Microorganismos en la producción de alimentos

http://www.consumer.es/seguridadalimentaria/sociedad-y-consumo/2010/04/15/192394.php

Usos de los microorganismos en la elaboración de alimentos Ciertos microorganismos, lejos de ser alterantes o transmisores de enfermedades, se usan como aliados en la elaboración de numerosos productos y aditivos •

Por MAITE PELAYO

•

8 de septiembre de 2011 Share on email Share on meneame Share on tuenti Share on facebook Share on twitter Share on google_plusone_share

Imagen: Javier Leiva

Sin comprender bien qué ocurría, las culturas más antiguas han utilizado los microorganismos como aliados en la elaboración de diferentes tipos de alimentos. La base de estos procesos casi siempre es la misma: un soporte rico en nutrientes sobre el que un determinado microorganismo se desarrolla y transforma el alimento en otro muy diferente, a través de un proceso conocido como fermentación. Algunos de los más utilizados son las levaduras, sobre todo las pertenecientes al género Saccharomyces, responsables de la elaboración del vino, la cerveza y el pan. Con el paso del tiempo, estas fermentaciones milenarias se estudiaron y controlaron para dirigirlas hacia la producción de determinadas sustancias apreciadas en el alimento o, por el contrario, para eliminar las indeseables.

Hoy en día es una ciencia que se controla hasta el más mínimo detalle, pero en un principio se denominó "la enfermedad del vino", un proceso fermentativo mediante levaduras que provocaba "fiebre en los caldos" a partir de un zumo muy rico en azúcares, convertidos en alcohol tras el proceso. La inoculación casual a través de la propia materia prima es un proceso provocado, e incluso, las propias cepas de levaduras se cultivan y diseñan para generar los linajes más adecuados en cada caso. Lo mismo podría decirse de la cerveza.

En realidad, el proceso fermentativo puede desencadenarse en cualquier caldo rico en azúcares (zumo de frutas o arroz) que, inoculado con la levadura, se transforma en una bebida alcohólica. Si después estos caldos se fermentan de nuevo, esta vez por bacterias del ácido acético, se obtendrá vinagre (de vino o malta en el caso de la cerveza). En el caso del pan, otro de los alimentos en los que intervienen las levaduras, no se busca la producción del alcohol, sino de dióxido de carbono, para conseguir la esponjosidad de la masa.

Bacterias ácido lácteas Las bacterias del ácido láctico constituyen un amplio conjunto de microorganismos benignos que, a partir de azúcares (lactosa en el caso de la leche), crean ácido láctico como producto final del proceso de la fermentación. Las bacterias ácido lácticas se han empleado para fermentar alimentos desde tiempos remotos. Su uso más corriente son los productos lácteos fermentados, como el yogur, el queso o la mantequilla, pero también otros menos conocidos como el kéfir o el exótico kumis. El hecho de que cuando fermentan creen un ácido, hace que el producto resultante no sea adecuado para el desarrollo de la mayoría de otros

microorganismos. De ahí que, además de producirse un nuevo alimento de características diferentes, se crea un medio de conservación de alimentos tan vulnerables como la leche.

Las bacterias ácido lácticas se han empleado para fermentar alimentos desde tiempos remotos En lo que concierne al yogur, su elaboración se debe al trabajo complementario entre dos bacterias, Streptococcus thermophilus y Lactobacillus bulgaricus, que producen un alimento muy estimado tanto desde el punto de vista gastronómico como nutricional y dietético. En la elaboración del queso, pueden diferenciarse dos etapas principales: la formación de la cuajada y su maduración. La cuajada se forma como resultado de la coagulación de las proteínas de la leche, como consecuencia de un proceso microbiológico debido a la acidificación del medio por parte de las bacterias lácticas. También puede utilizarse para este mismo fin una enzima conocida como renina, que se extrae del estómago de las terneras.

La posterior maduración de la cuajada es un proceso muy complejo y variable, en función de la clase de queso que se elabora. Está basado en procesos de degradación de las proteínas y grasas que confieren el sabor y aromas característicos. En algunos casos, los microorganismos desempeñan papeles muy específicos en la maduración de los quesos.

Entre otros, el color azul y aromas peculiares de los quesos azules son consecuencia del crecimiento de ciertos hongos del género Penicillium en toda la masa del queso. En el caso de los quesos de agujeros, estos son el resultado de la formación de dióxido de carbono tras fermentar el lactato, que produce propiónico y les da su típico sabor.

