Download Lb. helveticus

TECNOLOGIA DE LECHE II
ING LUIS ARTICA MALLQUI
www/geocities.com/teiaperu
[email protected]
[email protected]
Bacterias lácticas
•
•
•
Microflora natural de la leche
Se emplea para la fabricación de alimentos, productos lácteos, productos
cárnicos, productos de panificación, bebidas (vino, sidra) y en
conservación de alimentos
Géneros caracterizados por su capacidad de fermentar glúcidos
produciendo ácido láctico
•
Fermentación
Homoláctica -----> ácido láctico único producto formado.
Heteroláctica -----> se produce: ác. láctico, ác. acético, etanol, CO2, etc.
•
Algunas bacterias homofermentativas ----->capaces de fermentación
heteroláctica a condiciones de crecimiento no óptimas.
•
Bacterias G(+), inmóviles, nunca esporuladas, catalasa negativas, oxidasa
negativas, capacidad de biosíntesis débil, ineptas para respiración aerobia
y anaerobia, anaerobias facultativas microaerófilas (fermentan en
anaerobiosis y aerobiosis).
•
Formas: cocos (streptococcus, Lactococcus, Enterococcus, Leuconostoc,
Pediococcus), bacilos (Lactobacillus).
[email protected]
[email protected]
Células
Géneros
Fermentación
Forma
Agrupamiento
Strepcoccus
coco
cadenas
homo láctica
Leuconostoc
coco
cadenas
heterolática
Pediococcus
coco
tetradas
homo láctica
Lactobacillus
bacilo
cadenas
homo láctica,
heterolática
variado
variado
acética y láctica
Bifidobacterium
[email protected]
[email protected]
Género Streptococos
•
•
Especies patógenas para el hombre (Sc. Pyogenes)
Saprofitos de la cavidad bucal (Sc. mutans, Sc. salivarius) o del intestino
(Sc. faecalis).
Estreptococos lácticos (excluidos del genero Streptococcus) - Ahora:
Lactococos lácticos
1er grupo: estreptococos lácticos (Lactococos lácticos): mesófilos que
poseen el antigeno N o antigeno de Lancefield – estreptococos del grupo N,
no patógenos, crecen a t° entren 20-30°C.
Streptococcus lactis (Lactococcus lactis)
Streptococcus lactis subsp. lactis (Lactococcusvlactis subsp. lactis)
Streptococcus lactis subsp. diacetylactis (Lactococcus lactis subsp.
lactis biovar diacetylactis :utiliza citrato para producir diacetilo
Streptococcus lactis subsp. Cremoris (Lactococcus lactis subsp. cremoris)
Streptococcus raffinolactis (Lactococcus raffinolactis)
Streptococcus plantarum (Lactococcus plantarum)
2do grupo: especie termófila Streptococcus thermophillus (no tiene
[email protected]
antigeno de Lancefield),
[email protected]
sensible
al NaCl, t° óptima 42 - 43°C.
Género Leuconostoc
•
Mesófilas (óptimo 20 - 30°C), heterofermentativa (produce ácido D(-)
láctico, etanol, y CO2), usan el citrato de la leche para producir
diacetilo y a veces acetato, ejm: Ln. mesenteroides subsp. cremoris.
•
Tres especies:
Leuconostoc mesenteroides (subsp. mesenteroides, subsp.
dextranicum y subsp. cremoris)
Leuconostoc lactis
Leuconostoc paramesenteroides
Especie acidófila: Leuconostoc oenos
[email protected]
[email protected]
Género Lactobacillus
•
Bastoncitos agrupados en cadenas, gran exigencia de factores de
crecimiento, ejm:
Lactobacillus delbrueckii: requiere 11-15 AAaas, acidificación lenta,
resistente a pHs ácidos (hasta pH: 3.5), producción de ácido láctico de
27g/L.
• Subdivisión del género Lactobacillus
Grupo I: Lactobacilos homofermentativos obligatorios, no
fermentan pentosas y el gluconato, células largas, rectas y
empalizadas: 2 conjuntos de especies Lactobacillus delbrueckii
(sus subespecies producen hasta 18g/L ácido D(-) láctico),
Lactobacillus acidophilus (3 subgrupos: Lactobacillus acidophilus
(la cepa tipo), Lb. gasseri y Lb. helveticus).
Grupo II: Lactobacilos homofermentativos facultativos,
fermentación homofermentativa de hexosas (algunos casos
heterofermentativas), fermentación heterofermentativa de pentosa
[email protected]
[email protected]
y gluconato, células cortas,
ordenadas en filamentos.
3 grupos de especies: Lb. plantarum; Lb. casei (3 genotipos:
la cepa tipo, subespecies Lb. casei subsp. casei, Lb. casei
subsp. pseudoplantarum, Lb. casei subsp. tolerans y Lb.
casei subsp. rhamnosus) y el grupo Lb. sake – Lb. curvatus –
Lb. bavaricus (genomas próximos y propiedades similares de
sus enzimas); producen poco ácido láctico de 3 a 13g/L.
Grupo III: Lactobacilos heterofermentativos obligatorios,
fermentan hexosas y producen ácido láctico, acético (o
etanol) y CO2 en la relación 1:1:1; fermentan pentosas –
producen ácido láctico y acético, células cortas, rectas y
separadas, producción débil de ácido D(L) láctico 5g/L;
especies: Lb. kefir, Lb. buchneri, Lb. reuteri, Lb. fermentum,
Lb. brevis, Lb. bifermentans, etc.
[email protected]
[email protected]
Especie
Lb.delbruecii subsp.delbrueckii
Grupo I Lb.delbruecii subsp.bulgaricus
Lb.delbruecii subsp.lactis
Hábitat
vegetales
yogurt, queso
queso
Lb.acidophilus
boca, vagina
Lb.gasseri
boca, vagina
queso
Lb.helveticus
[email protected]
[email protected]
Especie
Lb.casei subsp.casei
Grupo II
Hábitat
rumen
Lb.casei subsp.pseudoplantarum
queso, forraje
Lb.casei subsp.tolerans
boca, vagina
Lb.casei subsp.rhamnosus
tracto intestinal
Lb.sake, Lb.curvatus
vegetales
Lb.bavaricus
vegetales
Lb.plantarum
vegetales, queso
[email protected]
[email protected]
Especie
Lb.bifermentans
Hábitat
queso
Lb.brevis
vegetales, queso
Lb.buchneri
vegetales, queso
kefir
Grupo III Lb.kefir
tracto intestinal
Lb.reuteri
vegetales, queso
Lb.fermentum
vegetales
Lb.confusus
[email protected]
[email protected]
Género Pediococcus
• Células agrupadas en pares o tetradas
• Fermentan azúcares y producen ácido láctico D(L) ó
L(+).
• Muchas especies son incapaces de utilizar la lactosa,
débil actividad proteolítica, exigentes nutricionalmente
son factores que no les permite acidificar y coagular la
leche.
• Las especies se diferencian por su tolerancia a la
temperatura, al pH, y al NaCl.
