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PRODUCCIÓN INDUSTRIAL DE AROMATIZANTES
INDICE:
1.−MICROORGANISMOS IMPLICADOS EN LA PRODUCCIÓN INDUSTRIAL DEAROMATIZANTES.
1a.− Productores de compuestos azufrados
Brevibacterium sp.
1b.− Productores de pirazinas
Pseudomonas sp.
Corinobacterias sp.
Strectococcus sp.
1c.− Productores de terpenos
Streptomyces sp.
Distintas especies de levaduras: Cándida, Torulopsis, etc.
1 d.− Productores de maltosa
Lactobacillus sp.
1 e.− Productores de diacetilos
Leuconostoc sp.
1 f.− Microorganismos enzimáticos
Aspergillus sp.
2.− PROCESOS INDUSTRIALES PARA LA OBTENCION DE AROMAS A PARTIR DEMICROORGANISMOS.
2 a.− Procesos para la obtención de compuestos azufrados
2 b.− Procesos para la obtención de pirazinas: Tetrametilpirazina
2 c.− Procesos para la obtención de terpenos: Mentol
2 d.− Procesos para la obtención de lactonas
2 e.− Procesos para la obtención de esteres
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2 f.− Procesos para la obtención de otros compuestos: Malta y Diacetil.
2 g.− Procesos para la obtención de enzimas microbianas.
3.−APLICACIÓN DE LOS DISTINTOS COMPUESTOS QUIMICOS EN LA INDUSTRIA DE LOSAROMATIZANTES.
3 a.− Utilización de las pirazinas y derivados.
3 b.− Utilización de los compuestos azufrados.
3 c.− Utilización de los alcoholes.
3 d.− Utilización de los terpenos.
3 e.− Utilización de las lactonas.
3 f.− Utilización de los esteres.
3 g.− Causas de los olores defectuosos y su eliminación.
3 h.− Utilización de las enzimas microbianas.
AGRADECIMIENTOS
Nuestro agradecimiento mas sincero a:
*Departamento de Microbiología y Genética de la Universidad de Salamanca.
*Departamento de Microbiología y Genética de la Universidad Complutense de Madrid.
*Departamento de Nutrición y Bromatologia de la Universidad de Salamanca.
*Departamento de Fisiología y Farmacología de la Universidad de Granada.
A todos ellos muchas gracias por su colaboración y ayuda desinteresada, sobre todo, en tareas deinvestigación y documentación, ya que sin su apoyo este trabajo no se podría haber llevado a cabo. Gracias.
PRODUCCIOÓN INDUSTRIAL DE AROMATIZANTES
INTRODUCCIÒN
AROMA: Percepción que hace difícil su descripción, ya que cada individuo reacciona de una formaindividual. Es el resultado de una interacción entre un numero mas o menos elevado de moléculas y unamucosa.
Es tan importante que nos va a determinar nuestra alimentación, el aroma nos abre o nos cierra el apetito, nosayuda a cumplir un tratamiento farmacologico, especialmente en formulaciones destinadas a pediatría y ageriatría.
Actualmente se le da mucha importancia a los aromatizantes, debido al culto que se da al buen olor:detergentes con aroma primaveral, champús multifrutas, inciensos, velas, etc.
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Según él articulo 13 del Tratado de Asunción, él articulo 10 de la Decisión Nº4/91 del Consejo del MercadoComún y la Recomendación Nº36/93 del Subgrupo de Trabajo Nº3:
*ADITIVOS AROMATIZANTES/ SABORIZANTES: Son las sustancias o mezclas de sustancias conpropiedades aromáticas y/o sàpidas capaces de conferir o reforzar el aroma y/o sabor de los alimentos. Seexcluyen de esta definición; los productos que confieran exclusivamente sabor dulce, salado o ácido, oaquellos productos normalmente consumidos como tales con o sin reconstitución.
*CLASIFICACION:
AROMATIZANTES / SABORIZANTES NATURALES: Aquellos obtenidos exclusivamente mediantemétodos físicos, microbiologicos o enzimáticos, a partir de materias primas aromatizante / saborizantesnaturales. Se entiende por materia prima aromatizante / saborizantes naturales los productos de origen animalo vegetal normalmente utilizados en la alimentación humana que contenga sustancias odoríferas y/o sàpidas,ya sea en su estado natural o después de un tratamiento adecuado. Se engloban aquí: aceites esenciales,extractos, bálsamos, oleorresinas, etc.
AROMATIZANTES / SABORIZANTES SINTETICOS: Aquellos compuestos químicamente definidosobtenidos por procesos químicos, tanto los que son idénticos a compuestos naturales o los artificiales, (noidentificados en productos naturales de origen animal o vegetal)
Las fuentes de obtención de materia primas para la producción de aromatizantes es muy variada:
−naturales: vegetal (extractos); animal (grasas),
−sintéticos.
Sometiendo a estas materias primas a procesos químicos, físicos, enzimáticos o microbiologicos. Noscentraremos en los procesos microbiologicos que presentan importancia:
*Aromas secundarios a partir de fermentaciones alcohólicas y maduración de quesos.
*Producción biotecnologica de aromas tradicionales en menor tiempo que las fermentaciones habituales.
*Síntesis de novo de compuestos volátiles procedentes de cultivos adecuados de microorganismos.
*Transformación de moléculas complejas en aromatizantes por vía microbiana.
MULTIPLICIDAD TEORICA DE LAS ETAPAS QUE CONDUCEN A LOS AROMAS
Cada etapa variará en función del pH, de la salinidad, del potencial redox, del contenido de agua y de latemperatura, entre otros parámetros.
LOS PRIMEROS ENZIMAS O
MICROORGANISMOS DEL PROCESO.
LOS SEGUNDOS MICROORGANISMOS
UTILIZADOS EN EL PROCESO.
REACCIONES QUÍMICAS O USO DE
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OTROS MICROORGANISMOS.
MICROORGANISMOS UTILIZADOS EN LA PRODUCCIÓN
INDUSTRIAL DE AROMATIZANTES
Los procesos industriales que usan microorganismos para la obtención de aromas y saborizantes son muyamplios. Estos microorganismos producen diversos compuestos que son los que darán las propiedadesaromáticas que buscamos.
A continuación exponemos una tabla con todos los compuestos que intervienen en la formación de losaromas, asi como los microorganismos que los producen:
COMPUESTOS
−Alcoholes.
−Compuestos azufrados.
−Pirazinas.
−Terpenos: Mentol Utilización de microorganismos para separar isómeros ópticos.
−Lactonas.
−Ésteres.
−Maltosas
−Otros compuestos flavónicos para separar sabores:
−Diacetilos
−Microorganismos productores de enzimas para aumentar el sabor y aroma.
Soja.• Vainillina.• Cítricos.•
TABLA
Brevibacterium
−B. linens
Compuestosazufrados
Pseudomonas
−P. Aeruginosa
Corynobacterium
−C. Glutamicum y C. Mutans
Pirazinas
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Streptococcus
−S. lactis
Streptomyces Aerobacter
Cándida Arthrobacter
Bacillus Nocardia
Trichoderma Torulopsis
Pseudomonas
Geotrichum
−G. Candidum.
Rhodotorula
Mycobacterium
Rhizopus
Hansenula
Terpenos
−Sarcina lutea.
Saccharomyces
−S.. cerevisiae
Trichoderma
−T. viride
Sporobolomyces
−S. odorus
Lactonas
Pseudomonas
−P. Fragi
Streptococcus
−S. Lactis subesp diacety
Lactobacillus
Ésteres
OTROS COMPUESTOS
Streptococcus
−S. Lactis subesp maltigenes
Maltosa
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Lactobacillus
−L. Maltaromicus.
Leuconostoc
−L. dextranicum
−L. Citrovorum
Streptococcus
−S. Lacti subesp diacetylactis
−S. cremonis
Diacetilos
MICROORGANISMOS ENZIMÁTICOS PARA AUMENTAR LOS SABORES
AspergillusSoja
Lactobacillus
− L. BulgaricusVainillina
Aspergillus
−A. Niger
Arthrobacter
−A. Globiformis
Cítricos
Los microorganismos utilizados en los procesos de obtención de aromas, serán:
*HONGOS
*LEVADURAS
*BACTERIAS
HONGOS: responsables de alterar productos alimenticios y también de crear de un escaso a un rico valoralimenticio a un alimento escaso en sustratos, convirtiéndolo en alimento rico en elementos asimiladores deagradable sabor, aroma o sabroso condimento.
Su uso es en la quesería, charcutería, comidas exóticas de Africa o Extremo Oriente.
