FERMENTACION ACETICA

FERMENTACION ACETICA

Por Héctor H. Mathey

Introducción

La oxidación del alcohol etílico del vino (como así también de sidras, cerveza y otras bebidas alcohólicas de relativa baja graduación), por acción de microorganismos estrictamente aerobios, origina la enfermedad más corriente, perjudicial y también de más difícil o imposible corrección: la picadura acética o avinagramiento, tema este que ha sido desarrollado anteriormente.

Por otro lado, este proceso biológico, conducido adecuadamente nos lleva a obtener un producto terminado de valor comercial.

Haciendo una breve reseña vemos que la producción de ácido acético a partir de líquidos alcohólicos ha sido conocida desde hace tanto tiempo como la elaboración del vino (aproximadamente 10.000 años). El hombre aprendió a reconocer la utilidad del vinagre, si bien ésta no estaba impregnada de las cuali¬dades esotéricas o divinas del vino (que hace elevar el espíritu de los hombres). Su uso más “pragmático” se encaminó más a las necesidades del cuerpo que a las del alma. Los Romanos y los Griegos que utilizaban vinagre diluido como bebida refrescante, o en usos medicinales, lo producían dejando el vino abierto al aire. Su naturaleza ácida empezó a asociarse a la garantía de estabilidad de los alimentos, impidiendo el desarrollo de los gérmenes causantes de putrefacción. Entonces, su aporte al sabor de los mismos fue tan aceptada que pasó a compartir el atributo de condimento.

Los primeros vinagres fabricados industrialmente (en la Edad Media) eran producidos en vasijas semillenas abiertas. Eran procesos lentos, en los que flotaba una película de bacterias sobre la superficie del vino.

En el siglo diecinueve se modificaron los procesos en superficie hacia procesos más rápidos. Uno de estos, el proceso del generador de goteo o (de circulación) se utiliza todavía en la actualidad. Los procesos sumergidos se desarrollaron desde 1949.

Ambos tipos de procesos, el generador de goteo y el fermentador sumergido se utilizan en todo el mundo; los antiguos métodos lentos, en casos especiales son utilizados debido al mejor sabor de los productos que se obtienen.

Importancia económica

Como ejemplo de la escala del proceso, la producción de vinagre con 10% de acético en 1991 ascendió a 625 millones de litros en la Comunidad Económica Europea, 750 millones de litros en los Estados Unidos y 2.500 millones de litros en todo el mundo (excluyendo a China y la ex Unión Soviética).

En nuestro país, la industria del vinagre ocupa un importante lugar entre las industrias agropecuarias (aunque no de privilegio). El producto elaborado puede destinarse al consumo directo o ser utilizado por otra industria alimentaria igualmente importante como es la de los encurtidos.

Estimamos que la producción Argentina estaría en el orden de los 30 millones de litros de vinagre de alcohol, 15 millones de litros de vinagre de vino y 3 millones de litros de vinagre de manzana. Las fábricas de mayor capacidad de elaboración (de vinagre de alcohol) se encuentran en Bs.As.

Aspectos biotecnológicos

Aunque el ácido acético es producido por muchas bacterias fermentativas, sólo miembros de un grupo especial, las bacterias del ácido acético se utilizan en la producción comercial.

Bacterias acéticas

Los estudios de las bacterias del ácido acético son numerosos; desde 1822 en que Persoon investigando el velo de vinagres identifica al Mycoderma, hasta el presente cuando se buscan cepas de mayor resistencia al alcohol, temperatura, cultivos inmovilizados.

Taxonomía

En la actualidad están incluidas en dos géneros, Gluconobacter y Acetobacter, dentro de la Familia Acetobateriaceae (9ª Edición del Bergey). Acetobacter con células inmóviles o con flagelación perítrica, oxida lactato o acetato a CO2, mientras que Gluconobacter no posee esta capacidad de sobreoxidación y si tienen flagelos son polares. Los miembros del género Acetobacter son bacterias Gram negativas y ácido-tolerantes. Las cepas utilizadas comercialmente pertenecen generalmente a esta especie (Acetobacter aceti).

Mutabilidad

Durante la producción aparecen cultivos mixtos, aunque se asume que el inóculo es puro, particu-larmente en los cultivos en superficie. Las cepas de producción parecen perder su carácter de alta producción si son transportadas sobre agar a una nueva localidad. Para evitar este problema, las cepas de producción se envían a las nuevas plantas de vinagre en pequeños fermentadores transportables.

Existe una contradicción aún no resuelta, entre los trabajos de Shimwell y Carr (que los considera inestables biológicamente, y algunas especies más que otras), y las conclusiones de De Ley quien opina que hay un biotipo ancestral (Acetobacter) no variable.

Biosíntesis del ácido acético

La producción de ácido acético es una oxidación incompleta más que una auténtica fermentación, debido a que el poder reductor que se produce se transfiere al oxígeno. La primera etapa de oxida-ción a partir de etanol conduce a acetaldehído mediante una alcohol deshidrogenasa específica de NAD o NADP. Existe luego una hidratación a acetaldehído hidrato y una segunda oxidación con acetaldehído deshidrogenasa a ácido acético. Durante la oxidación se produce 1 mol (60 g) de ácido acético por mol (46 g) de etanol. A partir de 1 litro de alcohol del 12% (v/v) se produce 1 litro de ácido acético del 12,4%.(Esta conversión implica un rendimiento teórico del 130%).

Para la producción óptima se requiere suficiente oxígeno, que se reduce a través de la cadena respiratoria. La reacción es exergónica con un H = 493 KJ. Si no existe suficiente oxígeno, en presencia de altas concentraciones de ácido acético y etanol, las células mueren. Después de una interrupción de la aireación de 2 minutos, a una concentración de 5% de ácido acético y etanol muere el 34% de las bacterias; mientras que a una concentración del 12% de ácido acético y etanol la misma tasa de muerte se produce después de solamente 10-20 segundos.

Tanto el ácido acético como el etanol deben estar presentes para el óptimo crecimiento de Acetobacter. El suministro de etanol es crítico y con menos del 0,2% (v/v) en solución aumenta la velocidad de muerte. Sin embargo, la concentración máxima de etanol no debe exceder el 5% en los procesos convencionales. Actualmente las cepas de alto rendimiento producen 13-14% de ácido acético.

El metabolismo del etanol ha sido minuciosamente estudiado, encontrándose fracciones "solubles" y "particuladas" de los dos enzimas presentes en las reacciones (alcohol y aldehido deshidrogesas).

El metabolismo de los hidratos de carbono

...