16/05/2014

La parte viva de las Masas Madre (Papel de las bacterias lácticas y las levaduras)

Raquel Virto Resano Responsable Técnico-Científico I+D+i Madrid 13 Mayo 2014

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1- Los microorganismos en la fermentación de alimentos. ¿Quién, cómo y para qué?

1. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA POR PARTE DE LOS ORGANISMOS VIVOS.

2. SEGUIMIENTO DE LA POBLACION MICROBIANA DURANTE LA FERMENTACION

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1- Los microorganismos en la fermentación de alimentos. ¿Quién, cómo y para qué?

1. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA POR PARTE DE LOS ORGANISMOS VIVOS. 1.1. VIA RESPIRATORIA: 1.2. VÍA FERMENTATIVA: LEVADURAS 1.3. VÍA FERMENTATIVA: BACTERIAS

1- Los microorganismos en la fermentación de alimentos. ¿Quién, cómo y para qué?

1 GLUCOSA

GLUCÓLISIS

2 PIRUVATO

O2

O2 VÍA RESPIRATORIA

VÍA FERMENTATIVA 2 ATPs

O2

O2

RUTAS BIOSINTÉTICAS PRODUCCIÓN DE COMPUESTOS/ADITIVOS /INGREDIENTES

38 ATPs

ETANOL (levaduras)

ÁCIDOS ORGÁNICOS (bacterias)

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1- Los microorganismos en la fermentación de alimentos. ¿Quién, cómo y para qué? 1.2. VIA FERMENTATIVA: LEVADURAS

ETANOL + ácidos orgánicos + CO2

AZÚCARES

- Se produce muy poca energía - Industria VINO - Industria CERVEZA - Industria PAN ATP 2 ATP La fermentación produce menos energía que la respiración, pero permite a los microorganismos desarrollarse en ausencia de oxígeno o permite que proliferen microorganismos que sólo pueden hacerlo en ausencia de éste.

1- Los microorganismos en la fermentación de alimentos. ¿Quién, cómo y para qué? 1.3. VIA FERMENTATIVA: BACTERIAS

1. La bacteria producen más ácidos orgánicos que las levaduras 2. Principalmente se produce ácido láctico BACTERIAS LÁCTICAS

FERMENTACIÓN LÁCTICA FERMENTACIÓN MALOLÁCTICA

3. La glucosa no es el único azúcar que puede ser utilizado. La capacidad de utilizar otros azúcares varía en función de las especies y las cepas. - Se produce muy poca energía - Industria LÁCTEA - Industria PAN/BOLLERÍA - Industria VINO

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1- Los microorganismos en la fermentación de alimentos. ¿Quién, cómo y para qué?

RESUMEN DE LOS DIFERENTES TIPOS DE FERMENTACIONES QUE TIENEN COMO VÍA COMÚN LA GLUCÓLISIS

1- Los microorganismos en la fermentación de alimentos. ¿Quién, cómo y para qué?

2. SEGUIMIENTO DE LA POBLACION MICROBIANA DURANTE LA FERMENTACION 2.1. UNA BACTERIA AL CRECER DEBE.. 2.2. CRECIMIENTO DE LA POBLACIÓN CELULAR 2.3. FACTORES GENERALES QUE AFECTAN A LA FERMENTACIÓN

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1- Los microorganismos en la fermentación de alimentos. ¿Quién, cómo y para qué? 2.1. UNA BACTERIA AL CRECER DEBE..

PRODUCIR O SINTETIZAR: - Material celular a partir de sustancias nutritivas REGULAR ESTA SÍNTESIS: - Síntesis ordenada de los componentes estructurales DIVIDIRSE EN DOS CÉLULAS

1- Los microorganismos en la fermentación de alimentos. ¿Quién, cómo y para qué? 2.2. CRECIMIENTO DE LA POBLACIÓN CELULAR

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1- Los microorganismos en la fermentación de alimentos. ¿Quién, cómo y para qué?