• Especies: Pediococcus damnosus, Pediococcus
parvulus, Pediococcus inopinatus, Pediococcus
dextrinicus, Pc.pentosaceus, Pc.acidolactici,
Pc.halophilus, Pc.urinaequi
[email protected]
[email protected]
Género Bifidobacterium
•
Produce más ácido acético que ácido láctico (relación 3:2),
bajas cantidades de ácido fórmico, de etanol y de ácido
succínico y no produce CO2 como una bacteria heteroláctica.
•
Existen en la fermentación láctica, son de forma cocoide,
alargada con protuberancias, bifurcaciones, ordenados en
cadenas estrelladas, en V o en empalizadas.
•
Bacterias anaerobias, algunas toleran el oxígeno en presencia
de CO2, son mesófilas, muestran temperatura óptima de
crecimiento entre 37 – 41°C, no soportan pH ácidos: 5,0 – 4,5.
•
Especies: Bifidobacterium bifidum, B.longum, B.infantis,
B.breve, B.adolescentis, B.thermophilum, B.suis, B.subtile,
B.globosum, B.animalis, B.minimum, etc. Tienen su origen en
el hombre, animales, conejo, cerdo, pollo, etc.
[email protected]
[email protected]
Hábitat de la bacterias lácticas
•
Los Lactococcus: se aíslan de la leche cruda, cuajada, de los vegetales y
el rumen
• Streptococcus thermophilus: se aíslan de la leche pasteurizada, producto
lácteos (yogurt), del material de la lechería y de los cultivos iniciadores
artesanales.
• Los Leuconostoc: se aíslan de la leche, productos lácteos, frutas,
hortalizas, vegetales en fermentación (choucroute), de los productos de
panificación y de las soluciones viscosas de azúcar en las industrias
azucareras. Leuconostoc oenos no está en la leche y se aíslan del vino.
• Los Lactobacillus: en medios diferentes;
Especies mesófilas: Lb.casei subsp.casei, Lb.plantarum, Lb.curvatus,
Lb.brevis están presentes en la leche y el queso como el Chedar.
En leches fermentadas: el kéfir (Lb.brevis, Lb.kefir,Lb.fermentum
Lb.kefiranofaciens).
En vegetales fermentados: choucroute (Lb.bavaricus).
En el cuajo: Lb.brevis, Lb.fermentum, Lb.curvatus.
En el vino: Lb.brevis, Lb.buchneri.
En la cerveza: Lb.malefermentans
En la sidra: Lb.sanfrancisco
[email protected]
[email protected]
En carnes frescas o fermentadas, los salchichones: Lb.sake.
En el tubo digestivo del hombre y animales: Lb.acidophilus, Lb.casei,
Lb.fermentum, Lb.reuteri.
Especies termófilas:
En leches fermentadas: En el yogurt Lb.delbreckii subsp.bulgaricus;
en leches acidófilas encontramos Lb.acidophilus.
Quesos fabricados a temperaturas mayores a 40°C (Parmesano y
emental): Lb.helveticus, Lb.delbrueckii subsp.lactis, Lb.delbrueckii
subsp.bulgaricus.
•
Los Pediococcus: presentes en vegetales en descomposición, a veces
en bebidas: cerveza, sidra y vino.
Ejemplo: P.pentosaceus y P.acidilactici en vegetales, salchichones,
leche y productos lácteos (queso parmesano).
[email protected]
[email protected]
Fisiología del crecimiento: metabólismo y regulación
1.
Nutrición nitrogenada y el crecimiento de las bacterias lácticas en
leche.
” Para una converción completa de la leche en un producto
fermentado, las bacterias lácticas deben multiplicarse en pocas
horas hasta 10 células/mL de leches (0,5 mg de peso seco/mL)
y 10 células/mL 9en la cuajada para producir suficientes
cantidades
de ácido láctico y de compuestos aromáticos.
10
” La capacidad de crecimiento depende de: factores nutricionales,
t°, pH, presencia de otros m.o.
1.1 Exigencias nutricionales
Crece en medios ricos en vitaminas, bases nitrogenadas y
fuentes de carbono y nitrógeno: leche, productos lácteos,
vegetales en descomposición, carnes, etc.
[email protected]
[email protected]
1.2 Utilización de aminoácidos libres
ф
Leche: concentración baja en AAaas libres,
ausencia de metionina.
ф
Fuente de nitrógeno más rápidamente incorporada
a las proteínas celulares.
ф
Presencia de permeasas de aminoácidos
(dependientes o no de la fuerza motriz protónica energía) que transportan AAaas hacia el interior de
la célula, el sistema esta regulado por el pH externo
e interno, estimulado por presencia de glucolípidos
en la membrana celular o disacáridos: lactosa y
sacarosa pero no glucosa ni galactosa
(Streptococcus thermophilus)
[email protected]
[email protected]
1.3 Utilización de péptidos
ф La concentración de AAaas libres no asegura el
crecimiento de las bacterias ------> utilización de
péptidos es necesario.
ф Péptidos sirven de fuente de AAaas como metionina.
ф Presencia de permeasas para péptidos (di y tripéptidos)
facilitan su fermentación dentro de la célula. Permeasas
son energía(ATP) dependientes acoplado a la fuerza
motriz protónica, la energía es aportada por la lactosa y
la toma de péptidos está regulada por el gradiente de
pH en ambos lados de la membrana.
ф Crecimiento sobre péptidos varia según cepa y esta en
función de la eficacia de los sistemas de permeación de
estos péptidos.
Disposición de las células de peptidasas externas para el
rompimiento de grandes moléculas.
[email protected]
[email protected]
1.4 Utilización de las proteínas y de los polipéptidos de la leche:
sistema proteolítico
♠ Bacterias para crecer en la leche deben hidrolizar las proteínas
(caseína), las proteínas son bien hidrolizadas cuando la
concentración bacteriana es importante. El crecimiento puede
estar limitado por la baja velocidad de la proteolisis de las
caseínas.
♠ Proteínas y oligopéptidos no pueden atravesar a membrana
citoplasmática debido a su tamaño y carga --------->necesario
hidrolizarlas fuera de la célula por proteasas (hidrolizan caseína y
derivados) y peptidasas extracelulares de las bacterias (hidrolizan
péptidos).
♠ Las proteasas estan ligadas a la pared celular y pocas veces son
excretadas al medio.
♠ Peptidasas extracelulares o de pared son aquellas cuya
especificidad varía en función de la naturaleza de los residuos de
AAaas presentes en el extremo de la molécula.
[email protected]
[email protected]
♠ Péptidasas intracelulares o citoplasmáticas hidrolizan péptidos internos
formados por proteolisis interna (renovación de proteínas) o provenientes
de una permeación específica.
♠ Proteolisis bacteriana (proteasas de la pared y de aquellas proteasas y
peptidasas intracelulares liberadas por lisis celular) es importante no solo
para la coagulación de la leche sino durante la maduración de quesos
(desarrollo de sabores y aromas) y textura.
Pared
Membrana
Citoplasma
Caseínas
Proteasa
Oligopéptidos
Permeasa
Peptidos
Peptidasa
Dipéptidos
Permeasa
Peptidasas
Dipeptidasa
AAaas
[email protected]
Proteasas
Permeasa
[email protected]
AAaas
Proteínas
intracelulares
1.5 Regulación de la actividad proteolítica
• Composición del medio de crecimiento y condiciones
de cultivo puede modificar la actividad proteolítica total
o activar/inhibir una actividad proteásica o peptidásica
específica.
