Microbiología en bebidas fermentadas - Parte 2

MICROBIOLOGÍA EN BEBIDAS FERMENTADAS Parte 2 ACLARACIÓN Las fotografías de la presentación, son propiedad del autor y publicadas oportunamente con sus fuentes en su Blog científico: SEGURIDAD ALIMENTARIA, BROMATOLOGÍA y MICROBIOLOGÍA de los ALIMENTOS (www.bagginis.blogspot.com) 2 FERMENTACIÓN La fermentación es cualquier proceso durante el cual las enzimas de un microorganismo convierten una fuente de energía en uno o más productos químicos, que pueden ser para alimentos o para uso industrial o farmacéutico. Las Levaduras son, con mucho, los microorganismos más importantes utilizados para las fermentaciones líquidas, aunque se utilizan bacterias en algunos productos lácteos como los yogures. El producto de fermentación de levadura más importante es el alcohol. FERMENTACIÓN Se pueden reproducir por gemación, fisión y esporulación. La primera y la tercera son las más frecuentes, siendo la segunda una forma de reproducción de muy pocas especies. En la reproducción por gemación, la membrana celular de la célula adulta sufre un estrangulamiento, a partir de la cual nace una nueva célula. A través de esta forma de reproducción se pueden conformar cadenas, en ellas cada célula hija antes de separarse produce yemas, o sea, nuevas células. FERMENTACIÓN Todas presentan un particular interés de acuerdo con el producto que se va a obtener. Por ejemplo, en la producción de la cerveza interesa trabajar con un tipo especial de levadura, la Sacharomyces carlsbergensis. Entre más seleccionada sea la levadura garantizará un producto de mejores cualidades. No ocurre lo mismo con la producción de vino y otras bebidas derivadas en donde pueden participar más de una especie de levadura, unas como iniciantes del proceso, otras como finalizadoras del mismo. El método del cultivo puro fue desarrollado por el Dr Emil Christian Hansen, de los laboratorios Carlsberg (Dinamarca), con el objeto de buscarle una solución a los problemas presentados en la elaboración de cervezas cuando intervenían células procedentes de cepas diferentes. FERMENTACIÓN Con referencia a la producción y elaboración de Vinos, hay un gran número de vinos diferentes y su calidad y características varían considerablemente. Las levaduras implicadas en la fermentación del vino son de dos clases: las “silvestres” que se encuentran en las uvas (tal como se cosechan) y se transfieren por lo tanto al mosto, y la levadura de vino cultivada, Saccharomyces ellipsoideus, que se añade al mosto para comenzar la fermentación. Mientras la levadura silvestre tolera hasta un 4% de alcohol, la cultivada tolera mayores porcentajes. FERMENTACIÓN El Código Alimentario Argentino, en su artículo 1085 del Capítulo XIII – (Bebidas fermentadas) define a la sidra base como “la bebida que resulta exclusivamente de la fermentación alcohólica normal del jugo recién obtenido de manzanas sanas y limpias de uso industrial, con o sin la adición de hasta un 10 % de jugo de pera obtenido en idénticas condiciones que el jugo de manzana y fermentado en forma conjunta o separada”, y a la sidra como “la sidra base, endulzada y gasificada” (Artículo 1085 bis). Las graduaciones alcohólicas mínimas permitidas por el código para la sidra base y la sidra son 4,5 ± 0,3 % v/v y 4,0 ± 0,3 % v/v a 20 °C, respectivamente. FERMENTACIÓN En todos los procesos fermentativos, las levaduras metabolizan las hexosas presentes en el mosto a través de la glucólisis vía en la cual se produce piruvato como sustrato final. En condiciones anaeróbicas, como las que se establecen durante el proceso de elaboración de sidras, las levaduras transforman al piruvato mayoritariamente en etanol y CO2 durante el proceso de fermentación alcohólica. El objetivo de este proceso bioquímico, central en la elaboración de sidra y de otras bebidas fermentadas, es el de mantener el balance redox necesario para sostener el catabolismo glucolítico, única fuente de producción de energía de la célula en estas condiciones. Durante el proceso fermentativo las levaduras no sólo producen etanol y CO2 sino también otros compuestos que contribuyen positivamente al sabor de la sidra. También pueden formarse otros metabolitos como el SH2 que inciden negativamente en las características del producto final. BIOPELÍCULAS O BIOFILMS BIOPELÍCULAS o BIOFILMS A lo largo de la historia de la microbiología, investigadores han encontrado que las bacterias crecen en forma diferente después de su adhesión en superficies y posterior formación de biopelículas. En 1964, Mitchell y Kevin Marshall examinaron los primeros estados de formación