- La distribución y funcionamiento de las poblaciones microbianas están fuertemente influidas por factores ambientales. - La limitación de nutrientes y la tolerancia ambiental regulan o excluyen la existencia de microorganismos en diferentes ambientes - Los microorganismos poseen limites inferiores y superiores de tolerancia, así como óptimos para los diferentes factores abióticos

Las actividades de los microorganismos se ven afectadas por las condiciones físicas y químicas del medio

1- Los microorganismos en la fermentación de alimentos. ¿Quién, cómo y para qué? 2.3. FACTORES QUE AFECTAN AL CRECIMIENTO (FERMENTACIÓN)

Temperatura y Crecimiento microbiano

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1- Los microorganismos en la fermentación de alimentos. ¿Quién, cómo y para qué? 2.3. FACTORES QUE AFECTAN AL CRECIMIENTO (FERMENTACIÓN)

pH y Crecimiento microbiano En general los microorganismos no pueden tolerar valores extremos de pH, en condiciones alcalinas o ácidas se hidrolizan algunos componentes microbianos o se desnaturalizan algunas enzimas. • Cada organismo tiene un rango de pH dentro del cual es posible el crecimiento y posee un pH óptimo. • La mayoría crece en un margen de variación de 2 a 3 unidades de pH. •El pH del medio afecta directamente a los microorganismos y a las enzimas, afectando a la disociación y la solubilidad de muchas moléculas que ejercen algún efecto sobre los microorganismos.

1- Los microorganismos en la fermentación de alimentos. ¿Quién, cómo y para qué? 2.3. FACTORES QUE AFECTAN AL CRECIMIENTO (FERMENTACIÓN)

Actividad de Agua y Presión Osmótica

1. Para los microorganismos el factor crítico es la disponibilidad de agua líquida más que la cantidad total de agua presente en el ambiente 2. El total de agua realmente disponible para uso microbiano se expresa como actividad de agua (aw) 3. Los solutos presentes en el medio compiten por el agua y la “fijan”, disminuyendo la cantidad disponible para los microorganismos 4. El agua difunde desde una región con alta concentración de agua (baja concentración de solutos) hasta una región de menor concentración de agua (alta concentración de solutos): OSMOSIS

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1- Los microorganismos en la fermentación de alimentos. ¿Quién, cómo y para qué? 2.3. FACTORES QUE AFECTAN AL CRECIMIENTO (FERMENTACIÓN)

Oxígeno y crecimiento bacteriano

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2- Las bacterias lácticas en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿QUIÉN? • Es un grupo muy heterogéneo de bacterias Gram + no esporuladas que tienen en común la capacidad de producir acido láctico por fermentación de azúcares. • Son microoganismos que una limitada capacidad biosintética, por lo tanto requieren factores de crecimiento complejos como vitaminas del grupo B, purinas, pirimidinas y aminoácidos. • Producen energía únicamente por fermentación. • Crecen en presencia o ausencia de O2. • Y además…. - Comúnmente no son móviles - Forman colonias pequeñas nunca pigmentadas. - Poseen gran tolerancia a la acidez. - Viven en ambientes asociados a plantas, tracto intestinal (principalmente), fosas nasofaringeas y vagina. - Dentro del grupo existen patógenos.

2- Las bacterias lácticas en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿CÓMO?

Ruta HOMOFERMENTATIVA • SÓLO SE PRODUCE ÁCIDO LÁCTICO

Ruta HETEROFERMENTATIVA • SE PRODUCE ÁCIDO LÁCTICO + CO2 + ETANOL + ÁCIDO ACÉTICO

Ruta HETEROFERMENTATIVA FACULTATIVA • ALTERNAN UNA U OTRA EN FUNCIÓN DE LOS AZÚCARES DISPONIBLES

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2- Las bacterias lácticas en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿CÓMO?

1. LOS PRODUCTOS FINALES ESTÁN DETERMINADOS POR LAS ESPECIES Y POR LOS AZÚCARES DISPONIBLES

2. UN ALTO CONTENIDO MINERAL SIRVE COMO TAMPÓN Y PERMITE A LAS BACTERIAS PRODUCIR MÁS ÁCIDO ANTES DE QUE EL pH CAIGA E INHIBA SU CRECIMIENTO

3. LOS GRANOS CEREALES APORTAN PENTOSAS (PENTOSANOS). LOS ENZIMAS DE LOS CEREALES ACTÚAN SOBRE LOS AZÚCARES COMPLEJOS LIBERANDO PENTOSAS QUE SEGUIRAN LA RUTA HETEROFERMENTATIVA HACIA ALCOHOL O ÁCIDO ACÉTICO

2- Las bacterias lácticas en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿PARA QUÉ? Ácido láctico: GRAS. Acidulante, saborizante e inhibidor microorganismos Sustancias antimicrobianas: inhibición de organismos alterantes y patógenos. - Péróxido de hidrógeno - Bacteriocinas Producción de polímeros: - algunos se secretan al medio exterior formando capas mucosas (EPS) - otros son cápsulares En el pan, mejora de la textura. Mejor retención de humedad. - Aumentan la viscosidad: bioespesantes naturales - Favorecen las propiedades prebióticas Concentraciones producidas: 50 – 1350 mg/L

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2- Las bacterias lácticas en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿PARA QUÉ? CONTRIBUCIÓN DE LAS BACTERIAS LÁCTICAS EN AROMAS Y SABORES: Ácido Láctico: confiere el sabor ácido Acetaldehido: aroma característico del yogur Diacetilo: sabor a mantequilla Degradacion de péptidos y formación de aromas característicos

PRODUCCIÓN DE ENDULZANTES BAJOS EN CALORÍAS. - Conversión de lactosa de la leche en alcoholes- polioles como MANITOL Y SORBITOL (en lugar del piruvato, otros compuestos actúan como intermediarios en la glucólisis y se obtiene manitol y/o sorbitol por reducción de la fructosa-1 fosfato) Lactobacillus casei

Reducción del índice glucémico???

2- Las bacterias lácticas en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿PARA QUÉ? SISTEMAS PROTEOLÍTICOS DE LAS BACTERIAS LÁCTICAS 1. Sistemas proteolíticos para que se desarrolle el sabor, olor y color de los quesos/cárnicos madurados/curados: a) Los aminoácidos son precursores de muchos compuestos volátiles b) Ciertos aminoácidos y péptidos producen por si mismos un “marcado aroma”. 2. Son necesarios para la multiplicación bacteriana a) Las bacterias lácticas son auxótrofas para muchos aminoácidos b) Los aminoácidos libres presentes en el sustrato de fermentación (leche) no son suficientes para favorecer el crecimiento hasta recuentos elevados. 3. Enzimas localizadas en el exterior de la membrana citoplasmática 4. En el caso del pan, la proteína mayoritaria es el gluten….¿Reducción del contenido en gluten??

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2- Las bacterias lácticas en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿PARA QUÉ?

1. Formación de sabor ácido 2. Inhibición de organismos patógenos 3. Gelificación por ruptura de las proteínas 4. Reducción del contenido de azúcares (glucosa, lactosa..) 5. Formación de aroma (acetaldehido y diacetilo) 6. Modificación de la textura. Exopolisacáridos. Prebióticos. 7. Producción de gas (dióxido de carbono) en quesos y pan 8. Actividad proteolítica: - formación de compuestos de sabor y aroma típicos - reducción del contenido en gluten