• Medios ricos en AAaas y péptidos disminuye la
actividad de proteasas de la pared pero no la de las
peptidasas.
• Lactococos frecuentemente tienen reducida capacidad
de coagular la leche, tienen crecimiento débil
(proteasas-negativas Prt - ). Crecimiento está limitado
por la concentración baja de AAaas y péptidos libres.
La acidifación ligada al crecimiento es suficiente para
[email protected]
[email protected]
coagular rápidamente
la leche.
1.6 Catabolismo de la arginina y de otros AAaas
•
Bacterias lácticas (no todas) usan la vía de la arginina desiminasa
(arginina dihidrolasa).
•
Esta vía esta formado por 3 enzimas que actúan sucesivamente:
la arginina desiminasa (ADI), la ornitina carbamoil-transferasa
(OTCasa) y la carbamato quinasa (CK).
•
Produce 1 ATP por molécula de arginina consumida (fuente unica
de carbono en Streptococcus faecalis).
•
El ingreso de arginina a la célula no requiere energía, se da por
intercambio con la ornitina.
•
Presentan esta vía: Lc.lactis subsp.lactis, algunas cepas de
Streptococcus thermphilus, grupo III del género Lactobacillus,
Lb.buchneri.
[email protected]
[email protected]
Pi
H2O
1
Arginina
Ornitina
Citrulina
NH3
2
1: arginina disiminasa
2: ornitina carbamoil transferasa
3: carbamato quinasa
Carbamil-fosfato
ADP
3
ATP
CO2 + NH3
[email protected]
[email protected]
2. El metabolismo de los azúcares: fermentación láctica
• Los azúcares son fermentados hasta ácido láctico por
las bacterias en 2 formas:
Fermentación homo láctica: se produce lactato por la
vía de Embden – Meyerhof - Parnas (EMP).
Fermentación heteroláctica: la vía usada es la de las
pentosas fosfato y desemboca en la producción de
lactato, etanol y eventualmente acetato.
[email protected]
[email protected]
Vía heterofermentativa
Vía homofermentativa
Lactosa
PEP
Galactosa-6-P
PYR
Lactosa-6-P
ATP
Tagatosa-6-P
ATP
ADP
Glucosa
Tagatosa-1,6-diP
Glucosa-6-P
Glucosa
3
ADP
ATP
Lactosa
Lactosa-6-P
2
1
Fructosa-6-P
PEP
PYR
ATP
ADP
Glucosa-6-P
4
Gliceraldehído -3-P
NAD+
NADH
6-fosfogluconato
NAD+
NADH
ADP
Fructosa-1,6-diP
7
Dihidroxiacetona-P
1,3-difosfoglicerato
ADP
ATP
Ribulosa-5-P
3-fosfoglicerato
CO2
8
Xilulosa-5-P
1: Fosfo-β-galactosidasa
2: tagatosa-6-fosfato isomerasa
3: tagatosa-6-fosfato quinasa
4: tagatosa-1,6-diP-aldolasa
5: piruvato quinasa
6: lactato deshidrogenasa
7: fructosa-1,6-diP-aldolasa
8: pentosa-5-fosfato cetolasa
9: etanol deshidrogenasa
Acetil-P
Fosfoenolpiruvato
ADP
ATP
CoASH
9
5
Acetil-CoA
Piruvato
NADH
NAD+
6
Lactato
Pi
NADH NAD+
Etanol
CoASH
NADH
NAD+
Acetaldehído
[email protected]
[email protected]
La fermentación de la lactosa en las bacterias lácticas: vía homofermentativa y vía heterofermentativa
2.1 Metabolismo de la lactosa
♣ Leche de vaca: 40 a 50 g/litro de lactosa-unico azúcar en estado libre.
Metabolismo de lactosa en Lactococcus lactis
♦ Lactosa penetra usando un sistema fosfotransferasa (PTS) dependiente
del fosfoenolpiruvato (PEP). Ya dentro la lactosa es fosforilada a
glucosil-β-1,4-galactósido-6- fosfato(lactosa-6-fosfato). Algunas cepas
poseen una β- galactosidasa y así una β- galactósido permeasa.
♦ Lactosa-6-fosfato es hidrolizado por la fosfo-β-galactosidasa, la glucosa6P formada se degrada según la vía EMP (Fig. anterior).
♦ El PEP esta presente en el cruce de las dos vías, la permeación de la
lactosa y la formación de ATP a través de la vía glucolítica; su
concentrción intracelular está controlada a través de la modulación de la
actividad de la PK. La variación de la relación FDP/Pi regularía la
actividad de la PK controlaría la velocidad de la fermentación del azúcar
por el ciclo PTS-glicolisis. FDP: fructosa-1,6-difosfato, PTS: sistema
fosfotransferasa.
[email protected]
[email protected]
En fermentación homoláctica por cada mol de lactosa produce 4
moles de lactato y 5 moléculas de ATP (2 por la vía de la glucosa y
3 por la de la galactosa), tras reducción de piruvato. El lactato es
expulsado al medio.
Las bacterias lácticas pueden sintetizar no solamente la forma L(+)
sino la forma D(-) o las dos de ácido láctico. Esto depende de la
especie o del género de la bacteria y también de las condiciones de
crecimiento.
La fermentación heteroláctica de una molécula de lactosa produce
3 moléculas de lactato y 4 moléculas de ATP.
El crecimiento de las células en presencia de lactosa o de
galactosa permite incrementar la síntesis de las enzimas
específicas de sistema lactosa (Inducción de enzimas del sistema
lactosa).
[email protected]
[email protected]
Metabolismo de la lactosa en Sc. thermophilus
•
•
•
Probablemente algunas posean una β-galactosidasa o una fosfo-βgalactosidasa o las dos, esto implicaría la presencia de una permeasa
específica de los β-galactósidos, ya sea de un sistema PTS, ya sea de
los dos.
La galactosa producida por hidrólisis de lactosa no es fermentada
mayormente y es excretada, su no utilización sería debido a la
represión por la glucosa o la lactosa.
La glucosa proveniente de la lactosa se metaboliza a través de la vía
EMP: está presente una fuerte actividad de la hexoquinasa.
Metabolismo de la lactosa en Lactobacillus
• Lactobacilos homofermentadores: Lb. Delbrueckii subsp.lactis,
Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus, Lb. helveticus poseen una β-Gal.
En Lb. acidophilus están presentes la enzima anterior y la P-β-Gal, pero
con actividades variables según cepas.
• La lactosa debe penetrar por acción de una permeasa, Lb. delbrueckii
subsp. bulgaricus y Lb. helveticus no poseen un sistema PTS ni para
lactosa ni para galactosa. Sólo utilizan la mitad de la glucosa de la
[email protected]
[email protected]
molécula de lactosa.
• Lactobacilos heterofermentadores
Las enzimas claves del metabolismo homofermentativo (la FDP
aldolasa y la triosa-fosfato isomerasa) están ausentes.
Metabolismo de la lactosa en Leuconostoc
♠ Leuconostoc no utiliza el sistema PTS-PEP para el transporte de los
azúcares sino más bien un sistema que utliza el ATP como fuente de
energía.
