FUERZA PARAGUAY
NATURALEZA GUARANI VENCER O MORIR
lunes, 16 de noviembre de 2015
CULTIVOS INICIADORES
Elaboración de cultivos iniciadores liofilizados (“Starters”)
Este documento contiene información sobre la investigación en la elaboración de cultivos iniciadores liofilizados (“Starters”) y la bibliografía respectiva.
INTRODUCCIÓN
Los cultivos starters también llamados cultivos iniciadores son cepas de microorganismos que se utilizan actualmente en el procesado de alimentos para inducir diversos cambios en sus propiedades, tales como la modificación de la textura, la conservación, el desarrollo de aromas o la mejora nutricional. La utilización de estos cultivos debe tener en cuenta estos efectos cumpliendo a su vez con las exigencias de la automatización del proceso, calidad del producto y reproducibilidad. Esto lleva consigo la producción de cultivos con una actividad definida en términos de viabilidad, eficacia y vida útil.
Entre las principales aplicaciones de estos cultivos, se encuentran:
• La industria de panadería y lechería.
• Fermentación de bebidas alcohólicas.
• Producción de alcohol industrial.
A efectos de obtener una visión integrada, en el presente trabajo se tratarán los factores que afectan a la actividad de los starters, los criterios para su selección y la preparación de los mismos, tomando como eje central de la investigación el proceso de su elaboración.
DESARROLLO DEL TRABAJO
(Se tomó como principal aplicación la industria láctea) Factores que afectan la actividad de los cultivos: Los factores que afectan a la actividad son: Composición y calidad del medio de cultivo; Ausencia de inhibidores; Ausencia de bacteriófagos; Temperatura de incubación; Tiempo de incubación; Porcentaje de fermentos añadidos y Capacidad acidificante de los microorganismos. La composición y calidad del medio de cultivo hace referencia a que el medio de cultivo debe ser capaz de aportar los nutrientes necesarios para el crecimiento microbiano. Por ejemplo, en la leche se consiguen carbohidratos, proteínas, lípidos, vitaminas y minerales. La gran parte de estos nutrientes deben ser metabolizados, es por esto que aquellos microorganismos que no tengan la capacidad de producir enzimas hidrolíticas les costará mucho crecer, o dependerán de otros microorganismos para su desarrollo. Muchos cultivos comerciales combinan varias especies o cepas de microorganismo para conseguir mejores resultados, tal es el caso del cultivo para yogur. Los inhibidores (procedentes de residuos de antibióticos o detergentes) detienen el crecimiento microbiano. Por tanto es deseado controlar la cantidad de los mismos, y es de preferencia su ausencia para que se den buenas condiciones para el crecimiento de los microorganismos. Con respecto a los bacteriófagos, éstos son virus que infectan a las bacterias dentro de las cuales se reproducen. Luego, al inyectarle a las bacterias su ADN, durante la reproducción bacteriana en vez de replicarse el ADN de las células, se replica el del virus. Luego estos virus producen una enzima que causa la lisis de las células liberando a los nuevos bacteriófagos. Los bacteriófagos se pueden encontrar en cualquier lugar, afortunadamente pueden ser inactivados con tratamientos térmicos o con desinfectantes. La temperatura de incubación se refiere a que, al momento de incubar el sustrato, hay que tener en cuenta la temperatura, pues todos los microorganismos poseen temperaturas óptimas de crecimiento. El tiempo de incubación se determina por las condiciones restantes del cultivo, ya sea temperatura, ph, etc. y depende del grado de acidez que se desea. En cuanto al porcentaje de fermentos añadidos, al aumentar el número de microorganismos se podrá acelerar hasta cierto punto la aparición de los efectos buscados (acidez, textura, y aroma), puesto que si se tiene una elevada densidad de bacterias se puede inhibir el crecimiento debido a la acumulación de metabolitos. Por último; la capacidad acidificante de los microorganismos hay que tomarla muy en cuenta pues si bien la producción de ácido es un objetivo, y ésta se acelera con el aumento de los microorganismos podría producir cambios en las características del producto final. Para la correcta selección del cultivo iniciador que se utilizará es necesario conocer los factores