de biopelículas por bacterias y diferenciaron la adsorción reversible e irreversible, esta última constituyendo el primer estado de formación de las biopelículas. Aunque las descripciones de las biopelículas han variado a través de los años, las características fundamentales se han mantenido y las que se encuentran en la naturaleza consisten en comunidades de microorganismos primarios viables y no viables protegidos por sustancias poliméricas extracelulares (EPS) polianiónicas fijadas a la superficie. BIOPELÍCULAS o BIOFILMS BIOPELÍCULAS o BIOFILMS • La adhesión bacteriana se puede dividir en dos etapas: la etapa primaria o de atraque y la fase secundaria o de bloqueo. • El proceso de adhesión bacteriana está controlado por una serie de variables. Estas incluyen las especies de bacterias, factores ambientales, productos genéticos esenciales y la composición de la superficie. BIOPELÍCULAS o BIOFILMS BIOPELÍCULAS o BIOFILMS BIOPELÍCULAS o BIOFILMS La dispersión de los microorganismos y de porciones del biofilm puede verse favorecida por las propias operaciones de limpieza, por ejemplo, al aplicar agua a presión excesiva y con boquillas inadecuadas que generan salpicaduras y aerosoles. Los microorganismos que han formado parte de un biofilm pueden haber adquirido características fenotípicas diferentes a las células originales, desarrollando cierta capacidad de adaptación a bajas concentraciones de los biocidas utilizados en la planta. Esta situación puede presentarse en zonas donde se ha enjuagado el desinfectante y se ha producido un encharcamiento en el suelo (grietas, ranuras, desagües). BIOPELÍCULAS o BIOFILMS Como ejemplo válido y como corolario de este tema, la empresa BETELGEUX-CHRISTEYNS desarrolló el Test TBF300, que es un sistema rápido, simple y específico para teñir exclusivamente la matriz del biofilm, no interfiriendo en los resultados la presencia de restos de suciedad procedente de productos lácteos, cárnicos o pesqueros. Con esta técnica, pueden visualizarse las zonas con presencia de biofilms y de este modo establecer procedimientos con productos específicos para su control. BIOPELICULAS La eliminación de los biofilms no es una tarea fácil puesto que factores como la temperatura, el tiempo, y las fuerzas mecánicas y químicas intervienen de manera directa en el proceso de des adhesión. De modo que la desinfección tras la eliminación del biofilm es requerida en las plantas de alimentación sobre todo en aquellas zonas donde queda humedad, puesto que se favorece las condiciones de crecimiento de los microorganismos DETERIORO EN BEBIDAS FERMENTADAS De lo analizado hasta ahora, podemos inferir que no siempre la refrigeración es el método óptimo para la conservación del producto fermentado. En general, hay otros dos factores que están íntimamente ligados al anterior. La humedad relativa del medio es importante tanto para la materia prima como para los microorganismos que posan en su superficie. DETERIORO EN BEBIDAS FERMENTADAS Nunca se debe almacenar en un ambiente donde le permita a la materia prima ganar agua. En la selección de los ambientes adecuados para la conservación de materias primas se tendrá presente la relación existente entre humedad relativa y temperatura. En general, a temperaturas más elevadas, humedades relativas bajas y viceversa. Las materias primas con alteraciones superficiales producidas por microorganismos, se almacenarán en ambientes con humedad relativa baja. Sin embargo, es posible retrasar las alteraciones superficiales sin disminuir la humedad relativa modificando la atmósfera gaseosa DETERIORO EN BEBIDAS FERMENTADAS Las familias de bacterias de mayor importancia en la industria cervecera son: Pseudomonadaceae, Bacteriaceae y Lactobacteriaceae y específicamente las siguientes especies de los géneros mencionados a continuación tienen que ver con el tema que se va a tratar: Acetobacter, Lactobacillus, Estreptococos, Flavobacterium y Achromobacter. DETERIORO EN CERVEZAS En el mosto y durante los primeros días de fermentación: Obesumbacterium proteus, Hafnia protea, Rahnella aquatilis, Enterobacter agglomerans y Klebsiella terrigena. Las levaduras aeróbicas: Pichia, Brettanomyces, Dekkera, Debaryomyces, Filobasidium y Candida spp. Las bacterias lácticas se consideran las más peligrosas de todas: Producción de Diacetilo: Pediococus damnosus y Lactobacillus brevis Sabores desagradables afrutados: Micrococcus kristinae DETERIORO EN CERVEZAS DETERIORO EN CERVEZAS El 30% de todos los incidentes de deterioro de la cerveza terminada y envasada en todo el mundo son Pectinatus y Megasphaera. Hay