida actividad proteolítica  Ø  Fermentan los azúcares a diferentes condiciones 

Las  bacterias  se  pueden  clasificar  según  Orla  Jensen  en  el  grupo  Homofermentativos  cuyas  bacterias  producen  enzimas  como  la  aldolasa  y  hexosa  –  isomerasa  pero  no  contienen  la  fosfocetolasa;  Thermobacterium  (  Lactobacillus),  Streptobacterium  (Lactobacillus)  y  Streptococcus,  y  el  Grupo  heterofermentativo, cuyas bacterias contienen la enzima fosfocetolasa,  pero  no  posee  la  aldolasa  y  hexosa  isomerasa  a  este  grupo  pertencen:  Bifidobacterium  (Lactobacillus  bifidus),  Betabacterium  (Lactobacillus)  y  Betacoccus (Leuconostoc). 

Pero  dentro  de  la  industria  lechera  es  más  práctico  tener  en  cuenta  la  clasificación de  Bergey, que considera que los géneros más importantes son:  Lactobacillus,  Streptococcus  y  Leuconostoc.  A  continuación  se  representa  el  proceso de fermentación de la glucosa por la acción de  diferentes enzimas.  GLUCOSA  2 ATP       1 ATP       2 ATP  CO       4  ATP  Hexosa Isomerasa      Fosfocetolasa      Piruvato  2 Acido Láctico      A. Láctico    Etanol

· Fermentaciones lácticas 

El aroma, sabor y textura en lacticinios se debe a las fermentaciones de la  glucosa  a  causa  de  la  hidrólisis  de  la  lactosa  y  la  fermentación  del  ácido  cítrico que está en una proporción del 0.2% en la leche. 

Ø  Producción de ácido láctico 

Es  obtenido  por  la  acción  de  todas  las  bacterias  lácticas  y  es  la  fermentación  más  importante  que le  ocurre a  la  leche  ya  que se requieren  en  la  elaboración  de  todos sus productos  ésta  fermentación, se  logra  a un  rango  de  temperaturas  entre  10 o C  a  50 o C,  cuando  ocurre  la  coagulación  ácida  al llegar a  un  pH  de 4.6  donde se obtiene el punto  isoeléctrico  de  la  caseína. Se puede representar así: 

C6 H12 O6  2 CH3 CHOH.COOH 

Glucosa       Acido láctico 

Ø  Producción de ácido propiónico 

Esta  fermentación  se  produce  por  acción  de  las  bacterias  heterofermentativas que se utilizan en la industria quesera, tal es el caso de  los quesos Emmental, Suizo, Gruyere, entre otros. En esta fermentación,  el  ácido  láctico  se  transforma  en  ácido  propiónico  y  acético  con  desprendimiento de CO2., el cual es el  causante de la aparición de  los ojos 

en los quesos (Propionibacterium Shermanii). 

3 CH3 CHOH. COOH       2 CH3 CH2 COOH + CH3 COOH + CO2 

+H2O 

Acido láctico      A. Propiónico      A. Acético 

Ø  Fermentación del ácido Cítrico 

Esta fermentación la desarrolla bacterias heterofermentativas, utilizadas en  la  elaboración  de  cremas  y  mantequillas  y  quesos  porque  transforman  el  ácido  cítrico  en  productos  aromáticos  como  la  acetoína  y  el  diacetilo  (Leuconostoc citrovorum, Streptococcus diacetilactis, entre otros). 