Otros procesos microbiológicos También la elaboración de la mantequilla es, en parte, un proceso microbiológico. En su caso, es necesario un agriado inicial, causado por los llamados estreptococos de la leche, para poder separarse después la grasa de la mantequilla durante el batido. Además, estos microorganismos crean pequeñas cantidades de acetoína, una sustancia que se oxida de forma espontánea a diástilo, el compuesto responsable del aroma y sabor de la mantequilla.

En algunos países, es costumbre que la leche experimente un proceso mixto de fermentación a base de bacterias lácticas y levaduras y se forme un producto lácteo agrio, pero con contenido en alcohol, como es el caso de kéfir y el kumis, un lácteo elaborado con leche de yegua, que constituía parte importante de la dieta de algunos pueblos guerreros nómadas de Eurasia.

Pero las bacterias del ácido láctico no solo pueden desarrollarse en sustratos como la leche.

La fermentación láctica también puede ocurrir sobre materiales vegetales. Es el caso de la elaboración de col fermentada ácida o de algunos tipos de aceitunas y encurtidos agrios.

Formación de alimentos exóticos Mas exótica y lejana resulta la elaboración de la salsa de soja, el miso y el tempeh, que se realiza en Oriente mediante hongos. En la elaboración de la salsa de soja se utilizan el hongo Aspergillus oryzae y otros microorganismos para fermentar una mezcla compuesta de soja y trigo con un fuerte aroma y un color marrón rojizo oscuro. Durante el proceso de fermentación

(que puede durar hasta un año), las proteínas y los azúcares se descomponen y los productos de la mezcla inicial dan lugar a una gran variedad de componentes de diversos sabores y aromas tan característicos. El miso, fruto de la fermentación de la pasta de soja que se utiliza como base de sopas y salsas, se obtiene a partir de una mezcla de microorganismos similar.

En la producción del tempeh también se usa el hongo Rhizopus oligosporus. El tempeh es una especie de pastel de soja fermentada, básico en la dieta de países como Indonesia, donde se utiliza como fuente principal de proteínas y otros nutrientes esenciales.

Bacterias y aditivos Pero los microorganismos también se usan para obtener saborizantes y aditivos. El ácido glutámico, un aminoácido usado para obtener glutamato monosódico, es uno de los potenciadores de sabor más comunes en alimentación y se puede obtener mediante fermentaciones. La lisina, un aminoácido esencial, es decir, un componente de las proteínas que el ser humano no puede sintetizar, sino ingerir a través de la alimentación, también puede originarse mediante la fermentación de ciertas bacterias.

De esta manera, puede añadirse lisina a algunos alimentos para mejorar la calidad nutricional de sus proteínas pobres en este aminoácido tan necesario en la dieta. Por otro lado, el ácido cítrico que se agrega a refrescos y productos de confitería se extraía en el pasado de los cítricos. Sin embargo, en la actualidad, la práctica totalidad de su producción procede de la fermentación de Aspergillus niger. Por último, los microorganismos también se utilizan para elaborar aditivos que dan consistencia a los alimentos. Muchas sustancias que se utilizan en la industria alimentaria como espesantes, emulgentes y excipientes, como xantina y la dextrina, se obtienen a partir de determinados microorganismos.

LA FERMENTACIÓN, UN PROCESO BIOLÓGICO Cuando en 1837 tres personas propusieron casi de forma independiente y simultánea que la levadura que aparece durante la fermentación alcohólica era una especie de "planta microscópica", que convertía los azucares en alcohol etílico y dióxido de carbono, fueron criticadas por la comunidad científica de la época. Ellos defendían que este proceso, la fermentación alcohólica, era una función vital de las células de levadura y no un proceso químico. Años atrás, la química había hecho grandes progresos y se abrió un amplio y esperanzador camino en la llamada química orgánica. Con la demostración de que los compuestos orgánicos presentes en la naturaleza podían sintetizarse en un laboratorio, los químicos pensaron que los procesos naturales observados en la naturaleza podían analizarse en términos puramente físico-químicos.

Pero se equivocaban. Cuando aún no se había resuelto el "problema de la generación espontánea", según la cual los microorganismos aparecían como por arte de magia en un entorno determinado, fue otro químico de formación, Pasteur, quien demostró al mundo científico que todos los procesos fermentativos son el resultado de una actividad microbiana.

El trabajo que Pasteur desarrolló en el campo de las fermentaciones tuvo pronto su aplicación

práctica, ya que fue requerido por una importante destilería local que obtenía alcohol a partir de remolacha para solventar problemas en su proceso de producción. Pasteur pudo comprobar que la fermentación alcohólica había sido en parte reemplazada por otro tipo de proceso fermentativo que como resultado no producía etanol, sino ácido láctico.