expuestos. Criterios para la selección de cultivos: Varios son los criterios que se pueden utilizar a la hora de seleccionar los cultivos a emplear y comprenden: Poder acidificante; Sensibilidad a los fagos; Producción de compuestos aromatizantes, saborizantes y texturizantes; Actividad enzimática. Se puede conocer perfectamente las curvas de crecimiento de los cultivos que se comercializan, así como también su producción de ácido. De esta manera, se puede estar seguro de cual es el cultivo correcto a seleccionar para el producto que se desee elaborar. Este es el papel que juega el Poder acidificante al momento de seleccionar los cultivos. Con respecto a la sensibilidad de los fagos, como ya se estableció producen efectos negativos sobre el cultivo, por esta razón es importante contar con cultivos resistentes a los mismos. Debemos seleccionar los cultivos que mejor se adapten a los productos que se desean elaborar. A modo de ejemplo, para elaborar un yogur batido puede utilizarse un cultivo iniciador con menor capacidad texturizante (aumentar viscosidad) que para un yogur firme a la vez que debe garantizarse que se produzcan los compuestos aromatizantes característicos del producto. La actividad enzimática es un factor muy influyente, en especial en la elaboración de quesos madurados en el cual se debe conocer la capacidad fermentativa, proteolítica y lipolítica de los cultivos a utilizar. Preparación de los cultivos: EEe En la figura anterior se puede observar de forma esquemática el proceso general de elaboración y propagación de cultivos starters empleados a gran escala. El proceso comienza con la elaboración del cultivo madre (2), este cultivo se prepara a partir del cultivo liofilizado o comercial (1) suspendiendo la cantidad deseada en la solución adecuada para el fin que se requiera, por ejemplo, para la elaboración de yogurt el cultivo liofilizado se suspende en leche estéril. A partir de este cultivo madre se prepara el cultivo intermedio suspendiendo una cantidad mayor del cultivo 2. Finalmente se elabora el cultivo industrial o de trabajo, el cuál es el cultivo que se usa para inocular directamente el producto a transformar. En la industria láctea, por ejemplo el cultivo madre se prepara tradicionalmente en botellas de 100 ml provistas de tapa con membrana y es inoculada con una jeringa esterilizada a partir del cultivo comercial. Luego se inocula con el cultivo madre la leche que se encuentra en el envase de cultivo intermedio. Finalmente con el cultivo intermedio se inocula la leche que se encuentra en el tanque de cultivo industrial. Todas estas etapas deben realizarse bajo condiciones asépticas para evitar la contaminación de los cultivos. Fuente: artículo de cultivos Estárter: Seguridad, funcionalidad y propiedades tecnológicas de Enrique Alfonso Cabeza Herrera. Se explicará a continuación que es la liofilización. La liofilización es un método que presenta la ventaja de transportar grandes concentraciones bacterianas en volúmenes reducidos y puede obviar la cadena de frío. El principio básico de la liofilización es el secado de células, en un recipiente de vidrio, por remoción de agua congelada que sublima, es decir, se elimina como vapor, utilizando un sistema de alto vacío, dentro del cual un desecador absorbe el vapor de agua. Finalmente el recipiente que contiene las células secas es cerrado bajo vacío. Removiendo la tapa del vial o rompiendo la ampolla en condiciones de asepsia, microorganismos viables cultivables pueden ser recuperados luego de resuspensión en soluciones adecuadas y siembra en medios de cultivos apropiados. Conclusiones: Se pudo determinar que la funcionalidad de los cultivos starters no radica solamente en la transformación y obtención de alimentos fermentados, pueden producir también sustancias antimicrobianas, mejoran los procesos de producción y los hacen más fiables, ofrecen ventajas tecnológicas, y se pueden obtener a partir de ellos productos benéficos para la salud. Como el proceso de elaboración de los cultivos industriales que se utilizan directamente con el producto a transformar requiere de los cultivos comerciales o liofilizados, se debe saber seleccionar muy bien de entre los que se encuentran disponibles en mercado al que favorezca la obtención del producto deseado.