Ø  Fermentación Alcohólica 

La  ocasionan  algunas  bacterias  de  los  géneros  Torula  y  Candida  que  se  desarrollan  simbióticamente  con  las  bacteias  lácticas  y  metabolizan  la  glucosa  produciendo  etanol  y  CO2,  además  los  géneros  Kluyveromyces 

producción  de  Kefir  y  Kumis,  dos  productos  de  leches  acidificadas  que  contienen alcohol.  C6 H12 O6  2 C2 H5 O H + 2 CO2  Glucosa      Etanol  LECCION 3. Tipos de cultivos lácticos comerciales  Existen diferentes  tipos de cultivos que se encuentran en el comercio para  uso industrial, pero en su gran mayoría se utilizan como iniciadores para ser  inoculados en la materia prima a procesar.  Estos cultivos tienen usos específicos según sus propiedades, tal es el caso  de  los  cultivos  que  se  utilizan  en  la  industria  láctea  para  la  producción  de  queso,  de  cremas  ácidas  y  de  leches  acidificadas;  en  la  industria  cárnica  par  la  producción  de  embutidos  crudos  y  madurados  y  en  la  industria  de  vinos para la fermentación maloláctica. Así mismo cada cultivo es diferente,  de acuerdo al tipo de producto a elaborar, por ejemplo, en los cultivos que  se utilizan para la elaboración del yogurt, existen de diferentes clases según  sea la viscosidad que se le quiera dar al producto: baja, median o alta.  Dichos cultivos se venden bajo diferentes presentaciones como: 

Cultivos  frescos,  cuya  actividad  se  pierde  en  una  semana  aproximadamente y contiene de 1 a 200 x 10 6 bacterias/cm 3 . 

Cultivos  congelados,  cuyo  tiempo  de  conservación  depende  de  la  temperatura  a  la cual se  pueden  mantener congelados.  Encontrándose  los  siguientes casos. 

Tabla 5. Conservación de cultivos congelados 

Temperatura  de 

conservación 

Tiempo  mínimo  de 

conservación  Transporte  ­20 o C  ­40 a – 45 o C  ­196 o C  2 a 3 semanas  2 a 3 meses  10 a 12 meses  Congelación  Hielo seco ( CO2)  N2 líquido  Estos cultivos se encuentran en dos formas de acuerdo a su contenido  bacteriano: Contenido normal (1 a 200 x 10 6 bacterias/cm 3 . ) como cultivo  iniciador Concentrados con 1 x 10 10 bacterias/cm 3 , como cultivo directo. 

Cultivos liofilizados 

Estos cultivos son  los  más  utilizados  en  la  industria, porque se conservan  por  un tiempo mayor que los otros y también se presentan en diferentes variedades

según  la  las  cepas  utilizadas,  las  cuales  se  presentan  también  en  diferentes  concentraciones: 

Contenido  normal  (1000  x  10 6 bacterias  /  g),  que  requieren ser  activados  y  propagados para preparar el cultivo madre, pero tienen la ventaja en ahorro del  tiempo de fermentación y por ende son más económicos. 

Concentrados  de  (100000  x  10 6  bacterias  /  g  ),  estos  cultivos  son  muy  utilizados  en  la  industria  por  su  alto  contenido  de  bacterias  lácticas,  como  cultivos iniciadores, pero son de mayor costo. 

LECCION 4. Clasificación de los productos fermentados

· Teniendo  en  cuenta  el  carácter  ácido  o  alcohólico,  pueden  clasificarse en leches ácidas y leches ácido – alcohólicas. 

Dentro del primer grupo se encuentran las siguientes: yogurt, miciurato, leben,  masum,  gros  lait,  leche  acidófila  entre  otras.    Dentro  del  segundo  grupo  se  encuentran: el Kefir y el kumys. 

Comercialmente  los  productos  más  conocidos  por  sus  propiedades  organolépticas y por ende tener  un mayor consumo son el yogurt, yakult, leche  acidófila,  kefir  y  Kumys.    Por  sus  propiedades  terapéuticas  las  bebidas  más  importantes son: el yakult, la leche acidófila y los producto que utilizan bífidos,  puesto  que  contienen  bacterias  lácticas  que  se  pueden  desarrollar  en  la  flora  intestinal. 