Comprobó que las células de levadura se habían sustituido por otras más pequeñas en forma de bastoncitos y esferas (bacterias lácticas). De esta manera, demostró no solo que todos los procesos fermentativos son una actividad microbiana, sino que cada fermentación en particular definida según las principales sustancias finales va acompañada de un tipo específico de microorganismo que podía identificarse.

Microorganismos en alimentos, no todos son iguales Bacterias, virus, hongos o levaduras actúan de forma distinta, atacan a alimentos diferentes y tienen una capacidad de infección desigual •

Por MAITE PELAYO

•

15 de abril de 2010

Imagen: Wikimedia

Los microorganismos son seres vivos microscópicos capaces de desarrollarse y multiplicarse en un medio que reúna las condiciones adecuadas. Se hallan en el suelo, en las plantas, en el aire, en los organismos vivos o en el agua. Los alimentos constituyen un medio idóneo porque les proveen de los nutrientes y la humedad que necesitan para crecer. La palabra "microorganismo" hace referencia a su tamaño, que es microscópico y exige el uso de instrumentos adecuados (microscopios) para observarlo.

Los microorganismos o microbios son demasiado pequeños para que se perciban de forma clara a simple vista. Si un objeto tiene un diámetro inferior a 0,1mm, el ojo humano no lo percibe. Incluso en un objeto 10 veces mayor se apreciarían muy pocos detalles. Las bacterias son uno de estos seres microscópicos. La mayoría prefiere vivir en medios templados, húmedos y que no sean demasiado ácidos ni salados. Pero algunas viven en todo tipo de espacios.

Unas necesitan oxígeno (aerobias) y se desarrollan en la superficie de los alimentos. Otras prefieren ambientes sin oxígeno (anaerobias) y se desarrollan en el interior de latas o carne.

También las hay que varían sus necesidades, en función del entorno (con o sin oxígeno). Se diferencian, según su comportamiento frente a las personas, en tres grupos: •

La mayoría de las bacterias son inofensivas e incluso útiles porque originan los sabores y aromas de ciertos alimentos: queso, yogur, embutidos, etc. También forman parte de algunos órganos, como la flora del intestino que, además de protegerlo, ayuda en sus funciones.

•

Otras son perjudiciales, provocan alteraciones en los alimentos y los hacen inadecuados para su consumo: causan la putrefacción de carnes y pescados o leche

agria. Son las denominadas alterantes, que estropean el alimento y limitan, con la ayuda de reacciones físico-químicas, la vida útil del producto.

•

Las patógenas, con capacidad para provocar enfermedades, constituyen un pequeño grupo. Estos microorganismos no ocasionan alteraciones ni transformaciones del alimento (aspecto, color y sabor normales), por lo que su presencia es difícil de detectar. Se desarrollan a temperaturas templadas (corporales) y, una vez dentro del organismo, se reproducen y generan infecciones o elaboran toxinas. Algunas participan en ambos procesos, de ahí que se hable de toxiinfecciones alimentarias.

Los mohos Los hongos sí se aprecian sin necesidad de utilizar un microscopio. En el alimento, forman una masa esponjosa que se extiende de forma rápida. Prefieren ambientes templados y húmedos, pero son poco exigentes y muy adaptables, por lo que se hallan en muchos alimentos, sobre todo, frutas, verduras, pan húmedo, quesos y mermeladas abiertas. Como las bacterias, se diferencian, según su comportamiento, en tres grupos: •

Útiles: proporcionan sabores y aromas a ciertos quesos (roquefort, camembert).

•

Perjudiciales: alteran los alimentos (reblandecimiento y manchas algodonosas).

•

Patógenos: algunos crean sustancias tóxicas (micotoxinas) que pueden penetrar en el alimento y dañar el organismo. Es el caso de las aflatoxinas producidas por "Aspergillus flavus" en cereales y frutos secos almacenados en condiciones inadecuadas con altas temperaturas y humedad.

Las levaduras, a pesar de ser hongos microscópicos, se detectan en muchos casos por la formación de burbujas de CO2 y un ligero olor a alcohol. Necesitan azúcar y humedad para sobrevivir, algunas resisten la ausencia de oxígeno y concentraciones altas de sal. Se diferencian en dos grupos: •

Útiles: agentes gasificantes en los procesos de fabricación de pan y cerveza o en la producción de vino.