2.2 Metabolismo de la galactosa
Metabolismo de la galactosa en los Lactococos
› Lactococcus lactis subsp.lactis pued utilizar galactosa de 2 maneras
según el sistema de entrada utilizado.
1. Un sistema PTS-PEP adaptado a la galactosa con una enzima
especifica que produce Gal-6P interna.
2. Una permeasa energía dependiente, específica de la galactosa (galP)
que suministra a la célula galactosa interna.
[email protected]
[email protected]
› En el primer caso la Gal-6P se utiliza por la vía de la Tag-6P(como en la
lactosa), en el segundo caso, la galactosa debe ser fosforilada a Gal-1P y
seguir la vía de Leloir.
› Los 2 sistemas no son utilizados simultáneamente por la célula: a alta
concentración de galactosa sería preponderante el sistema PTS-PEP y a baja
concentración es la permeasa la que se activa y actúa la vía de Leloir.
› La regulación catabólica de la vía de Leloir se da cuando se cultivan células en
presencia de una mezcla de galactosa y glucosa, la glucosa es utilizada en
primer lugar, o si se adiciona glucosa (o lactosa) a un cultivo exponencial de
Lc.lactis subsp.lactis crecido en galactosa inhibe inmediatamente la utilización
de este azúcar.
› La fermentación de la galactosa podría diferir según las cepas o las especies,
el crecimiento en galactosa puede producir una fermentación homoláctica u
heteroláctica y a veces con algunas desviaciones del metabolismo para
producir formiato, acetato y etanol.
La desviación del metabolismo puede deberse a:
- Baja concentración de la FDP o de la TDP y así baja activación de la
LDH.
- Baja conc. de triosas-fosfato inhibidoras de la piruvato-formiato-liasa.
En una fermentación homoláctica normal el sistema PTS-PEP funciona normal
y la conc. de los activadores de la LDH permanece elevada.
[email protected]
[email protected]
Galactosa
Galactosa
Permeasa
PEP-PTS
Galactosa
Galactosa-6-P
Glucosa-6-P
10
2
Tagatosa -6-P
Galactosa-1-P
Fructosa-6-P
Glucosa-1-P
A
3
Tagatosa-6-diP
Fructosa-1,6-diP
4
Dihidroxiacetona-P
Gliceraldehído-3-P
NADH
Piruvato
TPP
12
Acetil-CoA
Acetil-P
ATP
ADP
11
13
Acetato
NAD+
Lactato
6
Formiato
NADH
NAD+
Acetaldehído
9
NADH
NAD+
Etanol
1
1: Fosfo-β-galactosidasa
2: tagatosa-6-fosfato isomerasa
3: tagatosa-6-fosfato quinasa
4: tagatosa-1,6-diP-aldolasa
6: lactato deshidrogenasa
9: etanol deshidrogenasa
10: galactoquinasa
11:piruvato formiato liasa
12:piruvato deshidrogenasa
13:acetato quinasa
[email protected]
Fermentación de la galactosa [email protected]
Lactococcus lactis: las 2 vías de penetración y
los 2 tipos de metabolismo
Metabolismo de la galactosa en los Lactobacilos
” La galactosa que proviene de la hidrólisis de la lactosa se liberan al
exterior de las células y puede acumularse en la leche, si es fermentada
se transforma por la vía de Leloir y se fosforila a Gal-1P por medio de la
galactoquinasa.
” La fermentación de una molécula de galactosa produce una molécula de
ATP menos que la fermentación de una molécula de glucosa.
Metabolismo de la galactosa en Sc. thermophilus
 Contiene una permeasa para galactosa, energía dependiente (ATP) y la
fuerza motriz protónica esta implicada en el transporte. La galactosa sólo
se metaboliza por la vía de Leloir con la condición de que lactosa sea
limitante (ver figura 5).
[email protected]
[email protected]
2.3 Metabolismo de las pentosas
™ Las pentosas en algunas especies de Lactobacillus heterofermentativos,
penetran ayudado por permeasas específicas y luego son convertidos en
D-xilulosa-5-fosfato y finalmente a lactato y acetato.
™ Numerosas cepas homolácticas de Lactobacillus, Streptococcus,
Lactococcus y Pediococcus pueden fermentar pentosas, aqui la
fermentación de las pentosas es heteroláctica con producción de lactato
y acetato en cantidad equimolar.
™ Las bacterias que poseen un metabolismo homofermentativo en
presencia de hexosas y un metabolismo heterofermentativo en presencia
de pentosas son especies homofermentativas facultativas.
2.4 Determinismo de la heterofermentación
¾ Especies heterofermentativas obligatorias son incapaces de escindir la
FDP: la FDP-aldolasa estaría ausente o reprimida.
¾ Ciertas especies son homofermentativas al crecer en las hexosas o
disacáridos y se convierten en heterolácticas cuando estos azúcares
(glucosa, lactosa) están en [email protected]
concentración limitante.
[email protected]
¾ La elección entre los 2 tipos de fermentación dependería de la
concentración en FDP, la FDP activa la LDH en la mayor parte de las
bacterias lácticas (salvo la de Sc. thermophilus) y podría inhibir la
glucosa-6P-deshidrogenasa-NADP-dependiente. A baja concentración
de azúcar y así de FDP favorecería el funcionamiento de la vía
heteroláctica en cepas homofermetativas.
¾ 2 mecanismos explicarían a producción de compuestos distintos al
lactato:
1. El etanol puede formarse por la vía de las pentosas fosfato por
reducción del acetil-P y producción de CO2 en cantidad apreciable.
2. El formiato (en lugar de CO2), el acetato y el lactato podrían provenir
del piruvato por dismutación de este causado por la enzima piruvatoformiato-liasa, enzima inhibida por las triosas-fosfato de la vía EMP,
en ausencia de estas se activaría la enzima. De igual modo a pH
alcalino, especies homofermentativas producen lactato asociado a
formiato y acetato.
[email protected]
[email protected]
2.5 Permeación y el metabolismo de los otros azúcares
•
•
•
•
La permeación de la glucosa en bacterias lácticas puede darse por
una permeasa específica o por el sistema PTS.
Existiría dos PTS para la entrada d glucosa: PTS-glc (presente en
todas las bacterias homofermentativas que usa la vía EMP) y la PTSmanosa (permite la entrada de manosa, fructosa y glucosa).
La no utilización de la vía de EMP conduce a la heterofermentación.
La permeación de la sacarosa y de la maltosa estaría ayudado por un
sistema PTS-PEP. Sólo una mitad de la molécula es metabolizada
por la vía EMP, entonces se produce un bajo contenido en FDP y un
alto contenido de fosfato, esto sería responsable de la inhibición de la
piruvato quinasa y de la LDH.
Regulación de la glicólisis por el ciclo PTS
ƒ La velocidad de la glicólisis depende de las concentraciones relativas
de la FDP y del fosfato:
[email protected]
[email protected]
1. Cuando hay crecimiento en azúcares, la concentración intracelular en
FDP es alta, la de Pi es baja: la piruvato quinasa y la LDH son activadas
y conducen el PEP hacia el lactato y no hacia los sistemas PTS.
2. Al mismo tiempo la alta concentración de FDP activaría la proteínaquinasa y la transformación de las proteínas HPr hacia la forma
HPr(ser)P inepta para la permeación.