LEVADURAS: hongos unicelulares durante todo o parte de su ciclo biológico. Son microorganismos muyheterogéneos, existen unos 60 géneros que engloban a mas de 500 especies. Se clasifican sobre la base deprocesos o productos donde se utilizan:
*Levaduras de panadería o productos de panificación.
*Levaduras de cervecería y cervezas.
*Levaduras de vinificación y vinos.
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*Levaduras de destilación y licores.
*Levaduras alimenticias.
*Productos derivados de levaduras.
*Etanol.
Son productos de creciente interés en el campo de la alimentación por su aportación en el aspecto nutritivo yaromático. Se clasifican en dos grandes grupos: Ascomicetos (ascosporogenos) y Denteromicetos(esporogenos). Por su morfología se dividen en redondeadas u ojivales (redondas por un extremo ypuntiagudas por el otro). Su tamaño oscila entre 1−10micras de ancho y 2−3micras de largo. Reproducciónsexuada y/o vegetativa.
Con respecto a su citología podemos ver que tienen organulos citoplàsmaticos diferenciados: Retículoendoplásmatico y Mitocondrias, estas ultimas con ADN; ARN y enzimas para la replicación de losnucleoticos como ARN polimerasa, además de los enzimas necesarios para la respiración celular. Vemosaminoácidos libres en vacuolas, pared celular rígida, membrana citoplasmatica de tres capas: lípidos,fosfolìpidos y proteínas.
COMPUESTOS AZUFRADOS
Gen. Brevibacterium
Bacteria acido − glutámica, gran positiva, no esporulada e inmóvil y formadora de colonias. Requieren biotinay eritrocitos a 30ºc.
Muchas cepas pueden utilizar acido láctico, etanol, glucosa, etc., para la producción de ácido glutámico. Conacido miso−diaminopimalico en su pared, importante para la clasificación, con arabinosa, galactosa y acidomicolico.
Su forma alargada cambia a forma de V cuando hay una división repentina, espontanea. Cuando soncultivadas en un medio rico no es observable su remarcado pleomorfismo. No obstante lo normal es que laelongacion, crecimiento y división, ocurran frecuentemente cuando la bacteria esta en medio con bajasconcentraciones de biotina o con un antibiótico.
La especie más importante es: Brevibacterium linens.
PIRAZINAS
Fam. Pseudomonaceas.
Gen. Pseudomonas y Gen. Xanthomonas
Gen Pseudomonas
Bacterias con forma alargada, gram negativo, no producen esporulación, con una micra de diámetroaproximado y entre 1.5−5 micras de longitud. No rodeadas por una vaina que las envuelve. Normalmente noson móviles, aunque a veces tienen un único y gran flagelo polar para moverse, en otras ocasiones presentanun flagelo lateral que produce un movimiento de corta longitud de honda. Él nùmero y tipo de flagelo, esimportante para la clasificación y taxonomía.
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Son aerobias, pero hay veces en las que pueden usar nitrato como adaptación final a condiciones anaerobias.Muchas especies acumulan poli−beta−hidroxibutirato (PHB), como reserva de carbono en gránulos. Puedenproducir una variedad de pigmentos. No crecen a pH de 4.5 o menores. Presentan oxidasa tanto positiva comonegativa, y catalasa positiva.
Quimiorganotrofas, algunas pueden vivir de forma autotrofa usando solamente CO2 y H2 como fuentes deenergía. Suelen estar de forma individual o en parejas, y en menos ocasiones formando colonias.
Pseudomonas aeruginosa: sufre alteraciones por etilendiaminotetracetato. Productores de pigmentosfluorescentes como pioreidina y pigmentos derivados como la piocianina de tono azul.
Gen. Corinobacterias
Parecidas a las Brevibacterias. Son Gram positivas, de forma alargada e inmóviles. Necesitan un medio rico yuna temperatura de 30ºC.
Las especies más importantes son: C.glutamicum y C. mutans.
Gen. Streptococcus
Bacterias lácticas en forma de cocos o bastoncillos. Son Catalasa negativo. Sintetizan ATP en fermentacioneslácticas de glucidos:
HOMOFERMENTATIVOS: acido láctico como único producto final
HETEROFERMENTATIVOS: además de acido láctico, tienen etanol acetato, dióxido de carbono comoproducto final.
Son aerotolerables, poco sensibles al dióxido de carbono por su actividad Superoxido dismutasa. Necesitanfactores de crecimiento tales como: Vitamina B, aminoácidos, pépticos, bases puricas y pirimidinicas. Toleranlos pH ácidos, es decir, de 5 o menos.
Son utilizadas en la conservación de alimentos: lácticos, cárnicos, vegetales fermentados, etc. Aunquetambién crean problemas en la industria por producir sabores amargos en productos como: vinos, cervezas,carnes, zumos de frutas, etc.
Streptococcus lactis: Es una de las especies importantes en el campo de los aromatizantes. Sus pruebas yresultados bioquímicos son: ADN positivo, dióxido de carbono positivo, acetoina positiva, etc. Crecen encultivos con una temperatura entre 10−40ºC y con un pH de 9.2. Utilizan dextrinas, maltosa, trealosa, xilosa,etc. entre otros glucidos para su fermentación.
TERPENOS
Gen. Streptomyces
Son hongos aerobios con preferencia por suelos húmedos. Forman esporas en condiciones bajas de humedad,suelos secos. Se agrupan en dos categorías basadas en el pH de su crecimiento:
*Streptomyces acidófilos: pH=3.5−6.5. Con pH optimo de 5
*Streptomyces neutrófilos: pH=5−9.0. Con pH optimo de 7
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Muchos crecen a temperaturas entre 50−60ºC, siendo: Termòfilos o mesófilos termotolerantes, según latemperatura de crecimiento, aunque no se distinguen muy bien entre sí.
Pueden o no formar rizosporas. Algunos son fitopatogenos. Poseen un ultraestructura celular procariota típicade bacterias Gram positivas, ya que presenta Peptidoglucano en su pared celular.
Sus esporas son resistentes a lisozinas debido a la pared que presentan. También tienen Glicocalix. Membranacitoplasmatica con unidades estructurales definidas. Mesosomas asociados a la membrana citoplasmatica. Connúcleo central. Ribosomas numerosos por todo el citoplasma. Formadores de esporas: Esporogenesis.
Otras especies de hongos importantes desde el punto de vista, de la obtención industrial de aromatizantes, son:Absidia sp. , Trichoderma sp., y Rhizopus sp.
En la obtención industrial de terpenos también se emplean algunas levaduras, entre las que destacan:Rhodotorula sp., Torulopsis sp., Cándida sp., (importante para la producción industrial de alimentos),Hansenula sp., (con un numero variante de cromosomas).
LACTONAS
Fam. Saccharomyceae.
Saccharomyces arenside
Levaduras que no asimilan nitratos. Esporulan con una fuente de carbono no fermentable, concentraciónmínima de nitratos y buena aireación: Medio McClary.
No utilizan Rafinosa. Utilizan la ruta de Embdem−Meyerhof−Parnas, para la oxidación de las hexosas.Reducen Acetaldehido en etanol como 95% de su glucolisis.
Levadura diploides y esporógena. Forma células vegetativas diploides a partir de las ascosporas haploides.
Trichoderma viride
Se trata de un hongo con reproducción asexual. Englobados en Deuteromycota. Es un productor deantibióticos que forma colonias y produce pigmentos amarillos.
ÉSTERES
Son muchas las especies bacterianas implicadas en la obtención industrial de aromatizantes. Las masimportantes ya han sido mencionadas y descritas a lo largo de este trabajo, por tanto, nos limitaremos anombrarlas, estas son:
Pseudomona fragi
Streptococcus lactis subsp. Diacetylactis
Lactobacillus sp.
Streptococcus cremonis.
OTROS COMPUESTOS
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MALTOSA
Streptococcus lactis variedad maltigenes
Lactobacillus maltoromicus
Bacteria láctica, Gram positiva, pleomorfica, esporógena, inmóvil generalmente. Dan citocromo y catalasanegativos. Aerotolerables y glucidoliticas. Necesitan medios con Vitaminas, Aminoácidos y otroscompuestos, para su crecimiento. No reducen el citrato ni producen pigmentos. Algunas especies producenmucus a partir de sacarosa. Su crecimiento se desarrolla en medios con un pH entre 4.5−6.4. Absorbengalactosa y lactosa por la vía del Fosfo−enolpiruvato, dependiente de Fosfo−transferasa.