•

Perjudiciales: alteran productos ricos en azúcar (frutas, mermeladas y zumos), ya que los fermentan y generan alcohol y gas. Alteran también encurtidos y zumos ácidos.

Virus, los más pequeños Otros microorganismos capaces de crear problemas de salud relacionados con los alimentos son los virus. Son la forma más pequeña de vida y son tan simples, que se adaptan a condiciones extremas, adoptan formas de vida latente capaces de aguantar mucho tiempo hasta encontrar un entorno óptimo de desarrollo. Su tamaño, entre 10-300 nanómetros (millonésima parte de un milímetro), les convierte en "los hermanos pequeños" de las bacterias, de alrededor de 1 micrómetro, que equivale a 1.000 nanómetros.

Necesitan tejidos vivos para crecer y, por tanto, no tienen capacidad para desarrollarse en los alimentos. Las temperaturas de almacenamiento no influyen, pero pueden ser el medio de transporte hasta el cuerpo humano, como en el caso de la hepatitis infecciosa. Se transmiten a través del agua y de moluscos filtradores. Los virus son siempre patógenos, ya que son parásitos celulares.

Aunque menos frecuentes, algunas algas microscópicas contaminan los alimentos y generan biotoxinas que se acumulan en los organismos marinos, sobre todo, por ingestión del fitoplancton que las contiene. Es el caso de las temidas mareas rojas, formadas por microalgas capaces de producir ácido domoico (DA), una potente biotoxina que provoca trastornos gastrointestinales, neurológicos y, en casos severos, la muerte.

Enterobacterias Muchas partes del cuerpo humano contienen microorganismos (boca, nariz, orejas, pelo, uñas, heridas e intestinos). A menudo, las bacterias que provocan enfermedades son de origen intestinal, son las llamadas enterobacterias. Este grupo congrega muchas de las bacterias más conocidas: salmonella, shigella, yersinia y E.coli. Se multiplican en el intestino, a partir del cual recontaminan el medio mediante las heces e infectan de nuevo en un ciclo fecal-oral. Elevados recuentos de enterobacterias en alimentos o aguas indican fallos en el proceso de producción o conservación, ya que estos microorganismos se eliminan con tratamientos térmicos o de clorado.

La contaminación microbiológica por bacterias es la causa más frecuente de problemas sanitarios en alimentación. Es aquí donde la actuación del manipulador tiene una importancia decisiva. Las bacterias y, en general, todos los microorganismos, pueden estar presentes en el propio alimento crudo de forma natural (carnes frescas, pescados y mariscos, huevos, verduras...) o llegar hasta él por contaminación cruzada (mediante contacto directo o indirecto, a través de cuchillos o trapos de cocina), a partir del polvo, tierra, animales y a través del manipulador.

BACTERIAS COLIFORMES

Imagen: Berkeley Lab

Consideradas como indicadores analíticos de contaminación fecal en controles de agua de consumo, las bacterias coliformes son más resistentes en el medio acuático que las enterobacterias patógenas. Su presencia se relaciona con contaminación fecal y un elevado recuento es proporcional a su nivel de gravedad. Por el contrario, su ausencia es indicativa de buena calidad microbiológica en el agua. Pero no todos los coliformes son de origen fecal.

Este motivo ha llevado al desarrollo de pruebas de determinación de coliformes totales y coliformes fecales de origen sólo intestinal. Esta diferenciación precisa, con un mínimo margen de error, si la contaminación de la muestra analizada es de origen fecal por conexiones con aguas negras.

En otros alimentos, como los platos preparados, los coliformes se utilizan como parámetro indicativo de la calidad higiénico-sanitaria del producto, en especial, en su proceso de elaboración. Debido a la limitada supervivencia en estos medios, su presencia es indicativa de contaminación fecal reciente. Por otra parte, puesto que estos microorganismos se eliminan a través de tratamientos de higienización (pasteurización, esterilización...), alimentos como la leche confirmarán si este proceso se ha realizado de forma correcta y si no hay una recontaminación posterior.

PRIONES De tamaño mucho más pequeño que los virus, los priones no son microorganismos, sino moléculas de naturaleza proteica presentes en todos los vertebrados superiores. Si se alteran, causan enfermedades espongiformes, como el mal de las vacas locas. Son agentes transmisibles no convencionales, capaces de multiplicarse e infectar otros organismos.

Pueden adquirirse a través de alimentos cárnicos procedentes de animales infectados y provocar la enfermedad tras un periodo de incubación de hasta 10 años.