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3- Las levaduras en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿QUIÉN? • Se multiplican por gemación y algunas por escisión • Comprenden alrededor de 60 géneros y unas 500 especies • Se encuentran naturalmente en la superficie de las plantas y el suelo es su principal hábitat. • Son agentes de fermentación. • Las especies más extendidas son Saccharomyces ellipsoideus, Kloeckera apiculata y Hanseniaspora uvaron (90% de las levaduras utilizadas para fermentación alcoholica) • Son Termosensibles • Necesitan azúcares, minerales y sustancias nitrogenadas para multiplicarse y crecer • La carencia de cualquiera de los factores anteriores produce la muerte celular

3- Las levaduras en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿QUIÉN? • El género más utilizado: Saccharomyces • Su forma es muy variada, generalmente ovoide o esférica • Pueden realizar gemación multilateral (observación microscópica es importante Saccharomyces cerevisiae: - Producción de ésteres y alcoholes volátiles, con buen rendimiento azúcar/etanol. Saccharomyces bayanus:

- mayor resistencia a etanol y se adapta mejor a bajas temperaturas - es más neutra en la producción de aromas Saccharomyces uvarum

- buena adaptación a temperaturas bajas (> 15ºC) - produce ácidos, glicerina, polisacáridos y aromas florales

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3- Las levaduras en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿CÓMO? 1. La respiración aeróbica (en la que se usa oxígeno) donde como producto de desecho se obtiene agua, dióxido de carbono (gas CO2) y energía (en forma de ATP) 2. La fermentación etanólica (donde no se usa oxígeno) en la que como producto de desecho se obtiene un alcohol (el etanol), CO2 y energía (ATP).

Respiración aerobia: Glucosa + 6 O2

6 CO2 + Agua

Microbiología Industrial y Biosíntesis de compuestos

36 ATP (energía) Fermentación etanólica: Glucosa

Etanol + CO2 2 ATP (energía)

3- Las levaduras en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿CÓMO?

Azúcares

Alcohol etanol PAN/BOLLERÍA

CO2

Cebada/malta Mosto vino Harina panaria

GRADO ALCOHOLICO ≈ 0% Vol SE ELIMINA TOTALMENTE DURANTE EL HORNEADO

CO2 MUY IMPORTANTE – TEXTURA DEL PRODUCTO

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3- Las levaduras en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿CÓMO? 1. TÈMPERATURA: -

> 35ºC, inactivación de Saccharomyces cerevisiae

-

Saccharomyces cerevisiae tolera mal los cambios bruscos de temperatura

-

Temperatura óptima de la levadura ≈ 18ºC (cepas de producción de vino/cerveza)

-

Temperatura óptima de la levadura ≈ 26ºC (cepas de producción de pan)

-

La fermentación alcholica es un proceso exotérmico. Es necesario controlar el aumento de temperatura.

2. OXÍGENO: -

Saccharomyces cerevisiae es anaerobia facultativa (puede trabajar en presencia y ausencia de oxígeno).

-

Una aireación al comienzo de la fermentación (amasado en la fabricación de pan) asegura una buena cantidad de levaduras que se multiplicarán y harán bien su trabajo en ausencia de oxígeno

3- Las levaduras en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿CÓMO? 3. ALCOHOL: -

Saccharomyces cerevisiae trabaja bien en medios alcoholicos ≤ 14 % Vol.

4. ANHIDRIDO SULFUROSO: -

Antiséptico, antioxidante y macerativo

-

A dosis controladas Saccharomyces cerevisiae no tiene problemas

-

Las bacterias presentes en el medio son inactivadas

5. ALIMENTACIÓN: -

La levadura se encuentra en la harina y en las masas y consume los nutrientes de estas (pan)

-

En el caso de las bebidas alcoholicas, la levadura se encuentra en la materia prima (frutas o

-

Dilución del sustrato (sobre todo en la elaboración del pan). Si la materia prima está demasiado

raices de algunos granos cereales o de las plantas)

concentrada, el metaboolismo microbiano es lento.

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3- Las levaduras en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿CÓMO?

6. HUMEDAD: -

Las células de levadura sólo pueden tomar nutrientes EN DISOLUCIÓN ACUOSA.

7. pH: -

El pH favorable para la fermentación del pan es de entre 5.8 y 6.2 (se puede añadir leche o agua

-

El pH favorable para la fermentación vino /cerveza ≈ 3,2 – 3,6

para estabilizar el pH)

8. Otras fermentaciones que tienen lugar durante la fermentación alcoholica: -

Fermentación maloláctica tras la fermentación alcoholica (debe controlarse con SO2)

-

Fermentación láctica durante la fermentación alcoholica del pan

3- Las levaduras en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿CÓMO? - Elevada interrelación entre los factores que afectan al proceso - Naturaleza de los parámetros intervinientes durante la fermentación FACTORES LIMITANTES:

1. Concentración de Etanol resultante: - Algunas como Saccharomyces cerevisiae puede soportar ≤ 20% Vol. 2. Acidez del sustrato: -

Las levaduras están afectadas por ambientes alcalinos y/o ácidos

-

Rango (general óptimo de las levaduras) ≈ 3,5 – 5,5 (soluciones tampón)

3. Concentración de azúcares: -

La concentración excesiva (alta o baja) de hidratos de carbono (monosacaridos y disacáridos) frena la actividad microbiana.

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3- Las levaduras en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿CÓMO? - Elevada interrelación entre los factores que afectan al proceso - Naturaleza de los parámetros intervinientes durante la fermentación FACTORES LIMITANTES:

4. Contacto con el aire -

Trazas de oxígeno, detienen el proceso (efecto Pasteur)

5. Temperatura -

El proceso de fermentación es exotérmico, cuidado con los incrementos Tª

-

Las levaduras son mesófilas

-

Rango óptimo de temperatura de trabajo

-

Temperatura ≥ 55ºC / ≥ 5 minutos : muerte de la levadura

6. Ritmo de crecimiento de las cepas -

Dependiendo del tipo de cepa la fermentación se produce a una u otra velocidad

3- Las levaduras en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿CÓMO? ETAPA 1: Amasado

correcta oxigenación de la masa

Crecimiento de las levaduras aerobias facultativas OXIDACIÓN de los Azúcares libres de la harina

ETAPA 2: Actividad enzimática sobre el almidón

Actuación de MICROORGANISMOS (bacterias y levaduras)

Azúcares libres

pH óptimo: 4 -5 Tª óptima: 28 – 29ºC > Tiempo de fermentación = Temperaturas más bajas < Tiempo de fermentación = Temperaturas más altas

ETAPA 3:

Cocción del pan

Correcta producción de CO2 Formación de sabores

Interior de la pieza a 55ºC

Muerte de la levadura

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3- Las levaduras en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿CÓMO? Factores que afectan a la levadura en la fermentación del pan: 1. Condiciones óptimas a pH ≈ 5 2. Cantidad de ácido en el medio es fundamental. El pH inicial de la masa debe estar entre 5,8 y 6,2 para que actúen las bacterias lácticas. Tª = 20 -25 ºC (< 37 ºC) pH inicial de la masa (tiempo = 0) ≈ 6,2 3 horas

Ausencia de Oxígeno/trazas oxígeno pH óptimo = 5,5 – 6,5

LEVADURA: degradación de los azúcares

Fermentación de la masa ≈ 5,7 4,5 horas Fermentación de la masa ≈ 5,6

3- Las levaduras en la fermentación del pan ¿Quién, para qué y cómo? ¿CÓMO? Curva de producción de CO2

• La retención de CO2 por el gluten provoca el aumento del volumen de la masa • Se puede medir la retención de CO2 ≈ aptitud fermentativa de las masas - Cantidad de CO2 desprendida y la velocidad de producción Existen 3 fases de producción de CO2 (levantamiento de la masa);: 1. Consumo rápido de azúcares libres que hay en la harina (amasado) 2. Consumo lento de azúcares que se han producido por degradación del almidón 3. Continuación de la fermentación con la cocción hasta que la temperatura de la masa alcanza los 55ºC (muerte de las levaduras).