tres especies en el género Pectinatus asociadas con el deterioro de la cerveza: Pectinatus cerevisiiphilus, Pectinatus frisingensis y Pectinatus haikarae. Pectinatus estropea principalmente las cervezas no pasteurizadas al producir turbidez y grandes cantidades de ácido propiónico, algunos compuestos de ácido acético y azufre (H2S, metil mercaptano). El producto estropeado huele a huevos podridos, lo que lo hace no apto para el consumo. Muchos factores controlan el crecimiento de las especies de Pectinatus en la cerveza, incluidos los niveles de oxígeno y etanol y la acidez. DETERIORO EN CERVEZAS El grupo Megasphaera incluye tres especies: Megasphaera cerevisiae, Megasphaera paucivorans y Megasphaera sueciensis. Megasphaera afecta principalmente a las cervezas bajas en alcohol no pasteurizadas mediante la producción de ácidos grasos C5 y C6, H2S y turbidez. La tasa de crecimiento de M. cerevisiae se reduce por encima del 2,1% (p/v) y el pH por debajo del 4,1. La temperatura de crecimiento de este taxón oscila entre 15 y 37 °C. Megasphaera es capaz de crecer en cerveza con menos de 0,3 mg/l de oxígeno disuelto y su tolerancia a los ácidos amargos del lúpulo es comparable a la de Pectinatus. DETERIORO EN CERVEZAS Lactobacillus y Estreptococos: Los primeros son tolerantes a los ácidos y pueden resistir el poder antiséptico del lúpulo. Una especie, L. pastorianus, da lugar a acidez y a un tipo de turbidez sedosa; puede producir ácidos láctico, acético y fórmico, alcohol y dióxido de carbono de azúcares fermentables; crece en un intervalo de temperatura comprendido entre 11º37º C. Es el organismo que más defectos produce en las cervecerías que emplean métodos de fermentación superficial. Aunque de difícil eliminación, sin embargo, se puede controlar manteniendo las instalaciones limpias, la levadura debe ser pura, reduciendo a un mínimo los extractos fermentables residuales, pH muy bajo, la concentración del lúpulo debe ser alta en el momento del trasiego y la pasterización de la cerveza. Los segundos ocasionan acidez, turbidez, viscosidad y sarcina (enfermedad caracterizada por un olor similar a miel. DETERIORO EN CERVEZAS Acetobacter: Son aerobias y crecen generalmente en el intervalo de 5º-8º a 35°-40ºC. Producen ácido acético aerobiamente a partir del etanol y poseen tolerancia frente a la acidez y a los antisépticos del lúpulo en las cantidades que se encuentran en las cervezas. Pueden ser las responsables de la acidez debido al ácido acético. Otras dos especies, A. capsulatum y A. viscosum, pueden producir viscosidad, mientras que A. turbidans, puede originar turbidez y acidez. DETERIORO EN CERVEZAS Como contramedidas, se debe llevar a cabo con prontitud una limpieza mecánica adecuada seguida de la desinfección y el reemplazo de piezas y superficies para eliminar las contaminaciones. M. cerevisiae y Pectinatus son relativamente sensibles, especialmente a los biocidas oxidativos como el ácido peracético, y su uso se recomienda principalmente. CRITERIOS y RIESGOS MICROBIOLÓGICOS CRITERIOS MICROBIOLOGICOS El criterio microbiológico para un alimento define la aceptabilidad de un producto o un lote de alimento basada en la ausencia o presencia, o en la cantidad de microorganismos, incluidos parásitos, y/o en la cantidad de sus toxinas / metabolitos por unidad o unidades de masa, volumen, superficie o lote. CRITERIOS MICROBIOLOGICOS Definir el propósito del criterio microbiológico: • La inocuidad del alimento: para este propósito se requiere la determinación de microorganismos patógenos y/o toxinas y en algunos casos la utilización de microorganismos indicadores (relacionados con la presencia de un patógeno). • El cumplimiento de las Buenas Prácticas de Manufactura (BPM) y de los indicadores de higiene. • La utilidad de un alimento como ingrediente para un propósito determinado. • La vida útil de un alimento a fin de determinar su fecha de vencimiento. Criterios microbiológicos en los principales patógenos alimentarios (CODEX ALIMENTARIUS) CRITERIOS MICROBIOLOGICOS Al establecer un criterio microbiológico se tienen que tener en cuenta los siguientes factores: • Evidencia epidemiológica de que el alimento en cuestión es un vehículo significativo de enfermedad. • Susceptibilidad del alimento a ser contaminado por patógenos. • Probabilidad de crecimiento microbiano en el alimento durante su manufactura, almacenamiento, distribución y preparación. • Tratamiento que recibe el alimento antes de ser consumido (proceso de cocción, etc.). • La susceptibilidad de los probables consumidores a agentes patógenos y toxinas. ESTE ES EL FINAL