Cultivos Iniciadores en Quesería: Tradición y Modernidad. Beatriz Martínez (IPLA-CSIC). En las II Jornadas Teécnicas "Nuevas Tecnologías en Seguridad y Calidad de los Productos Lácteos". Cáceres, noviembre 2013
Proyecto "Biocontrol de fermentaciones lácteas". José Emilio Rebollo
Cultivos iniciadores tradicionales y modernos
1. Cultivos Iniciadores en Quesería:
Tradición y Modernidad
T di ió M d id d
Ana Rodríguez González y Beatriz Martínez Fernández
Grupo DairySafe, IPLA‐CSIC
II Jornadas Técnicas
Nuevas Tecnologías en Seguridad y Calidad de los Productos Lácteos
Cáceres, 14 de Noviembre de 2013
2. INSTITUTO DE PRODUCTOS
LÁCTEOS DE ASTURIAS
CSIC
Tecnología y Biotecnología de P.L.
Microbiología molecular
Fermentos lácticos y bioconservación
Físico-química
Microbiología y Bioquímica de P.L.
Probióticos, prebióticos y exopolisacáridos
Cultivos lácteos funcionales
WWW. IPLA.CSIC.ES
Quesos
de
España
3. FERMENTOS LÁCTICOS Y BIOCONSERVACIÓN
(DairySafe)
CALIDAD Y SEGURIDAD DE
PRODUCTOS LÁCTEOS
Líneas de Investigación
Diseño de cultivos iniciadores
Bacteriocinas
Bacteriófagos y endolisinas
5. Introducción
Friso de la Lechería
(bajorrelieve sumerio del III milenio a.C.)
Descubrimiento accidental hace unos 8.000 años en
el Fertile Crescent
(Valle del Trigris y Eúfrates (antigua Mesopotamia)
Microbiota contaminante
Leche
acidificación
Almacenada en bolsas fabricadas
con estómagos de animales
Cuajada ácida
queso fresco
Coagulación
enzimática
á
queso
7. Introducción
Uso de una pequeña porción de leche
Back-slopping coagulada como inóculo
S. XIX: identificación de las
bacterias lácticas de la leche
1890
Storch (Dinamarca)
Conn (EEUU)
Weigmann (Alemania)
Fermentos
Cultivos iniciadores
Starters
nata
Streptococcus lactis
p
St. cremoris
bacterias acidificantes
Mantequilla de
mejor calidad
8. Cultivos iniciadores
Una o más cepas de una o más especies bacterianas que se utilizan
para i
inocular un producto crudo o pasterizado con el fin de iniciar
l
d t
d
t i d
l fi d i i i
su fermentación
Ingredientes alimenticios
Actividad
metabólica
Sabor
Aroma
Textura
Nutrientes
Salud
Vida útil
Seguridad
9. Cultivos iniciadores
BACTERIAS LÁCTICAS
Microorganismos Gram +
Inmóviles no esporulados
Inmóviles,
Anaerobios aerotolerantes
g
En general carecen de catalasa
Phylum Firmicutes (G+C < 50%)
Streptococcus
Lactococcus
Oenococcus
Enterococcus
Lactobacillus
Leuconostoc
Pediococcus
GRAS: generally regarded as
safe (FDA, 2001)
QPS: Qualified
Presumption of Safe
(EFSA,
(EFSA 2007)
10. Cultivos iniciadores
Las bacterias lácticas utilizan rutas homo y heterofermentativas
para transformar los carbohidratos en ácido láctico
Lactosa:
azúcar mayoritario de la leche (4-5% g/100 mL)
Galactosa
Vía Homofermentativa
Vía Heterofermentativa
Lactococcus
Streptococcus
Enterococcus
Leuconostoc
Lactobacillus (Grupo III)
Pediococcus
Lactobacillus (Grupo I y II)
LACTICO
>85%
85%
Fórmico
Acético
Etanol
β
(1,4)
pH
Láctico
Acético
Etanol
CO2
Glucosa
12. Cultivos iniciadores
FUNCIONES
Metabolismo del citrato:
diacetilo, acetaldehido
Aumenta actividad del
cuajo,
sinéresis del coágulo y
desuerado
(c. enzimática)
Producción de aromas
Producción de
acido láctico
Precipitación de las
caseínas
(
(coagulación ácida)
g
)
MADURACIÓN
(Ojos)
Producción de gas
P d
ió d
Actividad
proteolítica
Producción de
P d
ió d
sustancias
antimicrobianas
CONSERVACIÓN
Ó
pH
Bacteriocinas…
Producción de
exopolisacáridos
TEXTURA
Y
AROMA
13. Cultivos iniciadores
TIPOS
Según la función
Primarios: producción de ácido láctico a partir de la lactosa
Secundarios: desarrollo y control del sabor, aroma y textura
Según la tª óptima de crecimiento
Mesófilos: Tª óptima 30ºC
p
Termófilos: Tª óptima 42ºC
Según la composición
g
p
Indefinidos
Definidos
Cultivos naturales de leche
Cultivos naturales de suero
Cepa única
Múltiples
Mixtos
14. Cultivos iniciadores
Primarios mesófilos definidos
Lactococcus lastis ssp. lactis
L. lactis ssp. cremoris
L(+) lactato
L(+) lactato
L. Lactis ssp. lactis biovar. diacetylactis
L(+) lactato y diacetilo
Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris D(+) lactato, diacetilo,
euco ostoc ese te o des ssp c e o s ( ) actato, d acet o,
etanol y CO2
Quesos: Gouda, Cheddar, Cottage, Camembert, Feta
Leches fermentadas nórdicas:
Langfil (Suecia, Noruega)
Viilli (Finlandia)
15. Cultivos iniciadores
Primarios termófilos
Streptococcus thermophilus
L(+) lactato, acetaldehido
Lactobacillus delbruekii ssp. bulgaricus D(+) lactato, acetaldehido
DL-lactato
Lb. acidophilus, Lb. helveticus
Quesos de pasta cocida: Gruyere, Emmental, Grana, Mozarella
Sinergismo
Yogur
Caseína
Aminoácidos
Lactobacillus péptidos
L t b ill
é tid
Ácido fórmico
Streptococcus
16. Cultivos iniciadores
Cultivos naturales o artesanales
Mezcla no definida de especies y cepas distintas
Producción diaria (temperatura y pH controlado)
Selección de cepas
mejor adaptadas
Suero a 45ºC hasta pH 3,3 (fermentos naturales de suero)
Quesos de pasta dura: Parmiggiano Reggiano y Grana Padano
Quesos de pasta hilada: Mozzarella
Lb.
