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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
UTILIZACIÓN DE BACTERIAS LÁCTICAS TERMORESISTENTES
COMO PROBIÓTICOS EN LA ELABORACIÓN DE SALCHICHAS
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERA DE ALIMENTOS
JOHANNA ALEXANDRA ALVARADO SUÁREZ
DIRECTORA: ING. PRISCILA MALDONADO
Quito, Octubre 2013
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2013
Reservados todos los derechos de reproducción
DECLARACIÓN
Yo JOHANNA ALEXANDRA ALVARADO SUÁREZ, declaro que el trabajo
aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para
ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias
bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad
Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
________________________________
Johanna Alexandra Alvarado Suárez
C.I. 1716195167
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Utilización de bacterias
lácticas termoresistentes como probióticos en la elaboración de
salchichas”, que, para aspirar al título de Ingeniera de Alimentos fue
desarrollado por Johanna Alexandra Alvarado Suárez, bajo mi dirección y
supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las
condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18
y 25.
___________________
Priscila Maldonado
DIRECTOR DEL TRABAJO
C.I. 1707906267
DEDICATORIA
A Dios, por guiar mi camino y llevarme por los senderos del bien.
A mis Adorados Padres y hermana, creadores de mi vida quienes con su amor,
cariño y fortaleza, supieron guiarme por el camino correcto, siendo ejes
fundamentales que formaron mi vida, carácter y me llevaron a culminar mi
carrera con éxito.
A Pablo que con su amor incondicional me supo aconsejar y apoyar en los
momentos que más lo necesitaba, gracias amor.
AGRADECIMIENTO
Mi más sincero agradecimiento a la Universidad Tecnológica Equinoccial, de
forma exclusiva a la Facultad de Ingeniería en Alimentos; a cada uno de los
maestros que compartieron conmigo sus enseñanzas las cuales construyeron
mi carrera.
En especial a las Ingenieras Priscila Maldonado y Nubia Grijalba, quienes con
su apoyo incondicional me ayudaron a la culminación de mi tesis.
A toda mi familia que con su vivir diario me han dado el ejemplo de ser mejor y
surgir cuando he caído
A mis amigos y amigas que me acompañaron en la vida universitaria, con los
cuales vivimos momentos de alegría y tristezas, pero siempre con la convicción
de salir siempre adelante
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN…………………………………………………………………………....viii
ABSTRACT………………………………………………………………….………….x
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................. 1
1.1 OBJETIVOS….…..……………………………………………………………..3
1.1.1. OBJETIVO GENERAL ...................................................................... 3
1.1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................. 3
2 MARCO TEÓRICO .......................................................................... 4
2.1. BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS ............................................................. 4
2.1.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES ................................................. 4
2.1.2 FERMENTACIÓN DE CARBOHIDRATOS POR BACTERIAS
ÁCIDO LÁCTICAS ........................................................................... 5
2.1.3 CLASIFICACIÓN Y GÉNEROS REPRESENTATIVOS DE BAL ...... 8
2.1.4 METABOLITOS PRODUCIDOS POR LAS BAL ............................... 9
2.1.4.1 Ácidos Orgánicos ...................................................................... 9
2.1.4.2 Peróxido de hidrógeno............................................................. 10
2.1.4.3 Diacetilo (2,3 butanodiona) ...................................................... 10
2.1.4.4 Reuterina ................................................................................. 10
2.1.4.5 Bacteriocinas ........................................................................... 11
2.1.5 IMPORTANCIA TECNOLÓGICA DE LAS BAL .............................. 12
2.1.5.1 Cultivos iniciadores .................................................................. 12
2.1.6 BACTERIAS LÁCTICAS Y ALTAS TEMPERATURAS ................... 14
ii
PÁGINA
2.1.7 APLICACIONES DE LAS BAL EN LA INDUSTRIA DE
ALIMENTOS…………………………………….………………………………16
2.1.7.1 Lactobacillus ............................................................................ 16
2.1.7.2 Pediococcus ............................................................................ 18
2.1.7.3 Streptococcus .......................................................................... 19
2.1.7.4 Leuconostoc ............................................................................ 20
2.1.7.5 Bifidobacterium ........................................................................ 20
2.2 PRODUCTOS CÁRNICOS ................................................................... 23
2.2.1 INGREDIENTES QUE SE USAN EN LA ELABORACIÓN DE LOS
PRODUCTOS CÁRNICOS .............................................................26
2.3 APLICACIÓN DE LAS BAL EN PRODUCTOS CÁRNICOS ................. 32
2.4 EMULSIONES....................................................................................... 34