También  las  leches  fermentadas  se  clasifican  teniendo  en  cuenta  diferentes  criterios  entre  los  cuales  están:  tipo  del  proceso  fermentativo,  su  contenido  graso, la concentración de la leche, la separación del suero y el uso de leches  de diferentes especies de animales. · Según el tipo de fermentación  Pueden ser productos obtenidos a partir de: · Fermentaciones lácticas puras  producidas por:  Cultivos iniciadores mesófilos como: los Lactococcus Lactis ssp. cremoris o  ssp.  Lactis;  Leuconostoc  cremoris/lactis  y/o  lactococcus  lactis  biovar  diacetylactis. 

Este  tipo de  fermento  se  encuentra en  los productos como  las  leches y  natas  acidificadas, el ymer y otros.  EL LANGFIL ( leche larga o filamentosa) que se  fabrica  en  el  norte  de  Europa,  contiene  cepas  de  Lactococcus  lactis  ssp.  Cremoris que  producen  polisacáridos  que  le dan  al  producto  una consistencia  bastante viscosa. El VIILI, que es un producto Finlandés obtenido a partir de la

leche pasterizada sin homogenizar y a la cual se le adiciona cultivos iniciadores  de polisacáridos y  se le añade el moho Geotrichum candidum. 

Cultivos  iniciadores  termófilos,  que  están  compuestos  por:  una  flora  de  Streptococcus  thermóphilus  y  lactobacillus  delbrueckii  SSP.  Bulgáricus  que se  utiliza en el yogurt o un cultivo puro de Lactobacillus acidophilus, que se utiliza  para la elaboración de la leche acidófila pero también para el yogurt.

· Los  obtenidos  por  una  combinación  de  una  fermentación  láctica  pura  con la producción de alcohol, tal es el caso del Kefir y el kumiss.  Según su contenido graso 

Existen  diferentes  variaciones  de  leches  fermentadas  según  su  contenido  graso, encontrándose por ejemplo la leche acidificada, la mazada fermentada y  la nata ácida.

· La  leche  acidificada, se obtiene  a  partir  de  la  producción  de  ácido  en  leche entera o  desnatada, sembrada con  un  estárter  de tipo  D  (  Cepas  de  Lactococcus  lactis  ssp.  Cremoris)  y  cuya  incubación  se  realiza  a  20 o C. Su contenido graso varía entre 0.5 a 1.5%.

· La  mazada  fermentada,  se  obtiene  del  batido  de  la  nata  fermentada  cuando  se  elabora  mantequilla.  Generalmente  se  exige  que  la  leche  para la mazada fermentada tenga un contenido graso mínimo del 0.4%,  con  el  fin  de  que    el  flavor  no  sea  demasiado  ácido.  En  este  caso  la  leche  se  precalienta  a  80  –  85 o C    por  20  segundos  con  el  fin  de  aumentar la viscosidad de la mazada fermentada  y después de lograr la  acidez  necesaria  para  su  viscosidad  y  flavor,  la  leche  se  agita  hasta  obtener una textura pareja, se desgasifica, refrigera y conserva a 4 o C. · La  nata  ácida,  se  somete  a  un  tratamiento  de  pasterización  alta 

obteniéndose un producto con un contenido graso del 18 al 20%, el cual  es  homogenizado  a  baja  temperatura,  se  siembra  con  un  cultivo  aromatizante y se incuba a 20 o C, obteniéndose una masa viscosa.  Según la concentración de la leche  Como ejemplo se encuentra la elaboración del yogurt concentrado, para el cual  se utiliza la leche evaporada, con el fin de que el exceso de producción de  ácido altere menos el aroma, debido a que la capacidad tampón del producto  concentrado es mayor. · Por separación del suero 

A  partir  de  este  sistema  se  elabora  el  Ymer,  que  es  una  bebida  láctea  acidificada  originada  en  Dinamarca.  En  este  caso  la  leche  se  somete  al  un  pasterización  alta  y  se  acidifica  a  4.6  sembrando  un  estárter  (cultivo)

aromatizante.  La  leche  fermentada  se  calienta  gradualmente  hasta  los  35 o C,  separándose  parte  del  suero.  El  CO2 que  se  produce  permite  que  la  cuajada 

flote. Se retira el lactosuero y a la cuajada se le adiciona la nata homogenizada,  se agita la mezcla, se refrigera y se envasa. 