Aparecen tres subgéneros:
Thermobacterium (homofermentativo)
Streptobacterium (homofermentativo)
Betabacterium (heterofermentativo)
DIACETILOS
Leuconostoc dextranicum y Leuconostoc citrovorum
Son bacterias lácticas, heterofermentativas que usan citrato como fuente de carbono. Como son bacteriaslácticas presentan las mismas características que las citadas con anterioridad, es decir, son Gram positivas,pleomorficas, esporógenas y generalmente inmóviles.
Streptococcus lactus subsp. diacetulactis
Streptococcus cremonis.
MICROORGANISMOS ENZIMÁTICOS UTILIZADOS PARA AUMENTAR SABORES.
SOJA
Aspergillus niger
Es un hongo asexual. Presenta conidioforos como soporte de las esporas. Tiene micelio vegetativo, alargadohacia las hifas, situadas en lo alto, en la parte globosa, (vesículas multinucleosas). Tienen gran importancia losmetabolitos secundarios y algunos de los primarios.
En 1.971 se dividieron los metabolitos secundarios en distintas categorías, según su origen biosintetico:
*Poliacetidos (terpenos y esteroides) *Derivados de ácidos carboxilicos
*Derivados de ácidos grasos. *Derivados de aminoácidos
*Metabolitos sin acetato. *Otros metabolitos.
Utilizados para la fermentación de comidas orientales, como Koji. También aparecen como los responsablesde la contaminación de alimentos, alfa−toxinas y mycotoxinas peligrosas, tanto para animales como para los
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seres humanos. Algunos presentan acciones farmacologicas importantes.
En el caso del Aspergillus niger, su uso esta vinculado con las fermentaciones en procesos alimenticiosmodernos, como productor de acido cítrico que adicionado a otros ácidos orgánicos, son utilizados en comidasmanufacturadas.
METABOLITOS DE Aspergillus sp. , USADOS EN PROCESOS ALIMENTICIOS.
COMPUESTOS ESPECIES USO
Ac. cítrico A. nigerCarnes, bebidas sin alcohol,
caramelos, lácteos, etc.
Ac. gluconico A.niger Postres, pan, refrescos, etc.
Ac.malico A. sp. Jamón, gelatinas, etc.
Ac. itaconico A. terreus, A. itaconicus Residuos contaminantes, etc.
Ac. tartarico A. niger, A.griseus Bebidas carbonatadas, etc.
Alfa−amilasas A. oryzae, A. nigerChocolate, levaduras industriales,etc.
Glucosa oxidasas−catalasas A. nigerProductos de huevo, cervezas,vinos, mahonesas.
Naringinasas A.niger Zumos de pomelo etc.
Pectidasas A. niger Zumos de frutas, vino etc.
Proteasas A. oryzae Soja, carne tierna, pan. etc.
Manitol A.candidus Masas de pastelería, etc.
PRODUCCIÓN INDUSTRIAL DE AROMATIZANTES
COMPUESTOS AZUFRADOS
La producción de estos compuestos es muy limitada y tiene interés en el caso de los quesos como se puedeobservar él la siguiente tabla.
La mayoría de estos aromas están formados por esteres de metanotiol y las transformaciones que sufren.
El metanotiol se produce a partir de metionina proceso que es realizado por diferentes microorganismos, entreellos el Brevibacterium linens, por la actividad dimetiolasa. Esta enzima solo es activa sobre metionina librepor lo tanto la producción de metanotiol va a depender de la tasa de proteolisis. Esto se vio confirmado por laedición de metionina libre a cuajada de quesería y se observo que incremento la producción de metanotiol.
Compuestos azufrados a partir de metanotiol:
PIRAZINAS
Los aromas resultantes de las pirazinas pueden ser tanto agradables como desagradables, y por citar algunosejemplos de aromas producidos por las pirazinas son: alimentos fermentados, japoneses, vinagre, sake,cerveza y el chocolate. En el caso del chocolate la formación de pirazinas esta relacionado con la temperatura.Hay estudios que relaciona la formación de pirazinas al aumento de temperatura en las cuales un grupocarbonilo (reducción azúcar) y una amina se condensan.
Las pirazinas también se pueden encontrar en los quesos: Parmesano, Gruyere y los quesos fundidos.
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Ahora vamos a profundizar en algunas pirazinas en concreto:
Tetrametilpirazina• 2−metoxi−isopropilpirazina•
La Tetrametilpirazina se aisló en 1.962 en cultivos de Bacillus subtillis, pero en 1.967 Demain, también laaisló de cultivos de Corynebacterium glutamicum. Para ello se necesitaba unos precursores: leucina,isoleucina, valina y pantotenato.
Estos precursores los obtienen por mutación de una enzima común: reducto−isomeras, en la ruta de la valina yla isoleucina.
PIRAZINAS POSIBLES PRECURSORES
2−metoxi−3−isopropil Valina + glioxal
2−metoxi−3−secbutil Isoleucina + glioxal
2−metoxi−3−isobutil Leucina + glioxal
2−metoxi−3−isopropil−5−metil Valina + piruvaldehido
2,6−dimetoxi−3−isopropil−5−metil Valina + piruvato
Debido a esta mutación vamos a obtener un acumulo de acetona con lo cual aumenta la producción deTetrametilpirazina ya que según Adechi y sus colaboradores, (1.964), este se formaba a partir de dos moles deacetoina y dos moles de amonio. Siguiendo este mismo proceso para la formación de Tetrametilpirazina seobtienen mutaciones en la reducto−isomeras de E. Coli. Otro proceso será bloqueando la deshidrogenasaláctica de Strep. lactus.
El caso del 2−metoxi−3−isopropilpirazina, es un compuesto responsable del olor a patata mohosa.
La producción de este compuesto la obtuvo:
*Miller y colaboradores en 1.972 de Pseudomonas perolens
*Morgan y colaboradores en 1.972 de Ps. Taetrolens
También sé aisló de Streptococcus lactus, que producen el aroma a quemado o cocido de algunos productoslácteos.
Otros microorganismos que producen esta pirazina liberando otros compuestos serian:
*Penicillium camenbertii −−−−− −−−− −−−−−− −− también produciría estireno
*Pseudomonas fluorescens−−−−−− −− −−−−−−−−−−libera acido butirico y ácidos de cadena media de 6a 10 carbonos, que originan el sabor rancio o jabón.
*Ps. fragi −−−−−−−−−−−−− −−−−−−−−−−−−−−−−−−− −−−−−−−−−−−− produce esteres de ácido butirico yresultantes de la lipolisis responsables del aroma afrutado en productos alimenticios.
La síntesis de estas pirazinas según Murray, 1.970, supuso que la síntesis del 2−metoxi−3−isopropilpirazina seasemejaba a lo que hacia las plantas, condensación de 2−aminoacidos y 1,2−dicarbonilos.
TERPENOS
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Constituye los mayores responsables de las características de olor y flavor de los aceites esenciales.
Estructuralmente son esqueletos hidrocarbonados formados por una unidad de isopreno(2−metil−1,3−butadiona), con estructuras que pueden ser cadenas cerradas, abiertas, saturado e insaturado.Los terpenos son fácilmente oxidables y en el proceso se liberan los flavores.
Tienen interés particular los aromas producidos por el hongo Ceratocystis.
La síntesis de terpenos se produce en la ruta del mevalonato, el primer monoterpeno que se forma es elgeraniol, va disminuyendo su formación y empieza a aumentar la formación de los otros monoterpenos.
También se ha aislado monoterpenos del hongo Trametes odorata y varias especies de Phellinus. Los aromasproducidos por los terpenos esta mas relacionados con olores de plantas que con flavores de comida.
Drawert y Bartos en 1.978 aislaron cultivos de la levadura Kluyveromuces lactus, los monoterpenos,citronelol, linelol y geraniol.
MENTOL:
Compuesto aislado de plantas del genero Menta, se utiliza por su flavor a menta y su efecto refrescante.
Según Croteaun (1.980), el mentol se produce por maduración del aceite esencial, es decir, en la formación.Los aceites esenciales esta formado por 2−mentona que en un proceso metabólico es convertida en 2−metol.Este paso esta catalizado por dos hidrogenasas diferentes dando dos productos: l−mentol y d−neomentol.
La maduración del aceite depende de las condiciones de crecimiento que requiera la planta. El aislamiento demicroorganismos que contenga la deshidrogenasa que cataliza la reaccion de 2−mentona a l−mentol es unmecanismo alternativo en la producción del mentol natural.
Otro mecanismo de producción de mentol es a partir de la hidrogenación del timol, compuesto que representael 50 % del aceite esencial del Thymus vulgaris. En la hidrogenación del timol se forman cuatro isómeros:dl−mentol, dl−isomentol, dl−neomentol y dl−isoneomentol.