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4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? Múltiples pasos de fermentación 1. MEZCLA DE HARINA Y AGUA FERMENTACIÓN ESPONTANEA

2. INÓCULO DE LA SIGUIENTE MASA FERMENTACIÓN ESPONTANEA 3. INÓCULO DE LA SIGUIENTE MASA FERMENTACIÓN ESPONTANEA Otros ingredientes: sal, azúcar, zumo..

REFRESCOS CONTINUADOS (BACK SLOPPING)

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4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? MMC = ECOSISTEMA ALTAMENTE NUTRITIVO CARBOHIDRATOS COMPLEJOS (principalmente almidón)

Amilasas de la harina Amilasas Microbianas

DISACÁRIDOS (principalmente MALTOSA) MONOSACÁRIDOS (FRUCTOSA Y GLUCOSA)

INORGÁNICA (GRIUPOS AMONIO Y NITRATOS) FUENTES DE NITRÓGENO ORGÁNICA (PROTEÍNA) Proteinases de la harina Proteínasas Microbianas

PÉPTIDOS DE PEQUEÑO TAMAÑO AMINOÁCIDOS LIBRES

4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? MMC = ECOSISTEMA ALTAMENTE NUTRITIVO VALORES DE AW = 0.96 – 0.98 No limita el crecimiento de ningún microorganismo patógeno/alterante

VALORES DE pH = 5.2 – 5.6 - INCUBACIÓN

pH ≥ 3.5

- NÚMERO DE PASES POTENCIAL REDOX - INCUBACIÓN

VALORES POSITIVOS

VALORES NEGATIVOS

- NÚMERO DE PASES

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4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE?

MMC = ECOSISTEMA ALTAMENTE NUTRITIVO

LA COMPOSICIÓN DE LA MMC LOS PARÁMETROS FÍSICO QUÍMICOS

Favorecen e crecimiento de BAL y LEVADURAS y dificultan el crecimiento de microorganismos contaminantes y /o patógenos

4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? EVOLUCIÓN DE LA POBLACIÓN MICROBIANA DESDE LA HARINA HASTA LA MMC MADURA

BAL Bacterias Gram-positivas (ej. Bacillus sp.) Bacterias Gram-negativas (ej. Pseudomonas sp.) Bacterias aerobias Bacterias Enterobacteriaceae Levaduras y mohos

Cada grupo ≤ 105 UFC/g

Secuenciación 16S rRNA: Bacteroidetes Cyanobacteria Firmicutes Proteobacterias

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4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? EVOLUCIÓN DE LA POBLACIÓN MICROBIANA DESDE LA HARINA HASTA LA MMC MADURA El potencial Redox disminuye Se favorece el crecimiento de anaerobios facultativos (anaerobios aerotolerantes): - Enterobacteriaceae - Levaduras - BAL Metabolismo de los carbohidratos Se producen ácido láctico y ácido acético = DISMINUCIÓN DEL pH

INHIBICIÓN DE Enterobacteriaceae BIEN TOLERADO POR LEVADURAS Y LAB

4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? EVOLUCIÓN DE LA POBLACIÓN MICROBIANA DESDE LA HARINA HASTA LA MMC MADURA REFRESCOS CONSECUTIVOS

SELECCIÓN DE BACTERIAS LÁCTICAS Y LEVADURAS MASA MADRE MADURA

TIEMPO NECESARIO PARA ALCANZAR LA MADUREZ DE LA MASA MADRE: 5- 7 DÍAS

BAL =106 - 109 UFC/g LEVADURAS =105 - 108 UFC/g CAPACIDAD DE ACIDIFICACIÓN CONSTANTE CAPACIDAD GASIFICANTE CONSTANTE

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4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? EVOLUCIÓN DE LA POBLACIÓN MICROBIANA DESDE LA HARINA HASTA LA MMC MADURA BACTERIAS LÁCTICAS (BAL): EVOLUCIÓN EN 3 FASES 1. DOMINANCIA DE LOS GÉNEROS: Enterococcus, Lactococcus y Leuconostoc 2. INCREMENTO DE LAS BAL ESPECÍFICAS DE LA MMC