ƒ Estos dos fenómenos tienden a disminuir la entrada de los azúcares y
así modular la velocidad de la glicólisis.
ƒ La proteína HPr en su forma HPr(ser)P jugaría un papel de modulador
de la actividad de los sistemas PTS en bacterias lácticas incluso en otras
bacterias Gram-positivas.
ƒ La inhibición de la piruvato quinasa por el fosfato permite explicar la
constitución del pool PEP en carencia de azúcares.
[email protected]
[email protected]
2-desoxiglucosa
Lactosa
EII Man
EII Lac
EIII-Lac-P
EIII-Lac
HPr
EI-P
Lactosa-6-P
2-desoxiglucosa-6-P
Glucosa
1
Glucosa-6-P
HPr-P
EI
Galactosa-6-P
Fructosa-6-P
2
PEP
5
Tagatosa-6-P
Gliceraldehído-2-P
3
Fructosa-1,6-diP
Tagatosa-1,6-diP
Piruvato
6
Lactato
4
Gliceraldehído-3-P
Formiato
Acetato
Etanol
[email protected]
Triosa-P
Gliceraldehído-1,3-diP
7
1: Fosfo-β-galactosidasa
2: tagatosa-6-fosfato isomerasa
3: tagatosa-6-fosfato quinasa
4: tagatosa-1,6-diP-aldolasa
5: piruvato quinasa
6: lactato deshidrogenasa
7: fructosa-1,6-diP-aldolasa
[email protected]
El ciclo de la glucólisis y el sistema
fosfotransferasa en Lactococcus lactis
3. El metabolismo del citrato y del piruvato
‰ El citrato solo, no puede ser utilizado como sustrato de crecimiento por
las bacterias lácticas. En presencia de un sustrato fermentable y de una
fuente de nitrógeno, ciertas bacterias lácticas pueden utilizar el citrato de
la leche.
‰ La vía metabólica de utilización del citrato es idéntica en bacterias
lácticas, conduce a la formación de acetato (mayor parte excretado), CO2
y de diacetilo (2,3 butanodiona) – compuesto aromatizante, así mismo
son excretados otros productos como: la acetoína y eventualente 2,3butanodiol.
Producción de diacetilo y de la acetoína
ƒ En cultivos puros con Lc.lactis subps.diacetylactis la síntesis de estos
compuestos tiene lugar durante la fase exponencial de crecimiento y es
máxima cuando el citrato está agotado. En Leuconostoc la producción de
diacetilo comienza con la entrada de las células en fase estacionaria.
ƒ En cultivos mixtos donde se asocian Lc.lactis subsp.diacetylactis o
Leuconostoc con cepas acidificantes, la utilización del citrato y la
producción de diacetilo y de acetoína dependen de la cepa aromatizante
elegida.
[email protected]
[email protected]
Citrato
Citrato permeasa
Citrato
Mg++ ó
Mn++
Acetato
1
Oxalacetato
CO2
2
Piruvato
TTP
3
CO2
Acetaldehído-TPP
7
Acetolactato
1: citrato liasa (citritasa)
2: oxaloacetato decarboxilasa
3: piruvato decarboxilasa
4: diacetilo sintetasa
5: diacetilo reductasa
6:acetoína reductasa
7: acetolactato sintetasa
8: acetolactato decarboxilasa
Acetil-CoA
4
CoASH
TTP
Diacetilo
NADPH
NADP+
NADPH
NADP+
8
Mg++ ó
Mn++
5
Acetoína
CO2
6
2,3-butilenglicol
[email protected]
El [email protected]
del citrato en bacterias
lácticas
Regulación del metabolismo del citrato
En Lc.lactis subsp.diacetylactis
♣ En ausencia de azúcar la formación de diacetilo y acetoína se reduce a
trazas, en ausencia de citrato las enzimas de esta vía (citrato liasa,
acetolactato-sintetasa, diacetil reductasa y acetoína reductasa son
constitutivas.
♣ En presencia de citrato , la citrato permeasa es inducida y el citrato
interno es transformado en piruvato. La permeasa se activa solo a un pH
inferior a 6.0 (actividad max. pH 5.0).
♣ El exceso de piruvato producido no puede ser reducido a lactato, se
utiliza para formar acetoína, diacetilo y eventualmente 2,3-butilenglicol.
♣ La adición de Cu+2, Fe+2, Fe+3, Mo+6 y Co +2 aumentan la producción
de diacetilo.
[email protected]
[email protected]
En Leuconostoc
¾ Un citrato permeasa (pH óptimo < 6,0) ingresa el citrato en la célula e
induce a la citrato liasa y a la acetolactato sintetasa (pH óptimo entre 5,0
y 6,0).
¾ La acetoína puede ser formada teóricamente por dos vías, a partir del
oxaloacetato o del diacetilo.
¾ La producción de acetoína sólo tiene lugar a pH ácido; a pH 5,4 la
adición de azúcares inhibe la utilización del citrato y a pH 4,5 esta
inhibición disminuye, al haber menos piruvato, éste está disponible para
la síntesis de acetoína ( la adición de piruvato no permite la formación
significativa de diacetilo o de acetoína).
¾ Algunos Leuconostoc: Ln.mesenteroides subsp.mesenteroides y
subsp.dextranicum utilizan el citrato prto no producen ni acetoína ni
diacetilo, la vía metabólica es desconocida.
¾ Algunos Lactobacillus como: Lb.reuteri, Lb.acidophilus producen
succinato a partir del citrato.
[email protected]
[email protected]
4. La producción de acetaldehído
9 Producido en cantidad variable por las bacterias lácticas, es de gran
importancia en bacterias del yogurt, es considerado el compuesto
aromático más importante del yogurt.
9 Es producido durante el crecimiento de Sc.thermopilus o de Lb.
delbrueckii subsp. Bulgaricus.
9 En el yogurt la producción de acetaldehído sería producido por los
Lactobacilos termófilos, la presencia de acetona puede alterar el aroma
del producto, así las mejores cepas deberían producir 2,8 veces más d
acetaldehído que de acetona.
9 Los precursores del acetaldehído pueden ser el piruvato y el acetil-CoA
derivados del metabolismo de los azúcares. En Lb.delbrueckii
subsp.bulgaricus y Sc.thermophilus una cantidad de acetaldehído deriva
de la treonina que puede ser directamente escindida en glicina y
acetaldehído por una treonina aldolasa.
9 La hiperproducción de acetaldehído por las bacterias del yogurt podría
explicarse por la ausencia de etanol deshidrogenasa (ADH) y así la
incapacidad de producir etanol a partir de acetaldehído.
[email protected]
[email protected]
5. Producción de polisacáridos
Sc.thermophilus y Lb.delbrueckii subsp.bulgaricus
o El crecimiento en leche de estas cepas les hace responsables de la
viscosidad, ejemplo en el yogurt. Esta viscosidad es atribuida a la
producción de EPS (exopolisacárido) por dichas cepas.
o Lb.delbrueckii subsp.bulgaricus produce un EPS soluble en presencia
de diversos substratos carbonados y en fase exponencial precoz,
estaría formado por fructosa y glucosa en relación 2:1 y poseería
enlaces α-(1,4) y α-(1,6).
o El EPS de Sc.thermophilus difiere del de Lactobacilo por estar formado
de galactosa y de glucosa, además están presentes trazas de ramnosa,
arabinosa y xilosa.