Bibliografía: -Cultivos iniciadores en leche fermentada. (en línea). Consultado 19 de mayo 2010. Disponible en: http://www.alimentariaonline.com/media/mlc027_cultivos.pdf -Cultivos iniciadores liofilizados. (en línea). Consultado 19 de mayo 2010 disponible en: http://books.google.com.uy/books?id=L7lA4NEC9pcC&pg=PA98&lpg=PA98&dq=elaboracion+de+cultivos+iniciadores+liofilizados&source=bl&ots=vVwBWYWn0w&sig=E0cZEDZEHVfdX4lOz67-7vDuBaY&hl=es&ei=D5n0S_rgN8SqlAel8vjnDA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=7&ved=0CCwQ6AEwBg#v=onepage&q&f=false -La fermentación láctea. (en línea). Consultado 26 de mayo de 2010 disponible en: http://nutricion.nichese.com/charcuteria.html -Método de elaboración de cultivos iniciadores para la fabricación de queso manchego. (en línea). Consultado 19 de mayo de 2010 disponible en: http://www.espatentes.com/pdf/0476810_A1.pdf -Elaboración de cultivos starters o inóculos.(en línea). Consultado 26 de mayo de 2010 disponible en: http://www.monografias.com/trabajos14/cultiv-starter/cultiv-starter.shtml -Microorganism of the species. (en línea). Consultado 26 de mayo de 2010 disponible en: http://www.sumobrain.com/patents/wipo/MICROORGANISM-SPECIES-iLACTOCOCUS-LACTIS-SSP/WO1999003971.html - Selección y elaboración de un cultivo iniciador a partir de cepas de Enterococcus aisladas de un queso venezolano ahumado andino.(en línea). Consultado 26 de mayo de 2010 disponible en: http://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0798-22592007000600013&script=sci_arttext -Cabeza Herrera, E. Cultivos Estárter: Seguridad, funcionalidad y propiedades tecnológicas.
Este documento contiene información sobre la investigación en la elaboración de cultivos iniciadores liofilizados (“Starters”) y la bibliografía respectiva.
INTRODUCCIÓN
Los cultivos starters también llamados cultivos iniciadores son cepas de microorganismos que se utilizan actualmente en el procesado de alimentos para inducir diversos cambios en sus propiedades, tales como la modificación de la textura, la conservación, el desarrollo de aromas o la mejora nutricional. La utilización de estos cultivos debe tener en cuenta estos efectos cumpliendo a su vez con las exigencias de la automatización del proceso, calidad del producto y reproducibilidad. Esto lleva consigo la producción de cultivos con una actividad definida en términos de viabilidad, eficacia y vida útil.
Entre las principales aplicaciones de estos cultivos, se encuentran:
• La industria de panadería y lechería.
• Fermentación de bebidas alcohólicas.
• Producción de alcohol industrial.
A efectos de obtener una visión integrada, en el presente trabajo se tratarán los factores que afectan a la actividad de los starters, los criterios para su selección y la preparación de los mismos, tomando como eje central de la investigación el proceso de su elaboración.