- Lactobacillus - Pediococcus - Weisella

3. DOMINANCIA DE LAS CEPAS ADAPTADAS A LAS CONDICIONES DE LA MMC - Especies Heterofermentativas obligadas: Lactobacillus brevis, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus rossiae, y Lactobacillus sanfranciscensis - Especies heterofermentativas facultativas : Lactobacillus alimentarius, Lactobacillus paraalimentarius y Lactobacillus plantarum - Especies homofermentativas obligadas : Lactobacillus amylovorus y Lactobacillus delbrueckii

4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? EVOLUCIÓN DE LA POBLACIÓN MICROBIANA DESDE LA HARINA HASTA LA MMC MADURA BACTERIAS LÁCTICAS (BAL): EVOLUCIÓN EN 3 FASES 3. DOMINANCIA DE LAS CEPAS ADAPTADAS A LAS CONDICIONES DE LA MMC En MMC de trigo (Corsetti et al., 2001) - % de presencia: -20% L. sanfranciscensis -14% L. alimentarius -12% L. brevis -7% Leuconostoc citreum -6% L. plantarum -4% Lactococcus lactis subsp. Lactis -2% L. fermentum - 2% L. acidophilus - 2% Weissella confuse

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4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? EVOLUCIÓN DE LA POBLACIÓN MICROBIANA DESDE LA HARINA HASTA LA MMC MADURA

LEVADURAS - Saccharomyces cerevisiae - Kazachstania exigua (Saccharomyces exiguus) - Candida humilis - Pichia kudriavzevii

BACTERIAS ACÉTICAS : Acetobacter sp.

4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? EVOLUCIÓN DE LA POBLACIÓN MICROBIANA DESDE LA HARINA HASTA LA MMC MADURA

F. Minervini et al., 2014

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4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? INTERACCIONES ENTRE BACTERIAS LÁCTICAS Y LEVADURAS EN LA MMC

FUENTES DE CARBOHIDRATOS

BAL

FUENTES DE NITRÓGENO

LEVADURAS

COMPUESTOS POSITIVOS/NEGATIVOS

MALTOSA MALTOSA Maltosa fosforilasa

GLUCOSA

GLUCOSA

GLUCOSA 1P GLUCOSA GLUCOLISIS

Lactobacillus sanfranciscensis Candida humilis (MALTOSA -)

4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? INTERACCIONES ENTRE BACTERIAS LÁCTICAS Y LEVADURAS EN LA MMC HETEROFERMENTATIVOS OBLIGADOS Lactobacillus sanfranciscensis ACETIL FOSFATO

ETANOL

ACETIL FOSFATO

ACIDO ACÉTICO ACEPTORES DE ELECTRONES FRUCTOSA ÓXIGENO

oligosacáidos

PIRUVATO EN EXCESO

FRUCTOSA

Lactobacillus sanfranciscensis

REDUCCIÓN DE LA COMPETENCIA POR CARBOHIDRATOS DE BAL Y LEVADURAS

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4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? INTERACCIONES ENTRE BACTERIAS LÁCTICAS Y LEVADURAS EN LA MMC

NITRÓGENO ORGÁNICO(péptidos pequeños)

BAL

INORGANIC NITROGEN (GRUPOS AMONIO)

