Productos lácteos fermentados

Cultivos iniciadores o estárter, bacterias lácticasSu función es la de fermentar la lactosa, transformándola en ácido láctico,lo cual modifica las proteínas de la leche y forma compuestos que le dan aroma y aspecto diferente.

Acido Láctico

*fines de conservación,

*tienen diferente contenido de agua, ácido y bacteriocinas

*presenta una textura, un olor y un “flavor” mucho más atractivos

Lactosa

COOH

H-C-OHCH3

CULTIVOS ESTARTER

Bacterias ácido-lácticas homofermentativas

Mesófilas (25-30ºC)

Lactococcus lactis subesp. lactisLactococcus lactis subesp. cremoris

Termofilas (37º-42ºC)

Streptococcus thermophilusStreptococcus delbrueckii subesp. bulgaricusLactobacillus helveticus

MICROFLORA SECUNDARIA

Leuconostoc ciertas cepas deLc. lactis sub lactis y otras bacterias lácticas

Propionibacterium freundenrreichii

Metabolizan el ácido cítricoproduciendo compuestos aromáticosY CO2 (Edam, Gouda, Azul..)

Metaboliza el ácido láctico a ácidopropiónico, ácido acético y CO2. El CO2 forma los agujeros de los quesos de tipo suizo.

Devaryomyces y TrichosporomBrevibacterium linen y especies de Mixococcus

Quesos madurados en superficiecomo el Limburger y el Gruyere

Penicillium camembertiiPenicillium roqueforti

Maduración de los quesos Camembert y quesos azulesrespectivamente

Productos Lácteos: Yogur

Cultivos iniciadores:

YOGURStreptococcus termophilus (ácido). Lactobacillus delbrueckii ssp bulgaricus(sabor).

ADITIVOS: Lactobacillus acidophilus

Bifidobacterium bifidum

LECHE

Productos Lácteos: QUESOS

Salado

MaduraciónADITIVOS: Penicillium roqueforti

P. camemberti

Propionibacterium

Bacterias lácticas

Lactococcus lactis.

RENINA.CUAJO

ACIDIFICACIÓNCOAGULACION

Calor

Prensado

SueroDESHIDRATACION

Etapas básicas en la elaboración de quesoMateria prima, leche (analizada microbiológica y químicamente)

+/- Pasteurización

+ Cultivo iniciador, bacterias lácticas (0,5-1,5% v/v)

(Leche a 30-35ºC)

Acidificación(+/- aditivos (ej. color)

Coagulación por la renina o cuajo

CuajadaCorte (molienda)/ agitaciónTratamiento térmico/Salado

Separación del suero del cuajo

Prensado Maduración

Lactosuero

+/- adición de inóculo microbianos (microflorasecundaria) u otros aditivos

¿Cómo actúa la quimosina?

Proteínas de la leche

Caseinasα-s1 caseinaα-s2 caseinaβ caseinaκ caseina

Suero LactoglobulinaSeroalbuminainmunoglobulinas

Submicela de caseína

quimosina

CH3-CO-COOH CH3-CHOH-COOH

NADH+H NAD

Lactato deshidrogenasa

Piruvico Láctico

Bacterias ácido-lácticas (Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus,Leuconostoc, Pediococcus)

Son bacterias Gram (-), no esporuladas, inmóviles, anaerobias aerotolerantesy la diferencia radica en la morfología: cocos y bacilos.

Son bacterias catalasa negativaLa mayoría son mesófilas, pero también hay algunas pocas psicrófilasy termófilas

Su metabolismo es fermentadorSon muy exigentes por lo que es difícil de cultivarlas, aún cuando se empleanmedios muy ricos. Su hábitat son los vegetatles en descomposición.

Según los productos resultantes de la fermentación de la glucosa se clasifican en Homofermentativas y Heterofermentativas

(4) Acido piruvico

(4) Acido láctico

Glucosa-6-fosfato

Fructosa-fosfato

(2)Triosa-fosfato

Fructosa-1-6-difosfato

(4) NAD (4) NADH

(4) NADH (4) NADLactatodeshidrogenasa

Metabolismo de la lactosa en las bacterias lácticas homofermentativas

(2) Triosa-fosfato

Tagatosa-6-fosfato

Tagatosa-1-6-difosfato

Tagatosa-1-6-difosfato-aldolasa

Ruta de la tagatosa

Lactosa

Galactosa

Galactosa-1-fosfato

Glucosa-1-fosfato

β-galactosidasa

Ruta de Leloir

Fructosa-1-6-difosfato-aldolasa

Glucosa

Lactosa-fosfato

Fosfo β-galactosidasa

Galactosa-6-fosfato

Metabolismo de la lactosa en las bacterias lácticas heterofermentativas

ADP

ATP Acido acético

Ruta de lafosfocetolasa

Glucosa

Glucosa-6-fosfato

Lactosa

Galactosa

β-galactosidasa

Ruta de Leloir

1Acido pirúvico

1Acido láctico

NAD+

NADH

NAD+

Acetil-fosfato

Acetaldehido

Etanol

NADH

NAD+

NADH

NAD+

2NAD+6-fosfo-gluconato

Xilulosa-5-fosfato

1Triosa-fosfato

CO2 2NADH

fosfocetolasaPi

Metabolismo del ácido pirúvico y del Ácido cítrico en las bacterias ácido-lacticas