DESARROLLO DEL TRABAJO
(Se tomó como principal aplicación la industria láctea) Factores que afectan la actividad de los cultivos: Los factores que afectan a la actividad son: Composición y calidad del medio de cultivo; Ausencia de inhibidores; Ausencia de bacteriófagos; Temperatura de incubación; Tiempo de incubación; Porcentaje de fermentos añadidos y Capacidad acidificante de los microorganismos. La composición y calidad del medio de cultivo hace referencia a que el medio de cultivo debe ser capaz de aportar los nutrientes necesarios para el crecimiento microbiano. Por ejemplo, en la leche se consiguen carbohidratos, proteínas, lípidos, vitaminas y minerales. La gran parte de estos nutrientes deben ser metabolizados, es por esto que aquellos microorganismos que no tengan la capacidad de producir enzimas hidrolíticas les costará mucho crecer, o dependerán de otros microorganismos para su desarrollo. Muchos cultivos comerciales combinan varias especies o cepas de microorganismo para conseguir mejores resultados, tal es el caso del cultivo para yogur. Los inhibidores (procedentes de residuos de antibióticos o detergentes) detienen el crecimiento microbiano. Por tanto es deseado controlar la cantidad de los mismos, y es de preferencia su ausencia para que se den buenas condiciones para el crecimiento de los microorganismos. Con respecto a los bacteriófagos, éstos son virus que infectan a las bacterias dentro de las cuales se reproducen. Luego, al inyectarle a las bacterias su ADN, durante la reproducción bacteriana en vez de replicarse el ADN de las células, se replica el del virus. Luego estos virus producen una enzima que causa la lisis de las células liberando a los nuevos bacteriófagos. Los bacteriófagos se pueden encontrar en cualquier lugar, afortunadamente pueden ser inactivados con tratamientos térmicos o con desinfectantes. La temperatura de incubación se refiere a que, al momento de incubar el sustrato, hay que tener en cuenta la temperatura, pues todos los microorganismos poseen temperaturas óptimas de crecimiento. El tiempo de incubación se determina por las condiciones restantes del cultivo, ya sea temperatura, ph, etc. y depende del grado de acidez que se desea. En cuanto al porcentaje de fermentos añadidos, al aumentar el número de microorganismos se podrá acelerar hasta cierto punto la aparición de los efectos buscados (acidez, textura, y aroma), puesto que si se tiene una elevada densidad de bacterias se puede inhibir el crecimiento debido a la acumulación de metabolitos. Por último; la capacidad acidificante de los microorganismos hay que tomarla muy en cuenta pues si bien la producción de ácido es un objetivo, y ésta se acelera con el aumento de los microorganismos podría producir cambios en las características del producto final. Para la correcta selección del cultivo iniciador que se utilizará es necesario conocer los factores expuestos. Criterios para la selección de cultivos: Varios son los criterios que se pueden utilizar a la hora de seleccionar los cultivos a emplear y comprenden: Poder acidificante; Sensibilidad a los fagos; Producción de compuestos aromatizantes, saborizantes y texturizantes; Actividad enzimática. Se puede conocer perfectamente las curvas de crecimiento de los cultivos que se comercializan, así como también su producción de ácido. De esta manera, se puede estar seguro de cual es el cultivo correcto a seleccionar para el producto que se desee elaborar. Este es el papel que juega el Poder acidificante al momento de seleccionar los cultivos. Con respecto a la sensibilidad de los fagos, como ya se estableció producen efectos negativos sobre el cultivo, por esta razón es importante contar con cultivos resistentes a los mismos. Debemos seleccionar los cultivos que mejor se adapten a los productos que se desean elaborar. A modo de ejemplo, para elaborar un yogur batido puede utilizarse un cultivo iniciador con menor capacidad texturizante (aumentar viscosidad) que para un yogur firme a la vez que debe garantizarse que se produzcan los compuestos aromatizantes característicos del producto. La actividad enzimática es un factor muy influyente, en especial en la elaboración de quesos madurados en el cual se debe conocer la capacidad fermentativa, proteolítica y lipolítica de los cultivos a utilizar. Preparación de los cultivos: EEe En la figura anterior se puede observar de forma esquemática el proceso general de elaboración