Lactococcus lactis
o Cepas de Lc.lactis subsp.cremoris aisladas de leche fermentada cuyas
células son encapsuladas producen EPS. Este EPS podría ser una
glucoproteína
[email protected]
[email protected]
6. Metabolismo aerobio
ƒ Las bacterias lácticas tienen metabolismo fermentativo y son
consideradas anaerobias – son incapaces de sintetizar las porfirinas
hémicas.
ƒ Su sensibilidad al oxigeno varía según cepas desde anaerobia estricta
a aerotolerante e insensible.
ƒ Poseen catalasas no hémicas llamadas pseudocatalasas – bacterias
lácticas transforman el oxígeno molecular en superóxido (O2˙), en
peróxido (H2O) o en agua. En presencia del aire, el peróxido si no es
destruído por una peroxidasapuede acumularse, autoinhibir la cea
productora e inhibir cepas concurrentes.
Acción del oxígeno sobre el metabolismo de los azúcares
‰ Durante la fermentación láctica en anaerobiosis, la regeneración del
NAD+ stá asegurada por la LDH, la acetaldehído deshidrogenasa y la
etanol deshidrogenasa (fig.3 y 8).
[email protected]
[email protected]
‰ La presencia del oxígeno puede modificar el espectro fermentativo de las
bacterias lácticas y la naturaleza de los productos finales de la
fermentación.
Metabolismo heteroláctico aerobio de Leuconostoc
 En aerobiosis las enzimas que fermentan (anaerobiosis) la glucosa
(acetil-fosfato tansferasa y etanol deshidrogenasa) son poco activas. Por
el contrario en aerobiosis, la NADH-oxidasa y la acetato quinasa son
activas y conducen el metabolismo hacia la formación de acetato .
(figura)
 El metabolismo aerobio produce una molécula más de ATP por molécula
de sustrato: aumenta la tasa de crecimiento y rendimiento.
Metabolismo aerobio de Lactococcus
♣ El metabolismo homoláctico de Lactococcus es derivado hacia la
heterofermentación por la aerobiosis.
♣ La piruvato deshidrogenasa al contrario que la piruvato-formiato-liasa
(otra candidata a la transformación del piruvato) es insensible al oxígeno,
sino es activada en aerobiosis, así esta enzima transforma el piruvato en
acetato con producción de una molécula de ATP suplementaria.
(Figuras)
[email protected]
[email protected]
CO2
Piruvato
CoASH
b
TPP
Hidroxietil-TPP
CoASH
a
NAD+
Formiato
Acetil-CoA
NADH
Pi
c
NAD+
Acetaldehído
NADH
NAD+
a: piruvato formiato-liasa
b: piruvato deshidrogenasa
c: acetaldehído deshidrogenasa
d: etanol deshidrogenasa
e: fosfoacetil transferasa
f: acetato quinasa
NADH
d
Etanol
e
CoASH
Acetil fosfato
ADP
f
ATP
Acetato
[email protected]
[email protected]
Las vías de la piruvato formiato-liasa
y de la piruvato deshidrogenasa
Glucosa
Pi
1
Glucosa-6-P
NAD+
NADH
2
H2O2 ó H2O
O2
6-P-gluconato
3
NAD+
H2O2 ó H2O
NADH
O2
Pentosa-5-fosfato
Pi
CO2
NADH
Acetato
5
4
Gliceraldehído-3-P
NAD+
1: glucoquinasa
2: glucosa-6-P-deshidrogenasa
3: gluconato-6-P-deshidrogenasa
4: pentosa-5-P-cetolasa
5: acetato quinasa
6: fosfoacetil transferasa
7: acetaldehído deshidrogenasa
8: etanol deshidrogenasa
6
H2O2 ó H2O
O2
CoASH
Pi
Acetil-CoA
7
NADH
NAD+
Acetaldehído
NADH
8
NAD+
Lactato
[email protected]
ATP
Acetil-P
2ADP
2ATP
Piruvato
ADP
Etanol
[email protected]
El metabolismo aerobio: Vía heterofermentativa
NADH
NAD+
Producción aerobia de acetoína
♠ En ciertas cepas de Lc.lactis subsp.lactis la α-acetolactato sintetasa es
activada y produce acetoína (fig7) sobre todo en presencia de galactosa
y a la adición de catalasa para eliminar el peróxido.
Oxidación del piruvato
› La piruvato oxidasa presente en aerobiosis en muchas bacterias lácticas
produce acetato y una molécula de ATP.
Utilización de lactato por Pediococcus y Lactobacillus
ф Lb.plantarum y Lb.casei son capaces de oxidar el lactato.
Pc.pentosaceus en aerobiosis oxida las formas L(+) y D(-) del lactato
formado hasta acetato y CO2.
ф Este sistema es reprimido por la glucosa e inducido por la galactosa o la
latosa.
[email protected]
[email protected]
Ventajas del metabolismo aerobio
o Aumenta la producción de ATP y así la tasa de crecimiento y rendimiento
de biomasa.
o Gracias a la producción suplementaria de NAD+ oxidado, el espectro
fermentativo de ciertas bacterias lácticas se extiende a sustratos
inutilizados en anaerobiosis: glicerol, manitol, sorbitol y lactato.
[email protected]
[email protected]
7. Fermentación maloláctica (FML)
™ Durante vinificación, en presencia de azúcar como fuente de energía,
ciertas bacterias como Leuconostoc oenos son capaces de fermentar
concentraciones elevadas de ácido málico en ácido láctico con un
rendimiento de transformación muy elevado del 75 al 96%.
™ Leuconostoc oenos bacteria más frecuente del vino a pH <3,5 y la más
importante en la vinificación y la única que existe en el vino a este pH
ácido.
™ La FML por Ln.oenos se acompaña de la degradación de los ácidos
cítrico y fumárico con formación de ácido acético y de la utilización de la
arginina, histidina y del acetaldehído.
™ Ciertas especies de Lactobacillus y Pediococcus se aíslan también del
vino a un pH igual o superior a 3,5 y realizar esta fermentación, pero en
este caso no hay utilización del ácido cítrico y fumárico ni producción de
acetato.
™ El fumarato, etanol y un pH ácido inhiben a las bacterias malolácticas y
así la fermentación maloláctica.
[email protected]
[email protected]
™ La enzima responsable de la fermentación maloláctica (MLE)(E.C.
1.1.1.38). Es una malato-decarboxilasa que exige Mn2+ y NAD+ sin
reducirlo. Transforma el L-malato en CO2 y L-lactato que es liberado al
medio.
™ La enzima puede ser constitutiva o inducible por el malato en algunas
especies de bacterias lácticas. En presencia de malato se induce otra
enzima que es también una malato-decarboxilasa que produce piruvato
y CO2 reduciendo el NAD+
Fermentación maloláctica y el crecimiento
o En Ln.oenos la fermentación maloláctica estimula la tasa de crecimiento
y la biomasa. La energía suplementaria provendría de la salida del
lactato que engendraría una fuerza motriz protónica.
o El pH del medio conteniendo malato influenciaría la tasa de crecimiento
de la bacteria láctica aumentando o disminuyendo este crecimiento.
o La fermentación maloláctica a pH inferior a 6,0 con Lb.plantarum
consumiría energía, la permeación del malato exige energía. La FML en
estas condiciones serviría para aumentar el pH por decarboxilación del
[email protected]
[email protected]
malato.