2.4.1 EMULSIONES CÁRNICAS ............................................................. 35
2.4.1.1 Propiedades proteínas cárnicas .............................................. 36
2.4.1.2 Capacidad de Retención de agua ........................................... 37
2.4.1.3 Factores que afectan las emulsiones cárnicas ........................ 39
2.5 ALIMENTOS FUNCIONALES ............................................................... 41
2.5.1 ALIMENTOS FUNCIONALES, HISTORIA Y PANORAMA
MUNDIAL… ................................................................................... 42
2.5.2 LA CARNE Y PRODUCTOS CÁNIOS COMO ALIMENTOS
FUNCIONALES ............................................................................. 44
2.6 PROBIÓTICOS ..................................................................................... 48
2.6.1 PROBIÓTICOS EN LA ACTUALIDAD ............................................ 49
2.6.2 BACTERIAS PROBIÓTICAS EN CÁRNICOS ................................ 50
iii
PÁGINA
2.7 PREBIÓTICOS...................................................................................... 52
2.7.1 USO DE FIBRA EN LA INDUSTRIA CÁRNICA .............................. 53
2.8 FACTORES MICROBIOLÓGICOS QUE AFECTAN LA CALIDAD DE
UN PRODUCTO. ..................................................................................55
2.8.1 NORMAS MICROBIOLÓGICAS ..................................................... 55
3. METODOLOGÍA………………...…………………………………………………56
3.1 MATERIALES Y MÉTODOS ................................................................. 56
3.2 CRIOPRESERVACIÓN DE LAS BACTERIAS LÁCTICAS ................... 57
3.3 PREPARACIÓN DEL INÓCULO DE BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS . 57
3.4 ELABORACIÓN DE LA SALCHICHA TIPO VIENA .............................. 57
3.5 ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS ............................................................... 63
3.5.1 MEDICIÓN DE PH .......................................................................... 63
3.5.2 PORCENTAJE DE ÁCIDO LÁCTICO ............................................. 64
3.5.3 DETERMINACIÓN DE HUMEDAD ................................................. 64
3.5.4 DETERMINACIÓN DE GRASA ...................................................... 65
3.5.5 DETERMINACIÓN DE PROTEÍNA ................................................ 65
3.5.6 DETERMINACIÓN DE CENIZAS ................................................... 66
3.5.7 DETERMINACIÓN DE FIBRA CRUDA .......................................... 66
3.6 CAPACIDAD DE RETENCIÓN DE AGUA Y CAPACIDAD
EMULSIFICANTE................................................................................. 67
3.7 ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS........................................................... 68
3.7.1 RECUENTO DE ENTEROBACTERIAS.......................................... 68
3.7.2 MESÓFILOS TOTALES.................................................................. 68
3.7.3 BACTERIAS LÁCTICAS ................................................................. 69
iv
PÁGINA
3.8 DISEÑO EXPERIMENTAL Y ANÁLISIS ESTADÍSTICO ...................... 70
4. RESULTADOS………………………………………………………….…………71
4.1 PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS ...................................................... 71
4.1.1 PH Y PORCENTAJE DE ÁCIDO LÁCTICO ................................... 71
4.1.2 DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE HUMEDAD ................ 72
4.1.3 DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE GRASA ..................... 73
4.1.4 DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE PROTEÍNA ............... 73
4.1.5 DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE CENIZAS .................. 74
4.1.6 DETERMINACIÓN DE FIBRA CRUDA .......................................... 75
4.2 PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS PROTEINAS ...................... 75
4.2.1 CAPACIDAD DE RETENCIÓN DE AGUA Y EMULSIFICANTE ..... 75
4.3.1 ANÁLISIS COMPOSICION NUTRICIONAL .................................... 76
4.4 ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS........................................................... 77
4.4.1 RECUENTO DE ENTEROBACTERIAS.......................................... 77
4.4.2 RECUENTO DE AEROBIOS TOTALES ......................................... 78
4.4.3 RECUENTO DE BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS .......................... 78
4.5 OBSERVACIÓN VISUAL DE LAS MUESTRAS ................................... 81
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……………………………….….83
5.1 CONCLUSIONES ................................................................................. 82
5.2 RECOMENDACIONES ......................................................................... 84
BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………….87
ANEXOS……………………………………………………………………………….96
v
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Bacterias ácido lácticas homo- y heterofermentativas ........................ 8
Tabla 2. Compuestos antimicrobianos producidos por bacterias lácticas ...... 11
Tabla 4. Características del género Lactobacillus .......................................... 17
Tabla 3. Aplicaciones de las bacterias lácticas en la industria de alimentos .. 22