y propagación de cultivos starters empleados a gran escala. El proceso comienza con la elaboración del cultivo madre (2), este cultivo se prepara a partir del cultivo liofilizado o comercial (1) suspendiendo la cantidad deseada en la solución adecuada para el fin que se requiera, por ejemplo, para la elaboración de yogurt el cultivo liofilizado se suspende en leche estéril. A partir de este cultivo madre se prepara el cultivo intermedio suspendiendo una cantidad mayor del cultivo 2. Finalmente se elabora el cultivo industrial o de trabajo, el cuál es el cultivo que se usa para inocular directamente el producto a transformar. En la industria láctea, por ejemplo el cultivo madre se prepara tradicionalmente en botellas de 100 ml provistas de tapa con membrana y es inoculada con una jeringa esterilizada a partir del cultivo comercial. Luego se inocula con el cultivo madre la leche que se encuentra en el envase de cultivo intermedio. Finalmente con el cultivo intermedio se inocula la leche que se encuentra en el tanque de cultivo industrial. Todas estas etapas deben realizarse bajo condiciones asépticas para evitar la contaminación de los cultivos. Fuente: artículo de cultivos Estárter: Seguridad, funcionalidad y propiedades tecnológicas de Enrique Alfonso Cabeza Herrera. Se explicará a continuación que es la liofilización. La liofilización es un método que presenta la ventaja de transportar grandes concentraciones bacterianas en volúmenes reducidos y puede obviar la cadena de frío. El principio básico de la liofilización es el secado de células, en un recipiente de vidrio, por remoción de agua congelada que sublima, es decir, se elimina como vapor, utilizando un sistema de alto vacío, dentro del cual un desecador absorbe el vapor de agua. Finalmente el recipiente que contiene las células secas es cerrado bajo vacío. Removiendo la tapa del vial o rompiendo la ampolla en condiciones de asepsia, microorganismos viables cultivables pueden ser recuperados luego de resuspensión en soluciones adecuadas y siembra en medios de cultivos apropiados. Conclusiones: Se pudo determinar que la funcionalidad de los cultivos starters no radica solamente en la transformación y obtención de alimentos fermentados, pueden producir también sustancias antimicrobianas, mejoran los procesos de producción y los hacen más fiables, ofrecen ventajas tecnológicas, y se pueden obtener a partir de ellos productos benéficos para la salud. Como el proceso de elaboración de los cultivos industriales que se utilizan directamente con el producto a transformar requiere de los cultivos comerciales o liofilizados, se debe saber seleccionar muy bien de entre los que se encuentran disponibles en mercado al que favorezca la obtención del producto deseado.
Bibliografía: -Cultivos iniciadores en leche fermentada. (en línea). Consultado 19 de mayo 2010. Disponible en: http://www.alimentariaonline.com/media/mlc027_cultivos.pdf -Cultivos iniciadores liofilizados. (en línea). Consultado 19 de mayo 2010 disponible en: http://books.google.com.uy/books?id=L7lA4NEC9pcC&pg=PA98&lpg=PA98&dq=elaboracion+de+cultivos+iniciadores+liofilizados&source=bl&ots=vVwBWYWn0w&sig=E0cZEDZEHVfdX4lOz67-7vDuBaY&hl=es&ei=D5n0S_rgN8SqlAel8vjnDA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=7&ved=0CCwQ6AEwBg#v=onepage&q&f=false -La fermentación láctea. (en línea). Consultado 26 de mayo de 2010 disponible en: http://nutricion.nichese.com/charcuteria.html -Método de elaboración de cultivos iniciadores para la fabricación de queso manchego. (en línea). Consultado 19 de mayo de 2010 disponible en: http://www.espatentes.com/pdf/0476810_A1.pdf -Elaboración de cultivos starters o inóculos.(en línea). Consultado 26 de mayo de 2010 disponible en: http://www.monografias.com/trabajos14/cultiv-starter/cultiv-starter.shtml -Microorganism of the species. (en línea). Consultado 26 de mayo de 2010 disponible en: http://www.sumobrain.com/patents/wipo/MICROORGANISM-SPECIES-iLACTOCOCUS-LACTIS-SSP/WO1999003971.html - Selección y elaboración de un cultivo iniciador a partir de cepas de Enterococcus aisladas de un queso venezolano ahumado andino.(en línea). Consultado 26 de mayo de 2010 disponible en: http://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0798-22592007000600013&script=sci_arttext -Cabeza Herrera, E. Cultivos Estárter: Seguridad, funcionalidad y propiedades tecnológicas.
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