LEVADURAS

NO COMPETENCIA POR LA FUENTE DE NITRÓGENO

Crecimiento LEVADURAS

AMINOÁCIDOS

BAL

Autólisis acelerada

BAL

Proteolisis

Grupos dicarboxilicos y difroxilos de los aminoácidos

levaduras

4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? PARÁMETROS ECOLÓGICOS QUE AFECTAN A LA MMC Parámetros Tecnológicos 1. RENDIMIENTO DE LA MASA = DOUGH YIELD (DY)

Peso de la Masa = harina + agua + inóculo de starter + otros ingredientes (sal)

> AGUA = > DY

DY MMC FIRMES ≈ 150 - 160 DY LIQUIDAS ≈ 225

DY +

TIEMPO DE FERMENTACIÓN (24 – 48 HORAS)

DY +

TEMPERATURA (35 – 37 ºC)

BAL

BAL HOMOFERMENTATIVAS

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4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? PARÁMETROS ECOLÓGICOS QUE AFECTAN A LA MMC Parámetros Tecnológicos 1. RENDIMIENTO DE LA MASA = DOUGH YIELD (DY)

Peso de la Masa = harina + agua + inóculo de starter + otros ingredientes (sal)

DY MMC FIRMES ≈ 150 - 160

> AGUA = > DY

DY LIQUIDAS ≈ 225

DY

LEVADURAS NaCl ≤ 0.7 %

BAL HALOTOLERANTES Ratio BAL/LEVADURAS 20/1

BAL

NaCl = 1.6 – 3.2%

BAL

1/1

4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? PARÁMETROS ECOLÓGICOS QUE AFECTAN A LA MMC Parámetros Tecnológicos

2. POTENCIAL REDOX BAL heterofermentativas obligadas (Lactobacillus sanfranciscensis): OXÍGENO ACEPTOR DE ELECTRONES

etanol

Ácido acético

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4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? PARÁMETROS ECOLÓGICOS QUE AFECTAN A LA MMC Parámetros Tecnológicos 3. PORCENTAJE DE MASA MADRE % MMC utilizado = 10 – 40%

> % = < pH INICIAL DE LA MASA

% MMC utilizado = 10 – 40%

Velocidad de crecimiento de las BAL

% utilizado de MMC < 2 %

> BAL que LEVADURAS

% utilizado de MMC > 50 %

< BAL que LEVADURAS

4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? PARÁMETROS ECOLÓGICOS QUE AFECTAN A LA MMC Parámetros Tecnológicos 4. pH pH MMC utilizado = 3.5 – 4.3 pH utilizado de MMC > 4.3

Flora de la harina puede aparecer Enterococcus Lactococcus Leuconostoc Pediococcus Weisella

pH utilizado de MMC < 4

< BAL que LEVADURAS

BAL totalmente inhibidas a pHs < de 4.1.

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4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ POSIBILIDADES TIENE? PARÁMETROS ECOLÓGICOS QUE AFECTAN A LA MMC Parámetros Tecnológicos 4. Temperatura LA TEMPERATURA ESTÁ INVERSAMENTE RELACIONADO CON EL TIEMPO DE FERMENTACIÓN Temperatura 30- 37 ºC

BAL

Temperatura 25- 27 ºC

LEVADURAS

5. NÚMERO DE PASES (REFRESCOS) > Número de pases = > selección y estabilización de la flora microbiana de la MMC > Número de pases = < NÚMERO DE ESPECIES MICROBIANAS

4- Microbiología de la Masa Madre ¿QUÉ QUEDA POR HACER CARACTERIZACIÓN DE CADA MMC

PAN CON CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS CONTROLADAS (composición conocida)

¿Quién?

¿COMÓ ACTÚAN? 1. DIRIGIR LA FERMENTACIÓN HACIA DÓNDE INTERESE A TRAVÉS DEL PROCESO 2. AISLAR AQUELLOS MICROORGANISMOS DE INTERÉS

2. DISEÑO DE MMC CON OBJETIVOS TECNOLÓGICOS/NUTRICIONALES/O RGANOLÉPTICOS

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