Tabla 5. Microorganismos empleados como probióticos. ............................... 49
Tabla 6. Formulación salchicha tipo Viena ..................................................... 57
Tabla 7. Métodos de análisis para salchichas ................................................ 63
Tabla 8. Capacidad de retención de agua y emulsificante ............................. 75
Tabla 9. Porcentaje de humedad .................................................................... 72
Tabla 10. Porcentaje de grasa.......................................................................... 73
Tabla 11. Porcentaje de proteína ..................................................................... 74
Tabla 12. Porcentaje de Ceniza ....................................................................... 74
Tabla 13. Composición nutricional salchicha tipo Viena ................................... 76
vi
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Vía homofermentativa de la glucosa por bacterias ácido lácticas ..... 6
Figura 2. Vía heterofermentativa de la glucosa por bacterias ácido lácticas .... 7
Figura 3. Clasificación de los productos cárnicos .......................................... 25
Figura 4. Carne en condiciones normales……………………………………….28
Figura 5. Carne PSE. Descenso brusco de pH, después de 1 hora. ............. 28
Figura 6. Carne DFD. Descenso lento e incompleto del pH. .......................... 28
Figura 7. Tipos de tripas artificiales ................................................................ 31
Figura 8. Emulsión o/w .................................................................................. 35
Figura 9. Emulsión w/o……………………….…………....................................35
Figura 10. Emulsión cárnica ............................................................................. 36
Figura 11. Factores que afectan la estabilidad de las emulsiones cárnicas ..... 40
Figura 12. Productos cárnicos funcionales ...................................................... 47
Figura 13. Metodolgía utilizada en la elaboracion del embutido cárnico .......... 56
Figura 14. Elaboración de Salchicha tipi Viena ................................................ 58
Figura 15. Molido de Materias Primas .............................................................. 59
Figura 16. Cutterizado de los ingredientes. ...................................................... 60
Figura 17. Inoculación de las BAL .................................................................... 61
Figura 18. Embutido de las salchichas. ........................................................... 61
Figura 19. Escaldado de los diferentes tratamientos de salchichas. ................ 62
Figura 20. Preparación y siembra de diluciones. ............................................ 69
Figura 21. Variación del pH en función del tiempo de almacenamiento………….71
Figura 22. Crecimiento de BAL durante cinco semanas .................................. 79
vii
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
ANEXO I
Especificaciones del producto probiótico LAT BY BIO +…………………………96
ANEXO II
Propiedades fisicoquímicas de las salchichas tipo Viena……………………..…97
ANEXO III
Recuento de bacterias ácido lácticas por 5 semanas…………………………..102
ANEXO IV
Recuento de mesófilos totales…………………………………………………….103
ANEXO V
Análisis Estadístico………………...…………………………………………….…104
viii
RESUMEN
En la actualidad existen diversas razones , para que la industria cárnica busque
nuevas técnicas de procesamiento, que alarguen la vida útil y mantenga la
calidad de sus productos, además de otorgarles una característica funcional
que genere un beneficio en la salud del consumidor. Según la FAO los
probióticos son considerados microorganismos vivos que, cuando se consumen
en cantidades apropiadas, confieren al huésped efectos saludables. Como
microorganismos probióticos se utilizan sobre todo, aunque no exclusivamente,
bacterias de los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium.
El objetivo del presente trabajo de investigación fue utilizar bacterias lácticas
termoresistentes como probióticos en la elaboración de salchichas. Como
primer paso, se realizaron pruebas microbiológicas preliminares para
determinar la concentración inicial, de la mezcla de probióticos a ser utilizados
(Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus y Bifidobacterium lactis),
obteniéndose una concentración inicial de 9.0*109 ufc/g, seguido de una
criopreservación de las mismas en glicerol al 40%. Luego, se determinó el nivel
de inóculo a ser añadido a cada formulación, el mismo que se restó del
porcentaje de hielo de la formulación tradicional de la Salchicha tipo Viena; así
obtuvimos cuatro tratamientos con diferentes concentraciones de inóculo. Estos
porcentajes fueron: 5%,7.5%,10% y un testigo (sin inóculo). Además se
procedió a realizar una incubación de cada porcentaje de inóculo en medio
Ácido lact broth, por 24 h a 37°C, cuyo objetivo fue realizar una activación
previa de los microorganismos, antes de ser añadidos a las diferentes
emulsiones cárnicas. Finalmente se procedió a realizar el experimento.
Una vez finalizado el proceso de elaboración tradicional de la Salchicha tipo
Viena, se analizó dos tipos de parámetros (fisicoquímicos y microbiológicos).