El  Ymer  así  obtenido,  contiene  un  11%  de  extracto  seco  magro,  un  6.5%  de  proteína  y  un  3%  de grasa.  Es un  producto con una consistencia viscosa alta  pero que se puede verter y es relativamente bajo en calorías.

· Según el origen de la leche 

Generalmente la producción de las leches fermentadas se realiza a partir de  la  leche de vaca  pero existen algunos productos  para  los cuales se  utiliza  como  materia prima, también la leche de oveja, cabra y yegua, tales como el Kefir y  el Kumiss y un yogurt especial llamado “de estilo griego” el cual es obtenido de  la leche de oveja, es concentrado y con un gran porcentaje de materia grasa.  El Kefir, es una bebida que se elabora a partir de la leche de oveja, cabra o de  vaca. En su fermentación se produce ácido láctico y alcohol. Su producción se  inició  en  Rusia  y  el  Sudeste  Asiático  pero  su  fabricación  y  consumo  se  ha  extendido en otros países. El Kefir es una bebida láctea cremosa, burbujeante  y  ácida.  Su  contenido  en  ácido  láctico  es  de  0.7  a  1%  y  su  proporción  de  alcohol varía entre 0.05 y el 1%. 

El Kumiss o Kumys, es una bebida láctea que se consume en gran cantidades  en  Rusia  y  el  oeste  Asiático  antiguamente  se  le  atribuía  a  esta  leche  efectos  terapéuticos,  para  la  cura  de    la  tuberculosis  y  el  tifus.  Tradicionalmente  se  fabricaba  a  partir  de  la  leche  de  yegua,  su  flora  fermentadora,  de  la  misma  manera  que  el  kefir  es  muy  variable.  Es  una  bebida  espumosa  efervescente.  Contiene entre 0.7 a 1% de ácido láctico; 0.7 – 2.5% de alcohol; 1.8% de grasa  y un 2% de proteína y es de color verdoso. 

LECCION 5. El yogurt 

El  yogurt,  es    la  bebida    más  conocida  de  todas  las  leches  fermentadas  y  se  presentan una gran variedad de tipos de yogurt con   diferentes composiciones  según  su  contenido  en  grasa  y  extracto  seco.  Puede  ser  natural,  si  no  se  le  adiciona ningún otro ingrediente o con otros sabores según las sustancias que  se  le  adicionan  como  frutas,  azúcar  o  agentes  gelificantes.  Actualmente  se  elaboran otros productos derivados del yogurt como helados y bebidas. 

Según Kosikowski, el yogurt es un producto lácteo fermentado obtenido a partir  del  crecimiento  de  las  bacterias  del  género  Lactobacillus  Bulgáricus  y  Streptococcus  thermófilos,  cultivadas  sobre  la  leche  a  temperatura  media  (tibia), caracterizándose  por  una  textura suave  y  por un característico sabor  a  “nogal”

El yogurt se consume desde tiempos remotos en los países del Asia y Europa  Central, pero en los países del occidente no tenía gran aceptabilidad, hasta que  aparecieron  fórmulas  diferentes,  debido  a  la  adición  de  frutas,  saborizantes  y  colorantes,  envasados  en  envases desechables y  atractivos  al consumidor,  lo  cual ocurrió, más o menos hacia los años 60. 

El yogurt se caracteriza especialmente por ser un líquido viscoso pero suave o  con  la consistencia  de  un  gel,   sin embargo en  ambos  casos su textura  debe  ser  uniforme  y  firme,  con  mínima  sinéresis  y  de  sabor  característico,  además  del impartido por las sustancias permitidas que se le adicionan.