8. El metabolismo y los minerales
ƒ El magnesio estimula el crecimiento de las bacterias lácticas y la
producción de ácido láctico, ejemplo en Lc.lactis, Sc.thermophilus y
Lb.acidophilus. Es indispensable para muchas enzimas necesarias para
el crecimiento celular o para la producción de aromas.
ƒ El manganeso sirve para la resistencia del Lb.plantarum al superóxido.
Diversas especies de Leuconostoc y todos los Lactobacilos exigen Mn2+
y su variación en la leche exlicaría la variación en el crecimiento y la
producción de aromas en Ln.cremoris. Es necesario para la actividad de
numerosas enzimas entre ellas la ARN polimerasa, la LDH, la enzima
maloláctica, la NADH oxidasa, etc.
ƒ El fierro transportado por varias moléculas muy afines no tiene efecto
general sobre el crecimiento o sobre la producción de ácido láctico.
ƒ El calcio no estimularía el crecimiento de las bacterias lácticas salvo el
de Lb.casei y permitirá la desintegración de las cadenas de células así
como una modificación en su forma en Lb.acidophilus que le permite una
mejor resistencia a la congelación. El lactato formado se excreta
acoplado con dos protones, en este flujo hay formación de ATP por una
[email protected]
[email protected]
ATPasa de membrana dependiente
de Ca2+/Mn2+.
ƒ El transporte del potasio es necesario para la regulación del pH
intracelular. Su concentración es alta y se exige para el crecimiento de
Lb.helveticus y Lb.casei. Otros iones monovalentes Na+, NH4+, entran
en competición con el K+.
ƒ El cadmio contaminante de la leche a baja concentración puede inhibir el
crecimiento y la producción de ácido en Lb.delbrueckii subsp.lactis,
Lb.helveticus y Sc.thermophilus.
ƒ El cobre inhibe el crecimiento de las bacterias lácticas (Lb.casei,
Lb.debrueckii subsp.bulgaricus, Sc.thermphilus) en la leche y la
producción de ácido láctico a concentraciones entre 10-2 y 10-4 mM.
ƒ El cobre Cu2+ así como el Fe2+, Fe3+, Co2+ y el Mo6+ aumentan la
producción de diaetilo.
[email protected]
[email protected]
9. Lipolisis
La actividad lipolítica de los Lactococos en la leche sería débil pero
podía contribuir al sabor y aroma de los quesos madurados. Estas
bacterias hidrolizarían más fácilmente los mono- y di-glicéridos que los
tri-glicéridos de la leche.
En Lactobacilos homofermentativos mesófilos como Lb.casei y
Lb.plantarum, en termofilos como Lb.delbrueckii subsp.bulgaricus,
Lb.delbrueckii subsp.lactis, Lb.helveticus y Lb.acidophilus, la actividad
lipásica ha sido manifestado. Los triglicéridos que contienen ácidos
grasos con cadenas cortas son los más fácilmente hidrolizados, los de
la materia grasa de la leche lo son débilmente. El sistema enzimático es
óptimo a un pH neutro y a una temperatura entre 40 y 50°C según la
especie.
[email protected]
[email protected]
10. Producción de compuestos antagonistas
Las bacterias lácticas son conocidas por producir durante su crecimiento
sustancias que inhiben el crecimiento de otros m.o. Pueden ser los
metabolitos excretados por la bacteria como el ácido láctico o derivados
del metabolismo del oxígeno como el peróxido de hidrógeno. También
producen bacteriocinas que son de naturaleza proteíca.
1. En Lactococcus lactis
¾ Se ha observado la producción de 2 sustancias consideradas
antibióticos: la nisina y la diplococina.
¾ La nisina, grupo de polipéptidos producidos por Lactococcus lactis
subsp.lactis tiene acción contra las bacterias Gram positivas, actúa sobre
las células vegetativas e impide tambien la germinación de los esporos
de bacterias esporuladas como Bacillus y Clostridium.
¾ La acción de la nisina seria sobre la membrana bacteriana, también
inhibe otras bacterias lácticas como a Lactococcus lactis subsp.cremoris,
pero sería inactiva frente a los Lactobacilos y Streptococcus
thermophilus.
[email protected]
[email protected]
¾ La nisina es el único que está autorizado y comercializado en la
industria alimentaria para la conservación de alimentos.
¾ La diplococina es producida por Lactococcus lactis subsp.cremoris su
actividad es más restringida que la nisina y actúa sobre ciertas cepas de
Lactococcus lactis subsp.lactis pero no actúa sobre las bacterias
esporuladas.
¾ La diplococina (polipéptido) detiene inmediatamente la síntesis de ADN
y ARN y la muerte de las células pero no su lisis.
2. En Lactobacilos
o Las bacteriocinas son de naturaleza proteica de acción bactericida y su
actividad esta restringido a especies parecidas.
En Lb.helveticus
ƒ Produce la lactocina 27 (glicoproteína). Es activa sobre cepas de Lb.helveticus o
de Lb.acidophilus, provoca el detenimiento de la síntesis proteica pero no la del
ADN o del ARN. La helveticina inhibe solo cepas de Lb.helveticus,
Lb.delbrueckii subsp.bulgaricus y de Lb.lactis.
[email protected]
[email protected]
En Lb.acidophilus
‰ La mayoría produce una bacteriocina de origen cromosómico activa sólo
sobre Lb.leichmanii, Lb.delbrueckii subsp.bulgaricus, Lb.helveticus y
Lb.lactis.
En Lb. plantarum
™ Produce plantaricina A que inhibe levaduras, bacterias Gram-negativas y
la mayor parte de bacterias Gram-positivas, entre ellas las bacterias
lácticas: Lb.plantarum, Pc.pentosaceus y Ln.paramesenteroides.
En Lb.sake
¾ Algunas cepas produce una proteína llamada sakacina A que inhibe el
crecimiento de Listeria monocytogenes y también diversos Lactobacillus
y Leuconostoc pero sobre todo bacterias Gram-negativas.
[email protected]
[email protected]
3. En Pediococcus
2 cepas de Pc.pentosaceus producen una proteína llamada pediocina A
que inhibe el crecimiento de otros Pediococcus, de Lb.plantarum,
Ln.mesenteroides, Micrococcus luteus, Baillus cereus, Clostridium
botulinum, Cl.sporogenes, Lb.brevis, Listeria monocytogenes, etc.
Técnicas de conservación
Los sistemas de conservación de larga duración de las bacterias lácticas
son la congelación a muy baja temperatura y la liofilización.
Lactococcus lactis
™ Crece a 37°C, para el recuento se usa el medio MRS (empleado sobre
todo para Lactobacilos) y el medio Elliker. El medio M17 es el más usado
contiene β-glicerato de sodio (efecto tampón del medio: a pH 7.15 el
crecimiento es rápido y colonias de buen tamaño en medio sólido).