Fisicoquímicos como: determinación de pH, acidez titulable, humedad, grasa,
ix
ceniza, proteína y fibra; siendo estos parámetros importantes para la
determinación de la capacidad de retención de agua y capacidad emulsificante.
Se realizó tres tipos de recuentos; tanto para enterobacterias, mesófilos totales
como para bacterias ácido lácticas. Todos estos parámetros fueron comparados
con la Norma INEN 1338:96, encontrándose dentro de lo establecido.
Para el análisis estadístico se empleó un diseño factorial (AxB), teniendo como
variables la concentración del inóculo y el tiempo de almacenamiento (5
semanas) y un diseño completamente al azar para determinar diferencias
significativas del crecimiento de los microorganismos en cada semana. Los
conteos de bacterias ácido lácticas tuvieron un comportamiento similar, es
decir, la población de estos microorganismos se incrementó durante el tiempo
de almacenamiento. Sin embargo, las muestras control tuvieron conteos
relativamente altos de bacterias lácticas nativas, llegándose a determinar que
no existe relación entre la concentración de inóculo, con el crecimiento de los
microorganismos, ya que su crecimiento va a depender de varios factores
como: la cantidad de sustrato, pH, actividad de agua, tratamiento térmico
aplicado y de la presencia de flora antagonista entre otros factores. Se obtuvo
un mayor crecimiento en la primera semana de almacenamiento con valores de
2.6x103 ufc/g con el 7.5% de inóculo,el cual se llegó a considerar que no se
cumplió con la característica para que sea considerado como alimento
probiótico según lo establecido por la norma INEN 1334-3:2011(1x106 ufc/g),
pero la presencia de crecimiento nos indica que la mezla de bacterias ácido
lácticas resistieron al tratamiento térmico aplicado (tempertura interna de la
salchicha 68-72°C). La inspección visual de las muestras nos permitió
determinar que el crecimiento de bacterias lácticas hasta niveles de 104
alcanzado a los 30 días, no produce alteraciones evidentes en la salchicha, sin
embargo, sobrepasado esta concentración se observó la formación de limo
sobre su superficie, la acumulación de exudado de color blanquecino. Este
último fenómeno es causado por el dominio de Lactobacilos
heterofermentativos.
x
ABSTRACT
At present there are various reasons for the meat industries seek new
processing techniques, which extend the life and maintain the quality of their
products, and give them a functional feature to generate a profit on consumer
health. According to FAO considered probiotics are live microorganisms which,
when consumed in adequate amounts confer health benefits to the host. As
probiotic microorganisms are used primarily, but not exclusively, bacteria of the
genera Lactobacillus and Bifidobacterium.
The objective of this research was to use heat-resistant lactic acid bacteria as
probiotics in the preparation of sausages. As a first step, preliminary
microbiological tests were performed to determine the initial concentration of the
mixture to be used probiotics (Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus
thermophilus and Bifidobacterium lactis) to give a concentration of 9.0 x 109 cfu /
g, followed by cryopreservation thereof in 40% glycerol. Then, we determined
the inoculum to be added to each formulation, the same percentage subtracted
ice traditional formulation Vienna sausage type, so we obtained four treatments
with different concentrations of inoculum. These percentages were: 5%, 7.5%,
10%, and a control (without inoculum). Then, we proceeded to a percentage of
incubating each inoculum broth medium lact acid for 24 h at 37 ° C, which aimed
to perform a pre-activation of the microorganisms, prior to being added to the
different meat emulsions. Finally we proceeded to conduct the experiment.
After the traditional process of Vienna sausage type, we analyzed two types of
parameters (chemical and microbiological).
Physicochemical: determining pH, titratable acidity, moisture, fat, ash, protein
and fiber, being these important parameters for determining the water holding
capacity and emulsifying capacity.
xi
We performed three types of counts; both enterobacteria to Total mesophilic
lactic acid bacteria. All these parameters were compared with the Standard
INEN 1338:96, being within the establishment.