Los enzimas microbianas permiten la separación de estos isómeros y lo hacen mediante sus esterasas quehidrolizan metilester a l−mentol.
Estos procesos lo realiza: Absidia hyolospora, Bacillus subtillis subvariedad niger, Getrichun candidum y dosespecies de Trichoderma, transforman mas menos metilacetato formiato, propionato, miristitato a mentol eisomentol. Estos compuestos se separan de sus isómeros por cromatografía.
Hay una patente japonesa que utiliza cultivos de Gleophyllum o Schizophyllum, para la hidrólisis selectiva deesteres carboxilicos para producir 2−mentol. El mentol y sus esteres son insolubles en agua por lo que paraobtener l−mentol se utiliza medios hidrofobicos.
Existe otro mecanismo descrito por Omata y sus colaboradores en 1.981, demostró la hidrólisis estereoselctivadel dl−metilsuccinato llevada a cabo por Rhodotorula minuta var. Texensis, para dar l−mentol
Otros microorganismos que se da también este proceso son: Trichoderma, Nocardia, Mycobacterium,Bacillus, Rhizopus, Cándida, Streptomyces, Aerobacter, Arthrobacter, Pseudomonas, Gibberelle, entre otrosmicroorganismos.
LACTONAS
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Son responsables de aromas agradables como: fruta, coco, caramelo, nueces. Los microorganismos puedensintetizar lactonas ópticamente activas en el cual se requiere numerosos procesos sintéticos. Como ejemplotenemos la producción de lactonas a partir de alfa−cetoàcidos que sugirió Boldingh y Taylor en 1.962,requiere seis pasos diferentes pero la misma conversión le pueden realizar los microorganismos. En 1.965,Muys y sus colaboradores demostró la conversión de ganma−delta−cetoacidos en lactonas ópticamenteactivas mientras que otros investigadores utilizaron alfa−beta−cetocacidos
Levaduras como Cándida, genero Saccharomyces, mohos tales como Penicillun notatum, Closdosporiumbutyri y Cl. suaveolens y la bacteria Sarcina lutea fueron capaces de producir olores lactonicos cuando seincubaron con cetoàcidos.
Algunos ejemplos de producción de aroma:
COCO: cultivo de Trichoderma virude en medio dextrosa de patata. El compuesto responsable es el6−pentil−purina, cuya síntesis química requiere siete reacciones como descubrió Nobuhena.
FRUTA: responsable una levadura, Sporobolomyces odorus y el compuesto responsable es laganma−decalactona que da un aroma intenso a melocotón.
ESTERES
Aromas que producen: pera, piña, frutas del bosque y manzana. La producción de estos aromas en cultivos delevaduras, mohos y bacterias se atribuye a la reacción de ácidos orgánicos con etanol según Omelienski en1.923
Percira y Morgan en 1.958, identificaron etil−butirato, etilisovalerato y etil−hexanoato como los principalesesteres del aroma afrutado producido por cultivos de Pseudomonas fragi. Ellos postularon que estosmicroorganismos producían ácidos tras la lipolisis. El etanol que los esterifica es producido por la bacteria deacido láctico y lo hace mediante las esterasas producidas por la Pseudomonas.
Se confirmo esta hipótesis cuando se aíslo etil−butirato y etil−hexanoato en el queso Cheddar, pasteurizaciónde la leche, (de ahí que surja el aroma en cultivos de leche calentados y posteriormente refrigerados).
OTROS COMPONENTES
MALTA.
El microorganismo responsable del flavor y aroma de la leche es un organismo láctico, Streptococcus lactisvariedad maltigenes. El compuesto responsable fuer determinado por Jackson y Morgan en 1.954 y es el3−metilbutanal.
Miller y colaboradores en 1.974 aíslan una cepa de Lactobacillus maltoromicus capaz de producir2−metilpropanal y 3−metilbutanal. Estos compuestos son los responsables del flavor a malta en lafermentación de la masa del pan.
DIACETILOS
Se trata de 2,3−butanodiona, es el responsable del flavor mantecoso en la fermentación de productos como lamantequilla y la leche agria. También es responsable del olor desagradable en el vino y zumos cítricos.
Los microorganismos que se pueden utilizar son Leuconostoc dextronicum, L. Citrovorum y Streptococcuslactis subesp. Diacetylactis, (Mizino y Jezeski, 1.961). La ruta, del citrato constituyente de la leche entra en la
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célula por la citrato permesa. Una vez dentro se hidroliza dando acetato y oxalacetato el cual sé descarboixilaa piruvato. El exceso de piruvato dentro de la célula permite la formación de diacetil, (Harvey y Collins1.963)
Hay dos caminos: *Piruvato + Pirofosfato tiamina Acetaldehido que condensa
con acetil−coA y enzimáticamente es transformado a diacetil.
*Condensación del Acetaldehido con otra molécula de piruvato
para formar acetolactato por la acetolactato sintasa. Este alfa−
acetolactato en condiciones de óxido−reducción es oxidado a
diacetil y en condiciones anaerobias a acetoina.
MICROORGANISMOS ENZIMATICOS
No solo se puede utilizar los microorganismos para el control de a los aromas sino también los enzimas queproducen. Ejemplo: Método aceleración de la producción de aromas de quesos.
LIPASAS
Aumenta el aroma de los quesos italianos.
*Queso azul: lipasa exógena, libera los ácidos grasos que permiten que Penicillium roquefortii, los ataque ylibere gran cantidad de metilcetonas, característicos del aroma de estos quesos.
También hay lipasas microbianas que pueden utilizarse para fabricar nuevos productos que se usan comoaditivos alimentarios, según Jolly y Kosikowsky en 1.975:
PRODUCTO CON AROMA
LIPASA MICROBIANA ROQUEFORT
(48HORAS 20ºC) (SALSAS, MAHONESAS...)
PROTEASAS
Se usa, por ejemplo, añadiéndola a la leche de quesería, aunque presenta problemas como: Amargor, perdidade rendimiento, etc.
Hay perceptivas de control de la aceleración en la producción de aroma con mezclas enzimáticas porquedisminuye los inconvenientes anteriores pues permite disminuir las cantidades de proteasas adicionadas.
Otra posibilidad de utilizar los encimas para la produccion de aromas y de evitar su perdida durante lafabricación del producto alimentario es la Encapsulaciòn:
*Microcapsulas de lípidos
*Liposomas
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Asi los aromas se pueden producir in situ durante la maduración o el almacenamiento. Como ejemplo: Célulasde Streptococcus lactis subsp. diacetylactis para la producción de diacetil y acetoina. También células de Ps.Putida o Breubacterium linens para la producción de metanotiol.
Las ventajas de los liposomas son que tienen dimensiones estandarizadas lo que asegura un repartohomogéneo.
*Liberación progresiva de la protejas de los liposomas y de esta forma evita él acumulo de peptidos amargo.
*Soybean: sus proteínas son tratadas con enzimas proteoliticos aislados de Aspergillus para recuperar suaroma. También aislando carboxipeptidasa de Aspergillus podemos eliminar el olor amargo que la enzimadescompone el C−terminal del aminoácido.
*Vainillina: la enzima producida por Lactobacillus bulgaricus aumenta el flavor de vainilla en su extracto. Esutilizado en el yoghurt.
*Productos cítricos: la enzima naringenasa aislada de Aspergillus niger y de Coniella diplodiella se utilizapara hidrolizar el 7−rhamnosido−beta−glucosido−4,5,7−trihidroxiflavona principal compuesto responsable dedar amargor a la naranja.
APLICACIONES DE LA PRODUCCION INDUSTRIAL DE AROMATIZANTES.
El control y producción de aromas avanza cada día, permitiendo la concepción de nuevas técnicas y/omejoras.
Muchos son los productos alimenticios que deben sus aromas a los microorganismos, los que llevan a cabodistintas fases metabólicas durante la producción de los distintos alimentos. Los aromas de estos productos sedeben a moléculas químicas de muy diversa naturaleza procedentes del metabolismo microbiano.
Las aplicaciones de los microorganismos en la producción de aromas, es muy amplia, ya que abarca muchoscampos, no solo el alimenticio que es en el que esta basado este trabajo, sino también en tecnologíafarmacéutica, piensos animales, productos de limpieza e higiene, etc. Actualmente, las investigaciones secentran en la genética de los microorganismos en busca de nuevas técnicas para la producción de estosaromas. La genética, nos permite estabilizar las propiedades metabólicas de las distintas cepas, asi comomodificar el genoma para llevar a cabo una determinada reacción, evitar el ataque por parte de losbacteriofagos de las cepas industriales, etc. Uno de los ejemplos más claros de la evolución de la industria eneste tema, son las ciclodextrinas, que encapsulan aromas y evitan asi su perdida, pueden convertirse en unexcelente punto de partida para futuras técnicas en este campo, hoy en día en desarrollo.