· Tipos de yogurt 

Actualmente, existen tres tipos principales de yogurt en el mercado: el rígido y  semirígido, batido y líquido y de la siguientes formas: natural, con frutas y con  sabores  y  colorantes  artificiales.  El  yogurt  rígido  y  batido  presentan  un  alto  contenido  de  sólidos  (  14  al  16%),  debido  básicamente  a  su  proceso  de  elaboración, ya que el aumento de los sólidos se hace a través de una mayor  concentración debido a la evaporación, ósmosis inversa, ultrafiltración o adición  de  leche  descremada  en  polvo,  libre  de  inhibidores  sometida  a  Low  Heat.

· Elaboración del yogurt firme y del yogurt batido 

El  yogurt  firme  se  elabora  en  forma  tradicional  a  partir  de  la  leche  concentrada. En este caso la leche se evaporaba en una marmita abierta hasta  perder  una  tercera  parte  del  agua,  luego  la  leche  se  somete  a  enfriamiento  hasta  llegar  a  uno  50 o C  para  inocularla  con  una  pequeña  porción  de  yogurt,  obteniéndose  después  de  la  fermentación  un  gel  firme  y  consistente.  Hoy  en  día se sigue un proceso parecido al anterior pero la leche se evapora al vacío,  o se le adiciona leche en polvo. 

El yogurt batido, se fabrica a partir de leche no concentrada, el cual una vez  obtenido el gel se somete a agitación para obtener un producto suave y espeso  pero que  fluye fácilmente. El yogurt batido presenta menos flavor que el firme,  es  menos  consistente  y  fácilmente  puede  aparecer  el  efecto  de  sinéresis  (separación  del  suero),  pero  para  evitar  este  efecto,  generalmente  se  le  adiciona agentes gelificantes y salsa de frutas. 

Otra  diferencia  es    la  acidez,  debido  a  que  para  obtener  una  textura  y  flavor  aceptable,  el  pH  debe  llegar  a  4,5  y  como    la  leche  concentrada  tiene  una  mayor capacidad tampón debe ser fermentada hasta una acidez de 130 o N y la  leche no concentrada, debe  llegar solamente  hasta  90 ­  100 o N.  También  hay  algunas  diferencias en  el  proceso  de  elaboración,  por  ejemplo  el  yogurt  firme  fermenta  en  el  interior  del  envase  y  por  lo  tanto  la  refrigeración  también  se  realiza  en  su  propio  envase.  En  cambio  el  yogurt  batido  obtiene  su  fermentación casi completa antes de ser envasado.

En  la  elaboración  del  yogurt  batido  algunas  cepas  bacterianas  conforma  la  consistencia  deseada  después  del  batido  y  cuando  la  leche  se  incuba  a  temperaturas  bajas,  pero  las  bacterias  producen  menos  compuestos  aromáticos a bajas temperaturas, entonces para que el yogurt batido adquiera  un flavor agradable se requiere propagar el cultivo en condiciones similares que  para  el  yogurt  firme,  es  decir  a  una  temperatura  de  45 o C    y  un  porcentaje  de  incubación que produzca igual cantidad de cocos y bacilos. A continuación se  presenta el diagrama de proceso de elaboración del yogurt firme y batido.  La velocidad de acidificación es diferente en el yogurt firme que en el batido por  la diferente cantidad de inóculo utilizado en ambos casos y por la temperatura  de  incubación..  Generalmente  ocurre  que  la  gelación  se  inicia  cuando  el  pH  desciende  hasta un valor  de  4.7 aproximadamente,  instante  en  que  la  textura  es más consistente hasta alcanzar un máximo de dureza a los 20 minutos. En  el caso del yogurt batido, la gelación ocurre al  mismo pH, pero el tiempo para  que el yogurt tenga la firmeza adecuada para proceder al batido es mayor.  La acidificación del yogurt sigue aumentando aunque más lentamente, después