Cítrato

membrana citrato permeasa

Cítrato

acetato

oxalacetatoCitrato liasa

(2) Acido pirúvico

Acetaldehido

Etanol

NADH

NAD+

NADH

NAD+

Acetil-fosfato(2) Acido láctico

NAD+

NADH

CH3

HC OH

COOH

ADP

ATP Acido acético

Acetil-fosfato

α-acetolactato

CH3

COCOCH3

diacetilo

acetoina

CO2

CO2

Oligopéptidos

Di/tripéptidos

aminoácidos

Oligopéptidos

Caseinas

aminoácidosEPAPTPDP

aminoácidosAPTPDP

Sistema proteolítico de los lactococcos1) Enzimas localizadas en el exterior de la membrana citoplasmática2) Sistemas de transporte.3) Enzimas intracelulares

Paredcelular

membranaPrtP

oligopéptidos

di/tripéptidos

aminoácidos

N2 noproteico

Opp

Dtp

Aat

1) La estabilización de genes codificados por plásmidos por integración cromosómica.

2) El desarrollo de cultivos resistentes a bacteriofagos.

3) La mejora de la textura y el sabor y la aceleración de la maduración de los quesos.

4) La producción de bacteriocinas y otros compuestos antimicrobianos naturales. Por ejemplo de nisina.

5) La producción de polímeros que mejoran el cuerpo y la textura de los productos lácteos fermentados.

6) La consecución de cultivos lácteos que toleren la liofilización

Las aplicaciones más importantes de la biología molecularde los cultivos iniciadores a la industria láctea

Microorganismos participantes en la elaboración de quesos y leches fermentadas•Productos Microorganismos Flora secundaria

productores de la acidez

QuesosColby, Cheddar, Cottage Lactococcus lactis subesp. cremoris Ningunoy tipo cremosos Lc. lactis subesp. lactisGouda, Edam y Havarti Lactococcus lactis subesp. cremoris Leuconostoc sp. Citrato

Lc. lactis subesp. lactis Lc. lactis subesp. LactisBrick y Limburger Lactococcus lactis subesp. cremoris Geotrichum candidum,

Lc. lactis subesp. lactis Brevibactrium linens, Micrococcus sp.Camembert Lactococcus lactis subesp. cremoris Penicillium camemberti y en ocasiones

Lc. lactis subesp. Lactis Brevibacterium linenQuesos azules, Lactococcus lactis subesp. cremoris Citrato. Lactococcus lactis subesp. lactisRoquefort Lc. lactis subesp. Lactis Penicillium roqueforti

Mozarella, Provolone Streptococcus thermóphilus, Lactobacillus Ninguno. Al romano se le añaden lipasasRomano, Parmesano delbruekii subesp. bulgaricus, Lb helveticus animales para obtener un sabor rancio o

picanteQuesos suizos, Gruyere Streptococcus thermóphilus, Lactobacillus Propionibacterium freundenreichii subesp.Emmenthal helveticus, Lb delbruekii subesp. bulgaricus shermanii

Leches fermentadasYogur Streptococcus thermóphilus, Lactobacillus Ninguno

delbruekii subesp. bulgaricusRequesón Lactococcus lactis subesp. cremoris Leuconostoc sp. Citrato, Lactococcus lactis

Lc. lactis subesp. lactis subesp. LactisNata ácida Lactococcus lactis subesp. cremoris Ninguna

Lc. lactis subesp. lactis

•Producción de renina en E. coli-se obtuvo mRNA a partir de la mucosa de ternera lechal-se purificó y se utilizó en experimentos de traducción in vitro-se preparó cDNA a partir de este mRNA y el cDNA se inserto enpBR322-los plasmidos se hibridaron con un oligonucleótido deducido a partirde la secuencia de aminácidos de la quimosina.-se expresó como proteína de fusión con la β–galactosidasa-se insertó la secuencia de la proquimosina detrás de un promotor eucariótico -la expresión resultó 5% del total de proteínas pero se formaroncuerpos de inclusión.

Producción de quimosina/renina en E.coli y en Kluyveromyces lactis

-la quimosina se clonó entrelas secuencias promotoras y terminadoras de gen LAC4(lactasa de Kluyveromyces) -se insertó en pUC19 que lleva como marcador el gen Tn5 bajo el control del promotor ADH1.-el plasmido se linearizó y se integróen el cromosoma-la quimosina se secretó al sobrenadante de cultivo (80%)-la producción aumento de 50-75 veces cuando se utilizósu propio péptido señal o con la región del pre-pro del gen delel factor α-el rendimiento fue de 100U de enzima/ml, lo que correspondea 1g/l o al 10% de las proteínas celulares.

Producción de quimosina/renina en Kluyveromyces lactis

preproquimosina

Quimosina (activa)pH

Aspartil-proteasa

proquimosina

16 aa

27 aa

35.000 daltons

41.000 daltons