Aunque el tema de los olores y sabores, puede pasar casi desapercibido en nuestras vidas, es muy importanteen muchisimos aspectos y determina conductas, sensaciones, etc. Esto la industria lo sabe, y, por tanto, seinvierten grandes cantidades de dinero, en la investigación, en la producción y en la aplicación de los aromasen distintos artículos de diversa índole.
El control insuficiente de la calidad microbiología, la aparición de reacciones químicas espontaneas o untratamiento tecnológico equivocado pueden llevarnos a la obtención de aromas o sabores defectuosos eincluso desagradables para nosotros.
Los microorganismos son utilizados en muchos procesos de producción de alimentos, tales como: quesos,vinos, cerveza, embutidos, etc. El control de su calidad, se hace muy importante, ya que determinara laspropiedades organolepticas de los distintos artículos que influyen directamente en la compraventa de losmismos.
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Como se ha expuesto a lo largo de este trabajo, es durante los procesos de producción de los alimentos,cuando se utilizan los microorganismos, (alimentos fermentados), y también durante los que se corrigen losmalos olores y sabores, no solo producidos por estos microorganismos, sino también por causas demanipulación indebida, uso de mecanismos tecnológicos inapropiados, almacenamiento, etc.
Los microorganismos esta directamente relacionas con los malos olores de muchos productos, como quesos,embutidos, vino, etc., y no solo son causantes de los aromas agradables, ya que estos últimos se consiguen conun control adecuado.
Los microorganismos producen aromas, por que durante las fases metabólicas que realizan en los procesosdonde están implicados, eliminan diversas moléculas químicas, las cuales presenta característicasorganolepticas propias, reacciones secundarias con otros compuestos o interacciones adecuadas que llevan a laobtención del aroma deseado.
Son muchas las moléculas químicas obtenidas a partir de microorganismos, pero nosotros destacaremos lasmás relevantes desde el punto de vista alimenticio.
PIRAZINAS.
Compuestos heterociclicos aromáticos de seis átomos, dos de los cuales son de nitrógeno. Según lossustituyentes que presenten tendrán un umbral de percepción determinado, ya que son estos los causantes denumerosas reacciones químicas con la mucosa olfativa, y también a los que se debe la diversidad deesteroisomeros que como tales presenta propiedades distintas. Él numero, la naturaleza y la posición de losradicales, son los responsables de la calidad y de la intensidad del olor, originado por este tipo de compuestos.
Las cepas de microorganismos encargadas de la producción de pirazinas con el fin de obtener aromatizanteses muy variada, como por ejemplo: cepas de Streptococcus sp. Corynebacterium sp.
En ocasiones, las pirazinas se encuentran relacionadas con olores desagradables, tales como distintas especiesde Pseudomonas, causantes del olor a patata mohosa.
Podemos aislar pirazinas y distintos derivados en alimentos como: sake, cerveza, productos cárnicos, algunosvegetales crudos, (pimientos, guisantes, etc.), granos de café, cacao, etc.
Como podemos comprobar son muchos los alimentos que deben su aroma a estos compuestos. Se sabe quemuchas patentes sobre aromas presentan pirazinas en sus formulas registradas.
El conocimiento de que los compuestos pirazinicos interaccionan con la mucosa olfativa de una maneradeterminada, nos permite aplicar estas moleculas en la producción de distintos articulos, o su eliminacion enaquellos en que su olor no sea agradable o deseado. Esto ocurre también con otras muchas moleculasquímicas. Asi, observando las formulas químicas de los distintos compuestos, podremos conocer con ciertagarantia de éxito el aroma que tendran para el usuario, y resolver los problemas que estos aromas pueden traerconsigo.
En el siguiente cuadro, se esquematiza la utilizacion de las pirazinas en este campo de los aromas, es decir, seresume los distintos olores que causan las pirazinas y sus derivados, asi como su utilizacion en distintosproductos alimenticios.
PIRAZINAS Y DERIVADOS
ORIGEN: Sintesis quimica, extraccion vegetal y microorganismos.
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** Presentan numerosos umbrales de percepciòn, según los racicales
que presenten en su molécula. Tienen un olor caracteristico a tostado
y a nuez, aproximadamente.
** Se localizan en numerosos alimentos proporcionandoles el aroma
caracteristico, además de otras propiedades. Como ejemplo de estos
productos cotidianos hemos de resaltar:
QUESOS: Los quesos fundidos y el queso parmesano.
VEGETALES CRUDOS: Guisantes, pimientos, granos de
café, cacao, e incluso en las nueces, a las cuales le dan ese olor
tan caracteristico.
PRODUCTOS CARNICOS.
ALIMENTOS JAPONESES FERMENTADOS.
PRODUCTOS COCIDOS Y/O TOSTADOS.
OTROS PRODUCTOS: Vinagre, chocolate, sake, cerveza,
etc.
**En otros muchos articulos son derivados de pirazina los causantes
del aroma, esto ocurre por ejemplo:
2−metoxi−3−metilpirazina−−−−−−PALOMITAS DE MAIZ
tetrametilpirazina−−−−−−−−−−−−−−−PICANTES
2−metoxi−3−isopropilpirazina OLOR A TIERRA, PATATAS
2−metil−6−etoxipirazin−−−−−−−−−−PIÑA AMERICANA
2,5−dimetilpirazina−−−−−−−−−−−−−−NUECES, HIERBA
2−metoxi−3−metilpirazina−−−−−−−PATATAS
** Las pirazinas y los compuestos derivados, aparecen formando
parte de numerosos aromas conocidos. También pueden ser causa
de olores desagradables produccidos normalmente por el mal estado
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del alimento y la proliferaccion de diferentes cepas de bacterias.
Pseudomonas sp= OLOR A MOHO DE LAS PATATAS.
COMPUESTOS AZUFRADOS
No se conoce con certeza, la participación de los distintos tioles en la producción de aromas, aunque se sabeque aparecen en muchos productos alimenticios.
Se sabe que algunos esteres de metanotiol intervienen en el aroma de quesos tan conocidos como,Pont−I'Evêque.
En la tabla siguiente tenemos ejemplos de los distintos compuestos azufrados encontrados formando parte delolor característico de algunos alimentos.
TABLA SOBRE COMPUESTOS AZUFRADOS
Naturaleza, umbral de detección de algunos compuestos azufrados encontrados en distintos quesos y el olorcaracterístico que proporcionan.
COMPUESTOS AZUFRADOS UMBRAL DE DETECCION OLOR
2−3−ditia−pentano 6.0 ajo
2−4−ditia−pentano 60.0 ajo
2−3−4−tritia−pentano 0.1 queso muy madurado
S−metil−tioacetato 5.0 coliflor cocida
S−metil−tiopropanoato 100.0 queso
S−metil−tiobutirato 200.0 cebolleta
S−metil−tio−3−metil−butirato 100.0 afrutado
S−metil−tio−2−metil−butirato no determinado fresa silvestre
ALCOHOLES
Los alcoholes están presentes en numerosos aromas, destacando en distintos tipos y clases de quesos, ademásde en productos no alimenticios.
Son los alcoholes insaturados los más importantes en estos aromas, sobre los que resalta en 1−octen−3−ol,presente en muchos quesos de pasta blanda y también en la corteza del queso conocido con el nombre deBeaufort.
En una mezcla de metilcetonas, alcoholes secundarios, queso fundido y el 1−octen−3−ol, obtenemos el aromay el sabor característicos del queso Camembert maduro.
Este compuesto, 1−octen−3−ol, es un alcohol insaturado que produce un olor fungico desagradable semejanteal del champiñón fresco, cuando se encuentra en abundancia.
TERPENOS
Los terpenos, son los principales componentes de olores y flavores de los aceites esenciales y/u otroscompuestos volátiles. Se trata de hidrocarburos formados sobre la base del isopreno.
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La mayoría de los terpenos son de origen vegetal, y se obtienen por distintos procesos de extracción a partir demateria prima vegetal, recogida en determinas condiciones. Algunas especies de microorganismos intervienenen los procesos de extracción, separación de isómeros, etc., de estos compuestos
Actualmente existen numerosos estudios e investigaciones encaminadas a buscar la manera de que estas uotras especies microbianas puedan producir compuestos terpenicos con las mismas propiedades que losconocidos de origen vegetal.
Sensaciones atribuidas a distintos terpenos
TERPENOS SENSACION
CITRONELLOL Frescor, amargor, rosal, etc.