[email protected]
[email protected]
™ Las células no deben conservarse en medio ácido, favorece las lesiones
de la envoltura y la pérdida de los plásmidos, deben ponerse en
suspensión en un medio de leche nuevo y almacenadas en frío sin
incubación.
™ Pueden almacenarse en frío en medio M17. El método más utilizado es
la congelación y el almacenamiento a -30°C o menor a -75°C o en
nitrógeno líquido en un medio que contenga M17 nuevo y como
crioprotector glicerol.
™ La liofilización destruye hasta el 90-95% de las células.
Streptococcus thermophilus
o Para el recuento se usa el medio M17 a pH 6.8 para la distinción con
especies de Lactobacilos. La temperatura de incubación seería de 60°C.
o La conservación es mejor al frío y al vacío o en nitrógeno líquido que en
presencia de aire.
[email protected]
[email protected]
Leuconostoc
ƒ Los medios específicos utilizados no parecen ser muy eficaces, el medio
MRS se usa con frecuencia. No crecen bien en medio M17, su
crecimiento es posible en el medio KCA y Rogosa.
Lactobacillus
9 Para el recuento se utiliza con frecuencia el medio de Rogosa, aunque
tambien el medio MRS a un pH 6.5 pero con frecuencia de utiliza a pH
5.5.
9 La conservación tras congelación -196°C de células concentradas es
buena incluso tras 28días. Tras siembra en leche pasteurizada y
conservación a 5°C, la viabilidad (21días) varía con las cepas.
Pediococcus
¾ Se desarrollan bien en medios como MRS con pH 6.2 o en presencia de
ácido ascórbico MRSS o de acetato de talio MRST y el medio RA a pH
6.2.
¾ Las bacterias que sirven de fermentos pueden liofilizarse o mejor
congelarse en presencia [email protected]
diversos crioprotectores.
[email protected]
Aplicaciones industriales
Fermentos industriales
•
•
•
•
•
Como fermentos (cultivos iniciadores) en la industria láctea, producción
de quesos, yogurt, etc.
Fermentos mesófilos, termófilos, de cepa única, fermentos multiples,
fermentos mixtos.
En la elaboración de mantequilla, cepas productoras de diacetilo (aroma
característico): Lc.lactis subsp.diacetylactis, cepas de Leuconostoc.
Fermentos lácticos termófilos Sc.thermophilus y Lb.bulgaricus producen
acetaldehído a partir de AAaas presentes en la leche.
Fermentos mesófilos: Lo forman: Lactococos, ciertos Leuconostoc
(Ln.cremoris, Ln.dextranicum), y ciertos Lactobacillus (Lb.casei,
Lb.plantarum): se usan para la fabricación de quesos frescos: Quarg,
Feta, Cottage, de quesos de pasta blanda: Camembert, Brie, Pont
l’Eveque, Coulommers, de quesos duros de pasta prensada: Cheddar,
Gouda, Edam o de quesos de pasta azul: Roquefort (en particular
[email protected]
[email protected]
Leuconostoc), Silton, Gorgonzola
y otros.
Los fermentos termófilos: abarcan Sc.thermophilus y Lactobacillus:
Lb.delbrueckii subsp.bulgaricus, Lb.lactis, Lb.helveticus y Lb.acidophilus.
Sc.thermophilus y Lb.delbrueckii subsp.bulgaricus se asocian para
producir yogurt y también con otras leches fermentadas: skyrr, koumiss.
Sc.thermophilus, Lb.helveticus, Lb.delbrueckii subsp.lactis y
Lb.delbrueckii subsp.bulgaricus forman la flora de los quesos de pasta
cocida como el queso Suizo (Emmental, Gruyere) y del tipo Italiano
(Parmesano, Romano, Grana).
Cultivos mixtos de fermentos mesófilos: se usa en la fabricación de
quesos y mantequilla: Lc.lactis subsp.lactis y subsp.cremoris y especies
aromatizantes como el biovar diacetylactis y Leuconostoc.
En la fabricación de Kéfir: se usa entre otros Lc.lactis, Lactobacillus
(Lb.brevis) y de Leuconostoc.
Los probióticos
Es una preparación bacteriana a base de bacterias lácticas intestinales
utilizada en forma revivificable con fines nutricionales o terapéuticos
[email protected]
[email protected]
Bacterias lácticas utilizadas frecuentemente son Lactobacilos:
Lb.acidophilus, Lb.casei, Lb.delbrueckii subsp.bulgaricus, Lb.helveticus,
Lb.lactis, lb.salivarius, Lb.plantarum y también Sc.thermophilus, etc.
Bacterias intestinales o no deben ser resistentes a enzimas digestivas de
la cavidad bucal y gástrica, pH ácido del estomago, sales biliares y tener
capacidad de adherirse a la células intestinales para colonizar el tracto
intestinal sin perturbar a la flora intestinal normal.
Los probióticos deben ingerirse con leche. Lactobacilos vivos ingeridos
no debe sobrepasar 10x8-10x9 por dosis.
Probióticos: aumenta la producción de ciertas vitaminas, estimula la
digestión de los alimentos, excretan ciertos AAaas (lisina), mejora la
digestión de la lactosa, probablemente actuarían sobre la estructura del
epitelio intestinal, el número de células productoras de mucus y la
rapidez de renovación celular.
[email protected]
[email protected]
Consumo de leche con Lb.acidophilus vivo facilitaría el transito intestinal,
combatiría el estreñimiento y el trastorno causado por antibióticos –
ayuda a restaurar el equilibrio de la flora intestinal.
Las bacteriocinas producidas por numerosas bacterias lácticas pueden
inhibir bacterias patógenas del tracto digestivo. Estos probióticos
estimularían la producción de inmunoglobulinas (linfocitos B).
Los probióticos poseerían actividad anticolesterol, ciertas bacterias
lácticas inhibirían la conversión de acetato en colesterol, el
Sc.thermophilus sería responsable de esta acción.
En los productos cárnicos
™ Flora espontánea predominante en la fermentación de los productos
cárnicos está constituida por Lactobacilos (Lb.plantarum, Lb.brevis,
Lb.fermentum) y Pediococcus (Pc.acidilactici). Estos inhiben la
Salmonelas, Estafilococos o Clostridium boltulinum en la fabricación de
salchichas y bacón.
[email protected]
[email protected]
En los vegetales
¾ Uso de cultivos puros de bacterias lácticas para la fermentación de
productos vegetales: pepinos, aceitunas, coles, etc. Fermentación
maloláctica.
En la panificación
o Se utilizan junto con cultivos iniciadores: Lb.sanfrancisco, Lb.plantarum,
Lb.delbrueckii, Lb.brevis, etc.
Producción microbiana de ácido láctico
9 A partir de medios sintéticos, sueros de quesería, sacarosa, etc. las
bacterias lácticas empleadas son homofermentativas: Lb.delbrueckii
subsp.delbrueckii (con glucosa), Lb.delbrueckii subsp.bulgaricus (con
lactosuero).
9 E carácter anaerobio facultativo de estas bacterias permite trabajar en un
biorreactor sin eliminar el oxígeno. Se hacen cultivos en batch,
continuos, con células inmovilizadas o atrapadas en alginato.
[email protected]
[email protected]