cienciesnaturals.com

Biotecnologia dels bacteris a l'alimentació

3ª part: resum del treball de recerca de Roser Font Vilalta (curs 2002-2003)

Podeu aconseguir el treball complet contactant amb l'autora.

5. Les fermentacions. Bacteris sapròfits
La fermentació és un procés el qual les cèl·lules obtenen l'energia sense necessitat d'oxigen, per tant, és un procés anaeròbic i no hi intervé la cadena respiratòria. La fermentació es diferencia de la respiració pel fet de què, en el primer, tant el donador com l'acceptor d'electrons són compostos orgànics, en canvi, en la respiració, el donador dels electrons és un compost orgànic però l'acceptor és inorgànic. Malgrat tot, la respiració és més efectiva que la fermentació ja que l'oxidació del compost orgànic és més completa.
La fabricació de mantega, formatge i iogurt és gràcies a fermentacions làctiques en què la lactosa de la llet es converteix en àcid làctic. La mantega és fabricada per la pasteurització de la llet. Aquesta tècnica consisteix en l'escalfament de la llet a diferents temperatures durant un període de temps determinat depenent de la temperatura. Llavors es refreda per la seva conservació. A més, la pasteurització destrueix tots els microorganismes patògens de manera que no perjudiqui la fabricació del producte. El formatge és produït per la coagulació i fermentació de la llet.
Cada formatge té diferències, ja sigui per l'animal el qual se li extreu la llet, pel tipus de llet (sencera, descremada...) i pels tipus de microorganismes utilitzats. I, finalment, el iogurt. Fabricat gràcies a la pasteurització d'una llet amb baixa quantitat de matèria grassa i amb una alta quantitat de sòlids de la llet. També s'utilitzen bacteris per a la producció de cafè i xocolata. La fabricació de cafè es fa a partir del fruit madur del cafè que requereix eliminar, primerament, el mucilaginós enganxós del voltant del fruit. El mucílag és degradat pels propis enzims del fruit i pels enzims microbians extracel·lulars.
La xocolata és elaborada a partir de la llavor de la planta de cacau, el fruit que està a la beina, conté cinquanta mongetes cobertes en un mucílag blanc. El mucílag és fermentat per llevats, que produeixen l'etanol, i l'etanol és oxidat a àcid acètic gràcies a certs bacteris aeròbics; altres organismes també hi són presents, però.
El vinagre també és fabricat a partir de bacteris. Aquest és produït per l'acetificació de varis productes que contenen etanol, com el vi, la cervesa... La seva formació engloba un procés molt controlat, on l'etanol és oxidat, aeròbicament, a àcid acètic per bacteris com l'Acetobacter. El vinagre pot ser envellit, filtrat, embotellat i pasteuritzat.
Tots aquests i molts altres exemples pertanyen al gènere de bacteris sapròfits, ja que són els responsables de les fermentacions, a més de les putrefaccions. Per tant, aquestes són algunes de les fermentacions que fan els bacteris, les quals ampliaré a continuació, a més d'explicar-ne altres tipus també molt importants.

5.1. Fermentació acètica
Aquesta fermentació és la que dóna el vinagre, un condiment fet de substàncies amb sucres i fécules que experimenten una fermentació alcohòlica seguida d'una d'acètica. Els microorganismes responsables d'aquesta transformació són els anomenats bacteris de l'àcid acètic, descoberts per Hansen (1878), el qual, realitzà la fermentació d'àcid acètic de l'etanol amb cultius purs i mixtes, i va posar clarament de manifest la necessitat d'oxigen, cosa que contradeia al concepte de "fermentació acètica", ja que les fermentacions són només aplicables a processos anaeròbics.
Els bacteris de l'àcid acètic són bacteris gramnegatius, bacils i estrictament aeròbics. Són del gènere Acetobacter i Glucobacter. A més de la fermentació acètica, poden formar-se àcid glucurònic de la glucosa, sorbosa del sorbitol, dihidroxiacetona de la glicerina i 5-cetogluconat de la glucosa. Els bacteris de l'àcid acètic oxiden molts alcohols i àcids orgànics com el pirúvic i el làctic; algunes d'elles produeixen cel·lulosa. El Gluconobacter és sempre catalasa positiva, però dins del gènere Acetobacter, la prova de la catalasa pot donar una reacció dèbil o nul·la. Els bacteris de l'àcid acètic poden airejar-se fàcilment del vinagre i també del vi, la cervesa o els sucs de fruites agres.

5.2. Fermentació propiònica
L'àcid propiònic (CH3CH2COOH) va ser descobert per Nöllner el 1841 a partir de productes de fermentació de l'àcid tartàric. Uns quants anys més tard, Fitz va anunciar que hi havien uns bacteris que produïen àcid propiònic a partir del malat càlcic i el lactat càlcic. El bacteri responsable de la fermentació propiònica és el Propionibacterium i inclou tots els bacteris del grup propiònic.
A la fermentació dels sucres per propionibacteris, l'àcid làctic es pot formar juntament a l'àcid propiònic i altres àcids orgànics com l'acètic, el butíric i el fòrmic. Els membres del gènere Propionibacterium són anaeròbics, però generalment són tolerants amb la presència d'aire.
A més a més, existeix un bacil grampositiu que conté espores, el qual produeix a partir de sucres l'àcid propiònic, juntament amb altres àcids orgànics. Es tracta del Clostridium propionicum. També hi ha cocs gramnegatius que produeixen àcid propiònic del lactat i que poden fermentar sucres, aquests són els membres del Megasphaera elsdenii.
L'àcid propiònic es pot considerar un catabòlic majoritari resultant de l'heterofermentació de diversos substrats.

