cienciesnaturals.com

Biotecnologia dels bacteris a l'alimentació

resum del treball de recerca de Roser Font Vilalta (curs 2002-2003)

Podeu aconseguir el treball complet contactant amb l'autora.

1. Introducció
Quan la gent sent la paraula "bacteri" de seguida l'atribueixen a malalties, és a dir, a alguna cosa perjudicial per a la nostra salut. Però això no sempre és així. Segur que algun dia has menjat iogurt i t'ha cridat l'atenció la seva consistència, així com el seu gust. I el formatge i el vinagre, aliments consumits diàriament i que ens aporten tants beneficis. Aquests són exemples d'aliments elaborats gràcies a l'acció dels bacteris i que, si no fos per aquests, mancarien moltes de les vitamines i biomolècules que el nostre cos necessita.
Per tant, amb aquest treball el que vull és saber la manera com aquests bacteris influeixen a la fabricació del vinagre, del formatge i, sobretot, del iogurt, i conèixer les característiques de cadascun d'ells i tots els beneficis que ens aporten.
L'estructura d'aquest treball consta de set parts. Les tres primeres és una introducció sobre les característiques generals dels bacteris; la classificació d'aquests segons l'alimentació, ja que és el tema del qual se centra el meu treball, i un cas particular dels bacteris en l'àmbit sanitari.
Les quatre parts següents són les més importants ja que expliquen les diverses fermentacions que els bacteris duen a terme, centrant-me amb la fermentació acètica i la propiònica, on dono una informació general, ja que és la fermentació làctica, la dels iogurt, la que hi ha molta més quantitat d'informació i explicada més detalladament.

Pel que fa a la metodologia, una vegada escollit el tema del treball, que no és cap dels que ens van facilitar en el dossier del treball de recerca, ja que va ser un tema que em va cridar l'atenció des d'un bon començament, vaig buscar informació sobre els diversos temes en què se centraria el meu treball fins arribar al tema del iogurt, que és el que he trobat més informació, tant a internet com a la facultat de biologia de Barcelona, a biblioteques i a la fàbrica Danone i Nestle. A més, també em va ajudar a entendre l'elaboració del iogurt (ja que la informació que vaig cercar era d'un llenguatge culte i de difícil comprensió) la visita al fabricant de iogurts Miquel Mas i Junyent, el qual em va explicar detalladament tots els processos que es duen a terme per la producció d'aquest artesanalment d'una manera fàcil i entenedora.
Una vegada tenia tota la informació inicial per saber quin seria el tema del qual se centraria el meu treball, vaig elaborar un índex, el qual vaig anar modificant des del principi fins al moment de finalitzar la redacció de la memòria. A mesura que tenia més informació, la vaig anar ordenant de manera que em facilités el començament de la memòria.
La redacció d'aquesta ha estat la part més complicada ja que tenia molta informació, i alguna, fins i tot, repetida, cosa que em va ser de difícil organització al principi. A més, la majoria de llibres eren en llengua castellana, cosa que va ser més fàcil de traduir que no pas la informació que tenia en anglès, ja que va haver de suposar l'ajuda de professors que em van ajudar a traduir paraules molt tècniques que no apareixien al meu diccionari. Em va succeir el mateix amb la informació que tenia en castellà, ja que em vaig trobar davant el mateix problema que en l'anterior i vaig haver de recòrrer a professors i diccionaris especialitzats, també.
Pel que fa a la part experimental vaig trobar alguna complicació a la pràctica de la producció de iogurt, i que vaig haver de repetir, cosa que em va donar uns resultats més satisfactoris. També van sorgir problemes a la pràctica del cultiu de bacteris, ja que no es van donar tantes colònies com esperava, però que, finalment, van sorgir uns resultats força sorprenents.
Aquest treball m'ha servit per conèixer més a fons la importància dels bacteris a la nostra vida diària i, sobretot, els beneficis que ens aporten elaborant aliments tan consumits diàriament per nosaltres. I m'ha donat una visió molt diferent envers la que tenia sobre els bacteris, ja que sempre els considerava com organismes perjudicials. A més, m'ha servit per tenir més coneixements sobre temes de biologia, facultat que espero accedir-hi el curs vinent.
Agreixo l'ajuda al fabricant de iogurts Miquel Mas i Junyent, per cedir-me el seu temps i explicar-me detalladament tots els processos que s'empren per la seva l'elaboració, cosa que va ser molt beneficiós per poder entendre molts dels temes que tracto al llarg del treball. També vull agrair l'ajuda al Xavier Varela i Pinart, per facilitar-me pàgines d'internet que em van ser molt útils.
També agraeixo l'amabilitat de l'Elisabet Puig i el seu marit, treballador de la fàbrica Danone, per facilitar-me molta de la informació sobre el iogurt. Així com també vull agrair els consells del meu tutor del treball, Josep Anton Garrido, que em van ser de gran ajuda; i a la Dolors Roda, per cedir-me temps i ajudar-me pel que fa a la part experimental.