GERANIOL Dulce, olor a rosas
LINALOOL Floral, dulce, frescor, cítrico, etc.
NEROL Dulce, floral, ligeramente amargo.
ALFA−TERPINEOL Dulce, floral, frutas en disolución.
LACTONAS
Las lactonas son potentes compuestos usados en la industria aromática, aunque en la actualidad su producciónse lleva a cabo por síntesis químicas, principalmente, pero también existen distintos procesos de producciónde lactonas usando como materia prima diversas cepas de microorganismos.
Las lactonas han sido aisladas de una gran variedad de alimentos y se las ha asociado al aroma de muchos deellos, tales como frutas, mantequillas, dulces, coco, nueces, etc.
ESTERES
Los esteres producidos por microorganismos son los responsables del aroma afrutado en cultivos lácteoscuando existen bajas temperaturas y condiciones adecuadas para el desarrollo de estas cepas.
Ya en el siglo pasado, aparecieron microorganismos responsables de la producción de aromas en distintasfrutas, tales como: piñas, manzanas, fresas, peras, etc., los cuales se debían a los esteres ocasionados por elmetabolismos de estos microorganismos al presentar reacciones entre ácidos orgánicos y etanol en alguna desus vías metabólicas.
A mediados del siglo XX, se descubrieron distintos esteres responsables de los aromas afrutados de loscultivos lácteos. Estos esteres se le otorgaron a Pseudomonas fragi.
La adicción de etanol en cultivos de numerosas especies microbianas, ha evolucionado hasta la obtención deesteres, los cuales proporcionan algún aroma característico según la especie utilizada en el cultivo.
También se han aislado esteres como el etil−butirato o el etil−hexanoato, de algunos tipos de quesos, de laleche pasteurizada, además de en numerosas frutas.
DIACETIL
Este compuesto, aparece en numerosas formulas de mantequillas, cremas lácticas y otros productos derivadosde la leche.
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Es responsable de muchos aromas conocidos y se atribuye al metabolismo de los microorganismos queaparecen en la producción o maduración de estos artículos lácticos, ya que como todos sabemos, los productoslácticos usan microorganismos como materia prima importante en sus procesos de obtención.
El diacetil es también el causante de aromas defectuosos y desagradables de distintos alimentos, como zumosde frutas, vino, quesos etc.
OLORES DESAGRADABLES
Normalmente los olores defectuosos de los productos fermentados proceden de un control insuficiente de lacalidad microbiología, aunque en ocasiones son las reacciones químicas espontaneas o los tratamientostecnológicos equivocados, los que llevan a obtener estos aromas desagradables. Como ejemplo de estos casostenemos el sabor amargo que aparece en muchos quesos, tras un tiempo de almacenamiento o en el mismoproceso de elaboración.
Cepas de Pseudomonas sp. , que causan olor de patata mohosa, o las cepas de algunas especies deStreptococcus que provocan el olor a cocido o quemado en algunos productos lácteos.
*Pseudomonas fluorescens−−−−−−−−−−−−− sabor a jabón o rancio
*Pseudomonas fragi−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− molesto sabor afrutado en productos lácteos.
Nos centraremos un poco mas en la descripción del sabor amargo. Un sabor bastante molesto y desagradable,que se suele asociar con productos en mal estado o con deficiencias en su elaboración, y que se debe amúltiples causas, elaboración defectuosa, contaminación con cepas bacterianas, almacenamiento indebido,etc., en aquellos artículos alimenticios que sabemos no han de presentar este sabor amargo.
SABOR AMARGO
***Productos de soja tratados con proteasas que producen este sabor. Para impedirlo se usan proteínascarboxipeptidasa de Aspergillus sp. También sirve esta especie de hongo para la eliminación del sabor amargoen los zumos cítricos, principalmente en el de pomelo.
***Los quesos por la acción proteolitica, la maduración, etc., pueden dar este desagradable sabor amargo,debido a los peptidos que presentan y que se han desarrollado por estas causas. Para evitar su apariciónexisten diversos procesos como por ejemplo:
− Aumento de temperatura de cocción de la leche durante la fabricación para que disminuya el cuajo. Si latemperatura la elevamos antes de la fabricación ocurre lo contrario, es decir, que aumenta el cuajo y con él lospeptidos causantes del sabor amargo.
− Si aumentamos la concentración de sal, se disminuye el amargor.
No solo los peptidos amargos producidos por los enzimas coagulantes durante el proceso de elaboración delqueso, son los únicos causantes de este sabor, ya que existen cepas lácticas con proteasas en su membrana quedan este tipo de sabor, aunque otras bacterias de este tipo sirven para combatir el aroma y sabor amargo deestos quesos por que hidrolizan las proteínas que lo originan.
MECANISMOS DE APARICION DEL SABOR AMARGO EN LOS QUESOS
PARA LA CASEINA
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ENZIMA COAGULANTEFERMENTOS PROTEASAS DE LA LECHE,ENZIMA COAGUALANTE
FERMENTOS, CEPAS AMARGASPEPTIDOS DE ALTO PESO MOLECUAR, NOAMARGOS
ENZIMA COAGULANTE ENZIMA COAGULANTE
PEPTIDOS DE BAJO PESO MOLECULAR,AMARGOS
PEPTIDOS DE BAJO PESO MOLECULAR, NOAMARGOS
FERMENTOS CEPAS NO AMARGAS FERMENTOS, CEPAS NO AMARGAS.
PEPTIDOS DE MUY BAJO PESO MOLECULARY AMINOACIDOS NO AMARGOS
FERMENTOS
ENZIMAS MICROBIANOS
No solo se usan los microorganismos para el control y producción de aromas, sino también los distintosenzimas que producen son utilizados con este fin. Se utilizan los microorganismos como fabricas de enzimascon distintas utilidades, como acelerar procesos de maduración en quesería, proporcionar aromas diversos ycaracterísticos, etc.
Casi todas las clases de enzimas se pueden utilizar en la industria de la producción de aromas y sabores,aunque cada una de ellas presentara un determinado mecanismo de elaboración, un aroma característico, unaetapa de uso adecuada y unas propiedades concretas que hemos de conocer antes de su utilización.
LIPASAS
Usadas para aumentar el sabor de los quesos italianos, porque liberan ácidos grasos importantes en lacomposición de estos quesos. En otros casos, estos ácidos grasos liberados por estos enzimas microbianasactúan como sustrato metabólico de los microorganismos empleados en la fermentación y se consigue asi elaroma deseado. También estos enzimas se usan para la producción de aditivos alimenticios.
***QUESOS DE PATA AZUL: Penicillium roquefortii, que atacan a los ácidos grasos liberados por laslipasas exógenas, dando metilcetonas que dan el olor característico de este tipo de quesos.
***QUESOS CHEDDAR: Se acelera su proceso de maduración con lipasas microbianas de diverso origen.
***ADITIVOS ALIMENTICIOS: Lipasas utilizadas en su fabricación. Por ejemplo:
−−Nata o materia grasa de origen vegetal que se incuba con lipasas microbianas, esporas de Penicilliumroquefortii y un fermento láctico, con una temperatura aproximada de 20 grados, durante 48 horas y conagitación mas o menos constante. Se desarrolla asi el aroma roquefort. Después se mezcla, pasteuriza y sealmacena.
Es un método también utilizado en la elaboración de salsas, aliños o mahonesas.
La composición aproximada que obtendremos será:
16% de proteínas
45% de agua
18% de materia grasa
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2% de sal añadida
ph aproximado de 5.7−5.8
Como podemos ver, las lipasas, son utilizadas en muchos procesos, para la obtención de distintos compuestosalimenticios, asi como para proporcionar el aroma característico de los diversos quesos.
Estas enzimas también se utilizan en la industria cosmética por sus propiedades en este campo. Las enzimasusadas en esta industria, en muchos de los casos, también provienen de microorganismos tratadosadecuadamente para conseguir la calidad y las características mas apropiadas dentro de cada producto.
Los procesos con enzimas, y sobre todo con lipasa, son numerosos y cada día se buscan mayores aplicacionesde estas proteínas microbianas, en muchos campos, y no solo en el cosmético o en el alimenticio.
PROTEASAS
Desde el punto de vista de la utilización de estas enzimas en la industria quesera esta aun en estudio, y existenalgunos aspectos dudosos sobre su uso, sus propiedades, sus ventajas y también sobre los posibles problemasque se le pueden atribuir al uso de estas proteínas, ya que proporcionan en ocasiones ciertos sabores amargos.
Actualmente, se busca la manera de que estas enzimas sirvan para aumentar la velocidad de procesos deobtención de aromas por la interacción de las proteasas con otros enzimas o con distintas cepas de bacteriaslácticas.