Lb helveticus
Lb. delbrueckii ssp. lactis
Lb. fermentum
St. thermophilus
p
Leche a 65ºC, 10-15 min, y enfriar a 37-45ºC (fermentos naturales de leche)
Quesos italianos t di i
Q
it li
tradicionales
l
St. thermophilus
Lb. delbrueckii ssp. bulgaricus
Lb. casei
Lb.
Lb helveticus
Enterococcus faecalis
Ent. faecium
18. Fermentos autóctonos
Uso de fermentos comerciales
Inconvenientes
Ventajas
Control de la fermentación
Estandarización del producto
Cierta “pérdida “ d características
Ci
“ é did de
í i
organolépticas singulares
Fermentos autóctonos
Quesos con identidad propia
(sabor y aroma diferenciales)
- Respetan la microbiota autóctona y sus
proporciones relativas
- Adaptadas al crecimiento rápido en el tipo de
leche tili d
l h utilizado
- Equilibrio con los fagos endémicos de la zona
19. Fermentos autóctonos
Mezcla de cepas lácticas seleccionadas en función
de sus características fisiológicas, metabólicas y
tecnológicas,
tecnológicas
aisladas de la microbiota del queso de leche cruda
Estudio microbiota
queso leche cruda
Aislamiento
Y
caracterización
Selección
Producción
INDUSTRIAL
INDUSTRIA
23. Fermentos autóctonos
180
Lactococcus
Capacidad acidificante : >0.65-0.98%
Actividad proteolítica
Producción de compuestos aromáticos
Resistentes a bacteriófagos
Ausencia lisogenia
Compatibilidad
No producción de aminas biógenas
32 cepas
Consumo de citrato
100,00
98,00
96,00
94,00
92,00
90,00
88,00
86,00
(J.I. Sánchez, Tesis doctoral)
40
Leuconostoc
Producción de compuestos aromáticos
Producción de dextrano
Resistencia a la acidez
Resistencia al NaCl
No producción de aminas biógenas
11 cepas
24. Fermentos autóctonos
Leuconostoc citreum
(8 cepas)
25%
19%
L.
L lactis subsp lactis
subsp.
biovar. diacetylactis
(6 cepas)
Análisis comparativo
A
Microbiota
Parámetros
físico-químicos
56 %
Lactococcus lactis
subsp. lactis
(8 cepas)
Análisis
sensorial
MEZCLAS
A
B
C
D
E
F
7
2
3
5
2
2
6
2
3
4
2
3
4
2
2
4
3
2
Mezcla
M l D
Fermento IPLA 001
IPLA-001
IPLA 947 - IPLA 838 – IPLA 616
25. Fermentos autóctonos
Medio de cultivo de bajo coste
Cultivo individual de cepas en biorreactor
(pH, pO2, fuente de carbono)
Cultivo
C lti continuo
ti
(individual, mixto)
Concentración de biomasa
(filtración tangencial)
Liofilización
(ensayo de crioprotectores)
26. Fermentos autóctonos
bi
io
bio g es
bi ges
o
o
starters
starters
IPLA001 500
Fermento láctico congelado ,con centrado
Ingredientes: Cultivo microbian o
( Lactococcus y Leuconostoc), leche en polvo.
Lote: IPLA001 120710
IPLA 001
Cantidad neta: 105 ml
para 500 L de leche
Co nservar co ng elado (-20ºC)
Modo de em pleo : D iluir co n leche
atemperada y añ adir a l a cub a de cu ajad o.
Usar preferentemente
antes del fin de : 01/2011
Fermento autóctono para queso Afuega`l
Pitu, elaborado por Bioges con cepas
aisladas por el IPLA-CSIC
Fabricado po r:
Bio-Ges Starters, S.A.
Avd a. Portugal, 41
24071 Leó n (ESPAÑA)
Contiene lactosa. Antes de usar ver ficha
tècnica.
Tfn o.: 987 291813 Fax: 987 291947
o:
CIF: A-24469249
RGSA: 31.02073/LE