5.3. Fermentació làctica
L'àcid làctic és el responsable de la llet que l'home coneix des de fa milers d'anys. Els bacteris de l'àcid làctic intervenen a la preparació de molts aliments, com la col àcida, "sauerkraut"; els embotits; les olives. També s'utilitzen per l'obtenció de la llet àcida, el kèfir, el iogurt i els formatges. Però també s'han trobat bacteris de l'àcid làctic que són patògens.
L'estequiometria de la fermentació làctica és: C6H12O6 = 2CH3·CHOH·COOH (glucosa > àcids làctics).
Els bacteris de l'àcid làctic tenen una característica en comú: produir àcid làctic a la fermentació dels sucres. Els membres més característics són els cocs o bacils grampositius, els immòbils i la catalasa negativa. Els cocs grampositius es distribueixen en tres grups: aeròbics, facultatius i anaeròbics. Els primers es distingeixen a partir d'una prova d'oxidació / fermentació que dóna + / -, a diferència dels facultatius que donen + / +. Els anaeròbics només es desenvolupen amb anaerobiosi molt estricte. Malgrat tot, dins dels facultatius distingim els que tenen la capacitat d'alternar un metabolisme oxidatiu aeròbic amb un altre fermentatiu i d'altres que no poden utilitzar el oxigen com acceptor final d'electrons, però que fermenten amb la presència i amb l'absència d'aire.
Alguns cocs del grup làctic creixen malament en condicions estrictament anaeròbiques; d'altres creixen correctament amb baixes pressions parcials d'oxigen i, per aquesta raó, se'ls anomena microaeròfils. A més, molts bacteris làctics creixen millor amb una atmosfera que conté del 5 al 10 % de CO2 i algunes, fins i tot, no creixen amb aquest requisit.
Des del punt de vista bioquímic, la classificació fonamental dels vertaders bacteris de l'àcid làctic és la dels homofermentatius i dels heterofermentatius. Els primers només produeixen àcid làctic de la glucosa i, els segons, produeixen altres catabòlits, entre els quals es troba sempre el CO2.
Els bacteris làctics heterofermentatius produeixen sempre, a més d'àcid làctic, altres productes finals de la fermentació heterolàctica. De tots els bacteris, es distingeixen les següents fermentacions heterolàctiques: les de tipus Leuconostoc, on un mol de glucosa dóna un mol d'àcid làctic, un mol de CO2 i un altre d'etanol; el Bifidobacterium, on la fermentació de glucosa produeix acetat i lactat; el de tipus entèric, on la fermentació produeix lactat, juntament amb fòrmic, acetat i succinat; el C. perfrigens, que és la producció d'àcid làctic juntament amb àcid butíric; el Propionibacterium, que produeix àcid propiònic i, finalment, l'Actinomyces, que produeix àcid succínic i làctic amb petites quantitats de fòrmic o acètic. De tots, només el Leuconostoc pertany al grup dels bacteris làctics.
La formació d'àcid làctic té lloc per reducció de l'àcid pirúvic, mitjançant l'enzim lactat deshidrogenasa. La fermentació homolàctica de la glucosa és una conversió d'un mol de sucre i dos d'àcid làctic.

5.4. Fermentació àcid-mixta
La fermentació àcid-mixta produeix àcid acètic, etanol, H2, CO2 i proporcions diferents d'àcid làctic o propiònic, segons les espècies. És un tipus de fermentació que porten a terme els enterobacteris. Aquesta ruta de fermentació es produeix ATP a més de la reoxidació de NADH + H+. La producció de CO2 + H2 depèn de la presència en el bacteri d'un enzim anomenat formiat-liasa. No tots els bacteris la tenen i la seva activitat és detectat per la producció de grans quantitats de gas com a conseqüència de la fermentació del sucre. A la fermentació àcid-mixta podem trobar diferents gèneres:
· Gènere Escherichia. Es troba als intestins dels homotèrmics. Produeixen la vitamina K. Consumeixen oxigen que afavoreix l'ambient a l'intestí gros per a microorganismes anaeròbics estrictes. És patogen, el qual produeix diarrees i infeccions.
· Gènere Shigella. És un microorganisme patogen. Produeix gastroenteritis i es transmet oralment, per aigua o per aliments contaminats.
· Gènere Salmonella. També és patogen, el qual es transmet per aigua, aliments contaminats o manipulats per individus infectats. Hi ha dos tipus d'infeccions: les febres tifoideas, que es pot dispersar per l'organisme i, la gastroenteritis, localitzada a l'intestí.
· Gènere Proteus. Viu sobre la matèria en descomposició. Algunes vegades pot provocar infeccions. La seva morfologia són de cercles concèntrics i tenen una alta mobilitat. Poden realitzar la respiració anaeròbica, utilitzant compostos de sofre com a acceptor d'electrons.
· Gènere Yersinia. Aquesta pot causar la pulmonia, una malaltia similar a la tuberculosi en els animals o una infecció intestinal que es transmet per l'aigua i aliments contaminats.

...i 4ª part

tornar a la 1ª part, i a la 2ª part

Inici pàgina

© 2003 Roser Font Vilalta