Las perspectivas hoy en día, están puestas sobre el control de las mezclas de diversos enzimas, del mismo odistinto origen microbiano, mas o menos purificados con anterioridad.
PROCESOS DE ENCAPSULACION DE SISTEMAS EXOGENOS DE TIPO ENZIMATICO;Microcapsulas de lípidos o Lisosomas.
Las Microcapsulas o los Lisosomas sirven para originar in situ el aroma deseado durante la producción,maduración, etc. del articulo.
Se han ensayado microcapsulas, con distintas especies para producir diversos aromas, y los estudios en estecampo, continúan y avanzan cada día.
Los lisosomas pueden ser importantes para la quesería, ya que evitarían perdidas en el rendimiento de estasindustrias. Además, las proteasas encerradas en lisosomas, se liberan poco a poco y asi se pueden evitar losacumulos de peptidos amargos. Estos liposomas se comportan de forma semejante a los microorganismosutilizados en estos procesos de producción, aunque el más mínimo movimiento del equilibrio entre losdistintos compuestos que originan el aroma y el sabor, pueden llevarnos a la obtención de flavoresdefectuosos y desagradables.
Las enzimas microbianas son muy utilizadas para obtener aromas en procesos de producción de distintosalimentos, y también para eliminar sabores desagradables. Actualmente la línea básica de investigación secentra en los enzimas, en su aislamiento, su utilidad, etc. En las frutas y vegetales frescos se eliminan enzimaspara evitar malos aromas y estas mismas proteínas sirven como precursores para obtener aromas de otrosalimentos. Los enzimas microbianas pueden originar aromas frescos en procesos de obtención de distintosproductos.
Cepas de Lactobacillus bulgaricus, producen cepas que aumentan la concentración del sabor a vainilla, de losextractos vegetales que presenta vainillina. Este hecho se utiliza en la producción de yoghurt y otros alimentos
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similares.
Los frutos cítricos presentan compuestos amargos. Algunos enzimas aislados de Coniella diplodiella, sirvenpara eliminar parte de este amargor en los productos obtenidos en base de estas frutas, reduciendo su pH sinalterar los demás componentes nutritivos que presentan. Por tanto, los enzimas aislados de microorganismostienen un futuro prometedor dentro de la industria de producción de aromas y saborizantes.
PIRAZINAS Y DERIVADOS
ORIGEN: Sintesis quimica, extraccion vegetal y microorganismos.
** Presentan numerosos umbrales de percepciòn, según los racicales
que presenten en su molécula. Tienen un olor caracteristico a tostado
y a nuez, aproximadamente.
** Se localizan en numerosos alimentos proporcionandoles el aroma
caracteristico, además de otras propiedades. Como ejemplo de estos
productos cotidianos hemos de resaltar:
QUESOS: Los quesos fundidos y el queso parmesano.
VEGETALES CRUDOS: Guisantes, pimientos, granos de
café, cacao, e incluso en las nueces, a las cuales le dan ese olor
tan caracteristico.
PRODUCTOS CARNICOS.
ALIMENTOS JAPONESES FERMENTADOS.
PRODUCTOS COCIDOS Y/O TOSTADOS.
OTROS PRODUCTOS: Vinagre, chocolate, sake, cerveza,
etc.
**En otros muchos articulos son derivados de pirazina los causantes
del aroma, esto ocurre por ejemplo:
2−metoxi−3−metilpirazina−−−−−−PALOMITAS DE MAIZ.
Tetrametilpirazina−−−−−−−−−−−−−−−PICANTES.
2−metoxi−3−isopropilpirazina OLOR A TIERRA,
PATATAS.
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2−metil−6−etoxipirazin−−−−−−−−−−PIÑA AMERICANA.
2,5−dimetilpirazina−−−−−−−−−−−−−−NUECES, HIERBA.
2−metoxi−3−metilpirazina−−−−−−−PATATAS.
** Las pirazinas y los compuestos derivados, aparecen formando
parte de numerosos aromas conocidos. También pueden ser causa
de olores desagradables produccidos normalmente por el mal estado
del alimento y la proliferaccion de diferentes cepas de bacterias.
COMPUESTOS AZUFRADOS
Naturaleza, umbral de detección de algunos compuestos azufrados encontrados en distintos quesos y el olorcaracterístico que proporcionan.
COMPUESTOS AZUFRADOS UMBRAL DE DETECCION OLOR
2−3−ditia−pentano 6.0 ajo
2−4−ditia−pentano 60.0 ajo
2−3−4−tritia−pentano 0.1 queso muy madurado
S−metil−tioacetato 5.0 coliflor cocida
S−metil−tiopropanoato 100.0 queso
S−metil−tiobutirato 200.0 cebolleta
S−metil−tio−3−metil−butirato 100.0 afrutado
S−metil−tio−2−metil−butirato no determinado fresa silvestre
OLORES DESAGRADABLES
Normalmente los olores defectuosos de los productos fermentados proceden de un control insuficiente de lacalidad microbiología, aunque en ocasiones son las reacciones químicas espontaneas o los tratamientostecnológicos equivocados, los que llevan a obtener estos aromas desagradables. Como ejemplo de estos casostenemos el sabor amargo que aparece en muchos quesos, tras un tiempo de almacenamiento o en el mismoproceso de elaboración.
Cepas de Pseudomonas sp. , que causan olor de patata mohosa, o las cepas de algunas especies deStreptococcus que provocan el olor a cocido o quemado en algunos productos lácteos.
*Pseudomonas fluorescens−−−−−−−−−−−−− sabor a jabón o rancio
*Pseudomonas fragi−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− molesto sabor afrutado en productos lácteos.
MECANISMOS DE APARICION DEL SABOR AMARGO EN LOS QUESOS
PARA LA CASEINA
ENZIMA COAGULANTEFERMENTOS PROTEASAS DE LA LECHE,ENZIMA COAGUALANTE
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FERMENTOS, CEPAS AMARGASPEPTIDOS DE ALTO PESO MOLECUAR, NOAMARGOS
ENZIMA COAGULANTE ENZIMA COAGULANTE
PEPTIDOS DE BAJO PESO MOLECULAR,AMARGOS
PEPTIDOS DE BAJO PESO MOLECULAR, NOAMARGOS
FERMENTOS CEPAS NO AMARGAS FERMENTOS, CEPAS NO AMARGAS.
PEPTIDOS DE MUY BAJO PESO MOLECULARY AA' NO AMARGOS
FERMENTOS
SABOR AMARGO
***Productos de soja tratados con proteasas que producen este sabor. Para impedirlo se usan proteínascarboxipeptidasa de Aspergillus sp. También sirve esta especie de hongo para la eliminación del sabor amargoen los zumos cítricos, principalmente en el de pomelo.
***Los quesos por la acción proteolitica, la maduración, etc., pueden dar este desagradable sabor amargo,debido a los peptidos que presentan y que se han desarrollado por estas causas. Para evitar su apariciónexisten diversos procesos como por ejemplo:
− Aumento de temperatura de cocción de la leche durante la fabricación para que disminuya el cuajo. Si latemperatura la elevamos antes de la fabricación ocurre lo contrario, es decir, que aumenta el cuajo y con él lospeptidos causantes del sabor amargo.
− Si aumentamos la concentración de sal, se disminuye el amargor.
No solo los peptidos amargos producidos por los enzimas coagulantes durante el proceso de elaboración delqueso, son los únicos causantes de este sabor, ya que existen cepas lácticas con proteasas en su membrana quedan este tipo de sabor, aunque otras bacterias de este tipo sirven para combatir el aroma y sabor amargo deestos quesos por que hidrolizan las proteínas que lo originan
**Sabores defectuosos del vino y de algunos zumos de frutas causados por moléculas de diacetil, producidascomo consecuencia del metabolismo bacteriano.
ENZIMAS MICROBIANOS
LIPASAS
Aumentan el aroma de los quesos italianos donde los ácidos grasos libres son importantes para su saborcaracterístico.
***QUESOS DE PATA AZUL: Penicillium roquefortii, que atacan a los ácidos grasos liberados por laslipasas exógenas, dando metilcetonas que dan el olor característico de este tipo de quesos.
***QUESOS CHEDDAR: Se acelera su proceso de maduración con lipasas microbianas de diverso origen.
***ADITIVOS ALIMENTICIOS: Lipasas utilizadas en su fabricación. Por ejemplo:
−−Nata o materia grasa de origen vegetal que se incuba con lipasas microbianas, esporas de Penicilliumroquefortii y un fermento láctico, con una temperatura aproximada de 20 grados, durante 48 horas y conagitación mas o menos constante. Se desarrolla asi el aroma roquefort. Después se mezcla, pasteuriza y sealmacena.