2. Els bacteris
Els bacteris són organismes unicel·lulars microscòpics que formen part del grup dels microorganismes, tot i que no tots ho són. Són cèl·lules de diferents mides, però generalment oscil·len entre 0,5 i 1 micròmetre. Dins dels dos grans tipus de cèl·lules que existeixen: les eucariotes i les procariotes, els bacteris es troben dins les segones, diferenciades de les primeres per l'absència d'una membrana nuclear, que fa que els cromosomes estiguin en contacte directe amb el citoplasma; l'estructura dels cromosomes és relativament simple, i no realitzen ni la meiosi ni la mitosi; tenen una paret cel·lular de peptidoglicà, però mai de quitina ni de cel·lulosa; no existeixen ni els mitocondris ni els cloroplasts i contenen flagels, que els permeten realitzar un moviment, amb una estructura relativament simple.
Els bacteris fan un paper fonamental a la naturalesa i a la vida humana, ja que és indispensable la presència de la flora bacteriana, encara que hi ha gèrmens patògens. I, també, fan un paper molt important a la indústria, ja que permeten desenvolupar importants progressos a la investigació i a la biotecnologia.
Segons la seva morfologia, els bacteris es classifiquen en:
· Cocs: tenen forma esfèrica. En són exemples els Estafilococos (grampositius) o els Gonococos (gramnegatius).
· Bacils: tenen forma de bastó. Se'n distingeixen l'Escherichia coli (gramnegatius) o Listeria monocytogenes (grampositiu), agent infecciós productor de la listeriosi.
· Espirils: de forma helicoïdal. Un exemple n'és el Treponemas, agent de la sífilis.
· Vibrions: són corbats i tenen flagels. N'és un exemple el Vibrio cholerae, agent del còlera.

2.1. Estructura i fisiologia dels bacteris
2.1.1. Estructura externa
- La càpsula: és la capa més externa de mida i composició variable amb un paper fonamental als bacteris patògens.
- Els cilis i flagels: no estan presents en totes les espècies. Són orgànuls de moviment que els podem trobar en un dels dos pols del bacteri o per tot el seu voltant.
- La paret: dóna rigidesa a la cèl·lula. És rígida, dúctil i elàstica. Segons les diferències químiques i estructurals, la paret dels bacteris es distingeixen en dos tipus: els grampositius, amb una coloració blava i, els gramnegatius, amb una coloració rosa o violeta. A la seva paret hi ha la presència de peptidoglicà, substància formada per proteïnes i glúcids, que dóna rigidesa. Els bacteris grampositius tenen una capa bastant gruixuda de peptidoglicà, tot el contrari que en els gramnegatius.
La paret cel·lular és la part més important de la cèl·lula, ja que la seva destrucció suposa la mort d'aquesta. La mort és causada per problemes osmòtics, ja que el hialoplasma és una dissolució que pot ser hipertònica en relació amb el medi extern, i la desaparició de la paret faria augmentar el volum citoplasmàtic per l'entrada d'aigua amb molta quantitat i la membrana cel·lular explotaria.
- La membrana citoplasmàtica: es localitza sota la paret. Permet l'entrada i la sortida de substàncies de la cèl·lula. Fa de suport de molts enzims, fonamentalment els respiratoris. Té un paper fonamental en la divisió del nucli bacterià.

2.1.2. Estructura interna
- Nucli: és el portador del material genètic del bacteri. No està protegit per cap membrana nuclear.
- Ribosomes: són orgànuls granulats escampats per tota la cèl·lula. Estan compostos d'ARN (àcid desoxiribonucleic). Són fonamentals per a la síntesi de proteïnes.
- El citoplasma (hialoplasma): líquid de l'interior de la cèl·lula que conté inclusions de reserva.
- Els mesosomes: són invaginacions que presenta la membrana plasmàtica. És on es troben els enzims que intervenen a la síntesi de ATP, per tant, tenen funció energètica.

2.2. Nutrició i creixement bacterià
Els bacteris necessiten una aportació energètica per desenvolupar-se. Hi ha diferents tipus de nutricions, segons la font utilitzada: els bacteris que utilitzen la llum són fotoautòtrofs i els que utilitzen els processos d'oxidoreducció són quimioautòtrofs. L'energia en un substrat orgànic és alliberada en l'oxidació del mateix mitjançant successives deshidrogeneracions. Si l'acceptor final de l'hidrogen és l'oxigen, parlem de respiració. Si l'acceptor de l'hidrogen és una substància orgànica (fermentació) o una substància inorgànica, llavors parlem d'anaerobiosi.
Els bacteris necessiten unes substàncies específiques: els factors de creixement. Són elements fonamentals pel creixement d'un organisme incapaç de dur a terme la seva síntesi. Els bacteris que necessiten els factors de creixement són els "autòtrofs", i les que poden sintetitzar tots els seus elements són els "protòtrofs".
Es pot mesurar el creixement dels bacteris seguint una evolució al llarg del temps del nombre de bacteris per unitat de volum.
Existeixen sis fases en la corba de creixement. Les més importants són la fase de latència (que depèn de l'estat fisiològic dels gèrmens estudiats) i la fase exponencial, on la taxa de creixement és la màxima. El creixement s'atura com a conseqüència de la manca d'aliments, de l'acumulació de substàncies nocives o de l'evolució fins a un pH desfavorable.

