Los microorganismos en la industria de alimentos

LOS MICROORGANISMOS EN LA INDUSTRIA DEALIMENTOS

Microorganismos y alimentos

Habitualmente, los microorganismos tienen mala fama. Se los asocia a las enfermedades y al deterioro de los alimentos. Sin embargo, cumplen muchas funciones beneficiosaspara otros seres vivos y el ambiente. Además, el hombre ha aprendido a aprovecharlosen beneficio propio. Por ejemplo, en la producción de alimentos.La biotecnología alimentaria tradicional utiliza ampliamente los microorganismos, queintervienen en diferentes etapas de las producción del alimento. Son esenciales para laproducción de muchos alimentos, como el vino, la cerveza, panificados, productoslácteos, entre otros. En muchos de estos productos los microorganismos hacen sufunción durante el proceso de producción, pero no están presentes como células vivasen el producto alimentario. En otros, los microorganismos están presentes en elproducto, como en muchos productos lácteos.Los microorganismos se usan también ampliamente para producir suplementos y aditivos(por ej. vitaminas, conservantes, aromatizantes y colorantes naturales), o aditivos parael procesado, como las enzimas. Las enzimas purificadas a partir de microorganismos seutilizan para producir ingredientes como el jarabe de maíz rico en fructosa.Muchos microorganismos, que tienen una larga tradición de utilización en la industriaalimentaria, se han modificado mediante técnicas tradicionales de mutagénesis y deselección. Esto ha permitido un uso cada vez más eficiente y controlado de losmicroorganismos. Además, en los últimos años se han desarrollado las herramientaspara poder mejorarlos por técnicas de ingeniería genética, lo que ha hecho aún máseficiente su aprovechamiento.

Los Microorganismos

La definición clásica de microorganismo considera que es un organismo microscópicoconstituido por una sola célula o agrupación de células. Se consideran como tales a lasbacterias, los hongos (levaduras y hongos filamentosos muy pequeños), e incluyetambién a los virus, aunque la estructura de ellos es más simple y no llega a conformaruna célula.

Bacterias.

La célula procariota típica de una Eubacteria posee pared celular, membranacitoplasmática y el citoplasma sin organelas ni divisiones, en el cual el material genético (un solocromosoma circular) se encuentra suelto en el citoplasma ya que no existe envoltura nuclear, enuna región conocida como nucleoide. Algunas especies contienen plásmidos, que son pequeñas

Moléculas circulares de ADN que suelen codificar para genes que le otorgan a la bacteriaciertas ventajas adaptativas, como por ejemplo: enzimas que le permiten degradar distintasfuentes de carbono, enzimas que producen antibióticos o incluso otras enzimas que le permitentolerar la presencia de ciertos antibióticos.Entre las especies bacterianas de interés industrial están las bacterias del ácido acético.

Hongos

Las levaduras son organismos eucariontes, y como tales tienen el material genético en elnúcleo, cuentan con organelas y sistema demembranas (mitocondrias, retículos, etc), y tienenpared celular. La levadura más conocida y utilizadapara la mayoría de los procesos fermentativos es

Saccharomyces cerevisiae

(ver Cuaderno 50). Con ellase produce el pan, el vino y la mayoría de las demásbebidas alcohólicasExisten otros tipos de hongos asociados a losalimentos y que no son levaduras. Se trata de loshongos filamentosos, pluricelulares que presentanregiones del cuerpo diferenciadas. Sus células soneucariontes, con pared celular. Dentro del grupo delos hongos filamentosos se encuentran aquellos queson fuente de enzimas comerciales (amilasas,proteasas, pectinasas), ácidos orgánicos (cítrico,láctico), quesos especiales (Camembert, Roquefort) yde las setas.

Uso de microorganismos a escala industrial

El uso de microorganismos para la obtención de alimentos es una de las aplicaciones másantiguas de la biotecnología. En la actualidad se han ido seleccionando las mejores cepas y se han desarrollado grandes industrias y economías en base a ellos.Ya sea bacteria o levadura, existen varias características que debe cumplir unmicroorganismo para su uso en la industria:

El tamaño de la célula debe ser pequeño para facilitar el intercambio desustancias con el entorno y permitir, de esta forma, una elevada tasametabólica.

Producir la sustancia de interés.

Estar disponible en cultivo puro.

Ser genéticamente estable.

Crecer en cultivos a gran escala.

Crecer rápidamente y obtener el producto deseado en un corto período detiempo.

No ser patógeno para el hombre o para los animales o plantas.

El medio de cultivo debe estar disponible en grandes cantidades y serrelativamente barato.

La fermentación

El proceso común que interviene en la fabricación del pan, el vino y los quesos (por citarsólo algunos alimentos), es la fermentación que realizan los microorganismos presentesen la materia prima. El término

fermentación

es entendido de forma distinta en elcontexto de la biología celular que en el contexto industrial.En el sentido biológico la fermentación es un proceso de obtención de energía encondiciones anaeróbicas (ausencia de oxígeno) que puede generar como producto finalácido láctico (fermentación láctica, por las bacterias ácido-lácticas) o etanol(fermentación alcohólica por levaduras).La reacción de la fermentación láctica sería

:Glucosa ---------> Ácido Láctico + energía + H2O

La reacción de la fermentación alcohólica sería

:Glucosa -------> Etanol + energía + CO2

En el contexto industrial, se denomina fermentación a un proceso microbiano a granescala, tanto si se realiza en condiciones aeróbicas como anaeróbicas.

Bacterias productoras de queso

La elaboración del queso consta de varias etapas, que comienza con la pasteurización dela leche. Luego se agrega el fermento que contiene las bacterias lácticas, y se dejamadurar la leche. Como consecuencia de la fermentación, en la cual las bacteriasdegradan el azúcar de la leche (lactosa), se obtiene ácido láctico. El ácido lácticodesnaturaliza las proteínas de la leche (fundamentalmente caseína) que precipitanarrastrando con ellas la grasa. Además, produce acidez que inhibe el desarrollo degérmenes indeseables, incluyendo los potencialmente patógenos.Una vez que las proteínas de la leche han coagulado, el cuajo obtenido se calienta y seexprime para eliminar la porción acuosa de la leche (suero), se sala y se somete a unproceso de maduración (salvo en el caso de los quesos blandos no madurados). Laproducción de cuajo se puede realizar también añadiendo quimosina, un enzima que seextrae del estómago de los terneros, pero que en la actualidad es producida pormicroorganismos modificados genéticamente.Cada tipo de queso es elaborado por distintas cepas de bacterias. El fermento utilizadotiene una importante función en el desarrollo de sabor, aroma y textura de los quesos.Algunas bacterias lácticas generan como producto de la fermentación de la lactosadióxido de carbono (además de ácido láctico). Ese gas es el responsable de los “ojos” delos quesos de pasta semidura como el Gruyere y Pategras, y también facilita la aberturade la masa en quesos como el Roquefort o el Camambert, lo cual es necesario parapermitir el crecimiento del hongo Penicilium (P. rocheforti yP. Camamberti ,respectivamente) que le otorga las características peculiares a estos quesos.[pic 1]

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