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Es un método también utilizado en la elaboración de salsas, aliños o mahonesas.
PROTEASAS
**Acelerar procesos de obtención de aromas por interacción con otros enzimas o con distintas cepas demicroorganismos.
**Encapsulaciòn en microcapsulas de lípidos o lisosomas para generar in situ, los aromas. Evitan la perdidade rendimiento en la industria quesera por que se eliminan poco a poco y asi no se acumulan peptidosamargos. Su comportamiento es semejante al del microorganismo usado durante el proceso de elaboración delqueso.
**El inconveniente que presentan los lisosomas es que la mínima perdida del equilibrio entre las sustanciasaromatizantes y saborizantes, pueden llevarnos a flavores defectuosos.
**Enzimas de Lactobacillus bulgaricus Aumentar la concentración de sabor a vainilla, en los extractosvegetales que tienen vainillina.
**Enzimas de Coniella diplodiella Eliminar parte del amargor en los productos obtenidos a base de frutascítricas, sin alterar otros compuestos nutritivos.
MULTIPLICIDAD TEORICA DE LAS ETAPAS QUE CONDUCEN A LOS AROMAS
Cada etapa variará en función del pH, de la salinidad, del potencial redox, del contenido de agua y de latemperatura, entre otros parámetros.
LOS PRIMEROS ENZIMAS O
MICROORGANISMOS DEL PROCESO.
LOS SEGUNDOS MICROORGANISMOS
UTILIZADOS EN EL PROCESO.
REACCIONES QUÍMICAS O USO DE
OTROS MICROORGANISMOS.
COMPUESTOS IMPLICADOS EN EL AROMA:
Alcoholes Cetonas Fenoles
Aldehidos Lactonas Aminas
Acidos Heterociclos aromáticos
Aminoácidos Hidrocarburos terpenicos
Peptidos Hidrocarburos bencenicos
Compuestos azufrados.
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POSIBLES PRECURSORES DE PIRAZINAS
PIRAZINAS POSIBLES PRECURSORES
2−metoxi−3−isopropil Valina + glioxal
2−metoxi−3−secbutil Isoleucina + glioxal
2−metoxi−3−isobutil Leucina + glioxal
2−metoxi−3−isopropil−5−metil Valina + piruvaldehido
2,6−dimetoxi−3−isopropil−5−metil Valina + piruvato
Compuestos azufrados a partir de metanotiol:
.
VIA METABOLICA PARA OBTENER MENTOL
L−MENTOL L−MENTIL
DH(50%) (40%) E 1 ACETATO
1−MENTONA
DH (50%)
D−NEOMENTOL D−NEOMENTIL
(5%) E 2 GLUCOSIDO
E 1−−−−− ACETIL TRANSFERASA
E 2−−−−− GLUCOSIL TRANFERASA
COMPUESTOS
−Alcoholes.
−Compuestos azufrados.
−Pirazinas.
−Terpenos: Menthol Utilización de microorganismos para separar isómeros ópticos.
−Lactonas.
−Ésteres.
−Maltosas
−Otros compuestos flavónicos para separar sabores:
−Diacetilos
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−Microorganismos productores de enzimas para aumentar el sabor y aroma.
Soja.• Vainillina.• Cítricos.•
TABLA
Brevibacterium
−B. linens
Compuestosazufrados
Pseudomonas
−P. Aeruginosa
Corynobacterium
−C. Glutamicum y C. Mutans
Streptococcus
−S. lactis
Pirazinas
Streptomyces Aerobacter
Candida Arthrobacter
Bacillus Nocardia
Trychoderma Torulopsis
Pseudomonas
Geotrichum
−G. Candidum.
Rhodotorula
Mycobacterium
Rhizopus
Hansenula
Terpenos
−Sarcina lútea.
Sacharomyces
−S.. cerevisiae
Trychoderma
Lactonas
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−T. viride
Sporobolomyces
−S. odorus
Pseudomonas
−P. Fragi
Streptococcus
−S. Lactis subesp diacety
Lactobacillus
Ésteres
OTROS COMPUESTOS
Streptococcus
−S. Lactis subesp maltigenes
Lactobacillus
−L. Maltaromicus.
Maltosa
Leuconostoc
−L. dextranicum
−L. Citrovorum
Streptococcus
−S. Lacti subesp diacetylactis
−S. cremonis
Diacetilos
MICROORGANISMOS ENZIMATICOS PARA AUMENTAR LOS SABORES
AspergillusSoja
Lactobacillus
− L. BulgaricusVainillina
Aspergillus
−A. Niger
Arthrobacter
−A. Globiformis
Cítricos
METABOLITOS DE Aspergillus sp., USADOS EN PROCESOS ALIMENTICIOS.
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COMPUESTOS ESPECIES USO
Ac. citrico A. nigerCarnes, bebidas sin alcohol,
caramelos, lácteos, etc.
Ac. gluconico A.niger Postres, pan, refrescos, etc.
Ac.malico A. sp. Jamón, gelatinas, etc.
Ac. itaconico A. terreus, A. itaconicus Residuos contaminantes, etc.
Ac. tartarico A. niger, A.griseus Bebidas carbonatadas, etc.
Alfa−amilasas A. oryzae, A. nigerChocolate, levaduras industriales,etc.
Glucosa oxidasas−catalasas A. nigerProductos de huevo, cervezas,vinos, mahonesas.
Naringinasas A.niger Zumos de pomelo etc.
Pectidasas A. niger Zumos de frutas, vino etc.
BIBLIOGRAFIA
*ADVANCES IN APPLIED MICROBIOLOGY, VOLUME 29
Production of Flavor Compounds by Microorganisms
G. M. KEMPLER,
Nabisco Brands, INC., Wilton, Connnecticut.
*Microbiología Alimentaria.
El control de los flavores
ED: Acribia S.A.
M. Desmazeaud, J. Adda
*El maravilloso mundo de los aromas.
Discurso de León Villanúa
*http//www.intr.net/mercosur/res4693.htm
* Microbiología alimentaria II
Alimentos fermentados
ED: Acribia S.A.
C.M. Bourgeois
J.P. Larpent
*Biology of Industrial microorganisms
31
ED: De Benjamin − Cummings Co.−NC
A.L. Demain
N.A. Solomon
1
47
PROTEINAS, LIPIDOS O AZUCARES QUE ACTUAN DE SUSTRATO.
AMINOACIDOS, ACIDOS GRASOS O COMPUESTOS CARBONILICOS.
DERIVADOS DE LOS COMPUESTOS ANTERIORES.
PRODUCTOS CON AROMA.
CH3SH o CH4SO CH3−S−S−CH3 (disulfuro de dimetilo)
Reacciones de condensación
CH3 −S−S−S−CH3 (2−3−4−tritiapentano)
2 CH3−SH + H−CHO CH3−S−CH2−S−CH3 (2−4−diatiapentano)
Reacciones de adicción
CH3−SH + R−COOH CH3−S−CO−R (metil− esteres)
Reacciones de
Tioesterificacion.
*EJEMPLOS DE FORMACION DE COMPUESTOS AROMATICOS AZUFRADOS ENCONTRADOS ENLOS QUESOS A PARTIR DE METANOTIOL.
l−mentol l−mentol acetato
(40%) Acetiltransferasa (10%)
Dehidrogenasa
(50%)
1−Mentona
Deshidrogenasa
d−neomentol d−Neomentil glucosido
(5%) glucosil (45%)
32
tansferasa
LECHE DESCREMADA CON UN 45−50% MATERIA SECA POR ULTRAFILTRACIÓN
CH3SH o CH4SO CH3−S−S−CH3 (disulfuro de dimetilo)
Reacciones de condensación
CH3 −S−S−S−CH3 (2−3−4−tritiapentano)
2 CH3−SH + H−CHO CH3−S−CH2−S−CH3 (2−4−diatiapentano)
Reacciones de adicción
CH3−SH + R−COOH CH3−S−CO−R (metil− esteres)
Reacciones de
Tioesterificacion.
*EJEMPLOS DE FORMACION DE COMPUESTOS AROMATICOS AZUFRADOS ENCONTRADOS ENLOS QUESOS A PARTIR DE METANOTIOL.
PRODUCTOS CON AROMA.
DERIVADOS DE LOS COMPUESTOS ANTERIORES.
AMINOACIDOS, ACIDOS GRASOS O COMPUESTOS CARBONILICOS.
PROTEINAS, LIPIDOS O AZUCARES QUE ACTUAN DE SUSTRATO.
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