2.3. Genètica bacteriana
Gràcies a la rapidesa de la seva multiplicació, s'elegeixen els bacteris com a material per estudis genètics. Amb un petit volum formen enormes poblacions del qual el seu estudi evidencia l'aparició d'individus amb noves propietats. Aquest procés s'explica gràcies a dos processos comuns: la variació del genotip d'un caràcter transmès a la descendència, i, les variacions fenotípiques, degudes al medi i no són transmeses a la descendència. Les variacions del genotip poden venir de mutacions, de modificacions extracromosòmiques o de transferències genètiques.

2.4. Les mutacions
Els caràcters dels bacteris poden ser a causa de mutacions i ser modificats de diferents maneres. Les mutacions rarament apareixen, i si ho fan, és una sola vegada i de sobte. Se'n distingeixen dos tipus:
· Les mutacions estables: un caràcter adquirit no pot ser perdut, però si que pot ser en el cas de les mutacions reversibles, on la seva freqüència no és sempre idèntica a les mutacions primitives.
· Les mutacions espontànies: no són induïdes, és a dir, no són mutacions causades per unes altres. Són revelades per un agent selectiu que evidencia dels mutants. Aquests últims són específics ja que la mutació d'un caràcter no afecta a la d'un altre. L'estudi de les mutacions és fonamental per estudiar els problemes de la resistència bacteriana als antibiòtics.

3. La classificació dels bacteris
Els bacteris es troben en qualsevol lloc. N'hi ha de tota classe, des dels patògens, que són els més preocupants però sense gaire importància a la naturalesa. I els que no són patògens, que són els més importants, com els que intervenen en el cicle del nitrogen i del carboni o les del metabolisme del sofre, fòsfor i ferro i, fins i tot, els bacteris del terra i de les aigües, indispensables per l'equilibri biològic, com ho són l'aïllament i selecció de bacteris simbionts per augmentar la producció de cultius, o l'obtenció de noves varietats de microorganismes per a la producció d'aliments a través de les fermentacions, en el cas de l'agricultura i l'alimentació; o l'obtenció de bacteris que emmagatzemen i neutralitzen metalls pesants, en el cas de les ciències del medi.
Generalment els bacteris es classifiquen en: arqueobacteris i eubacteris, i dins d'aquests últims trobem els cianobacteris. En aquest treball la classificació dels bacteris és segons la seva funció alimentària, ja siguin heteròtrofs o autòtrofs.

3.1. Els heteròtrofs
Aquests són organismes capaços d'obtenir l'aliment a partir de la matèria produïda per altres organismes; un exemple ben clar en som els éssers humans. Es classifiquen en:

3.1.1. Els sapròfits
Els organismes dels quals obtenen l'aliment a partir de la matèria orgànica "morta" són els sapròfits, també anomenats descomponedors. Són de vida lliure. Alguns sapròfits utilitzen compostos solubles, però d'altres poden, fins i tot, degradar cel·lulosa i altres polímers fora de la cèl·lula. Els substrats complexos són degradats segons les diferents espècies de sapròfits que porten a terme un o més processos; cooperar d'aquesta manera és important en la descomposició i en el reciclatge de la matèria orgànica a la natura. Per contra, hi ha compostos biològics que no poden ser descomposats tan fàcilment per una comunitat de sapròfits que treballen amb equip. Sense els sapròfits, el cicle del carboni i altres cicles de la matèria no podrien ser possibles. A més, aquests són els principals responsables de les fermentacions que es duen a terme per produir iogurt, formatge...

3.1.2. Els simbiòtics
Els organismes simbiòtics són aquells que es beneficien d'un organisme sense provocar-li cap mena de perjudici, sinó tot el contrari, els dos organismes en surten beneficiats. No obstant, però, hi ha una nova tendència general que fa canviar el significat original: es diu que la simbiosi és la possible relació entre simbionts que inclouen un benefici mutu entre els dos (també anomenat mutualisme). Fent servir la terminologia, un comensal és un simbiont que garanteix el benefici d'un altre simbiont sense provocar-li cap dany, però si una relació de competència i, alhora, de cooperació.
Hi ha molts exemples de simbiosi. El cas més conegut és el dels remugants, com les ovelles o les vaques. No poden produir enzims per digerir la cel·lulosa a la seva dieta; no obstant, tenen a l'estòmac un compartiment especial, el rumen, que conté microorganismes (incloent el bacteri Ruminococcus), que posseeixen una coberta de cel·lulosa que permet que aquests animals puguin alimentar-se. A més, hi ha insectes que contenen bacteris dels quals, en alguns casos, subministren els aliments necessaris a l'hoste.
Un altre exemple és el de les plantes lleguminoses, com les mongetes o els cigrons, on a l'arrel s'observa un petit bony que conté el bacteri del gènere Rhizobium; a aquesta preparació, la planta proporciona aliment i protecció, mentre que Rhizobium subministra a la planta nitrogen fixat de l'atmosfera.

[2ª part]

Inici pàgina

© 2003 Roser Font Vilalta