For statistical analysis we used a factorial design (AxB), with the variables of
inoculum concentration and storage time (5 weeks) and a completely
randomized design to determine significant differences in the growth of
microorganisms in each week. Counts of lactic acid bacteria had a similar
behavior, that is, the population of these microorganisms is increased during
storage time. However, the control samples had relatively high counts of lactic
acid bacteria native, reaching determine that there is no relationship between
the concentration of inoculum, with the growth of microorganisms, and that its
growth will depend on several factors: the amount of substrate, pH, water
activity, thermal treatment and the presence of flora antagonist among other
factors. Further growth was obtained in the first week of storage values 2.6x103
cfu / g to 7.5% inoculum, which came to be seen not complied with the
characteristic to be considered probiotic food as established by INEN standard
1334-3:2011 (1x106 cfu / g), but the presence of growth indicates that the lactic
acid bacteria Mezla resisted thermal treatment (sausage internal temperture 68-
72 ° C). Visual inspection of the samples allowed us to determine that the
growth of lactic acid bacteria to levels reached 104 at 30 days, no obvious
abnormalities occurs in the sausage; however, this concentration exceeded
slime formation observed on its surface, the exudate accumulation whitish. This
phenomenon is caused by the dominance of heterofermentative lactobacilli
1
1. INTRODUCCIÓN
Los registros del Instituto Nacional de Estadísticas y Censos (INEC) indican que
el cáncer de estómago y las enfermedades provocadas por infecciones
digestivas están entre las diez primeras causas de muerte en el país.
En nuestro país, existe una gran diversidad de productos cárnicos, en especial
de embutidos escaldados, como son la salchicha y mortadela, por lo que se
busca obtener productos que satisfagan las necesidades nutricionales de las
personas, que contengan componentes biológicamente activos, que ofrezcan
beneficios para la salud y reduzca el riesgo de sufrir enfermedades
gastrointestinales.
La calidad de los productos terminados tradicionalmente está determinada por
aspectos sensoriales (apariencia, textura, aroma y sabor). Actualmente, otros
factores como el valor nutritivo y la seguridad alimentaria han cobrado gran
importancia. La estrecha relación entre la dieta y la salud ha conducido a
cambios en los hábitos del consumidor, exigiendo productos que respondan a
sus preferencias alimentarias y nutricionales.
El uso de probióticos en el mundo se ha incrementado debido a los efectos
beneficiosos que tiene en el organismo, sin embargo, esto se ha probado
principalmente en productos lácteos y cereales (Saxelin, 2000). Existen
investigaciones con el uso de bacterias lácticas termoresistentes como
probióticos en productos cocidos (Pérez & Ramírez, 2007), en cuyo estudio se
determinó que el uso de bacterias lácticas le dio un valor nutritivo adicional a
estos productos, sin afectar su valor económico e incrementando su vida de
anaquel. Existen diferentes metabolitos que producen las bacterias lácticas,
entre los principales se encuentran, compuestos de bajo peso molecular como
los ácidos orgánicos, peróxido de hidrógeno, diacetilo, reuterina, acetaldehído y
bacteriocinas las mismas que contribuyen a la conservación de los alimentos.
2
Efecto de las bacterias lácticas termoresistentes sobre el color y la textura de
batidos cárnicos bajos en grasa y sal (Pérez, Guerrero & Totosaus, 2006), en
cuyo estudio se utilizaron 4 cepas de bacterias ácido lácticas termoresistentes a
las cuales se les midió su capacidad de producción de ácido láctico y actividad
bacteriocinogénica. Los batidos cárnicos se sometieron a cocción hasta llegar a
obtener una temperatura interna de 72°C en los que se realizaron análisis
fisicoquímicos; textura, color y recuento de enterobacterias en dos semanas de
almacenamiento con un intervalo de 5 días. En lo referente a textura, en los
batidos con una formulación normal se observó una diferencia significativa con
respecto al tipo de cepa empleada. En los batidos con una formulación baja en
grasa y sal, el tipo de cepa también tuvo un efecto significativo sobre la textura,
mostrando una mayor dureza con respecto al control; el nivel de inóculo en
estos batidos tuvo efecto significativo (Pérez et al., 2006).
León, Totosaus, Guerrero & Pérez (2001) evaluaron la termoresistencia de BAL
en batidos cárnicos encontrando que 3 cepas de Lactobacillus y Enterococcus
sp resistieron un tratamiento térmico de 70ºC durante 30 min y que en las
salchichas inoculadas con Lactobacillus lactis, Lactobacillus piscicola y
Enterococcus sp disminuyeron notablemente la cuenta de coliformes totales,
concluyendo que la utilización de estas cepas puede ser una buena herramienta
para alargar la vida de anaquel en los embutidos. No se han encontrado
estudios de la utilización de bacterias acido lácticas termoresistentes como
probióticos en productos escaldados por lo que se ve la importancia de su
investigación.
Los probióticos son definidos como alimentos que contienen microrganismos
vivos que activamente realzan la salud de los consumidores por mejorar el
balance de la microflora en el intestino. Según la norma INEN 1334.3:2011 un
alimento debe contener un número mayor o igual de bacterias viables de origen
probiótico a 1 x 10 6 ufc/g en el producto terminado hasta el final de la vida útil.
3
1.1 OBJETIVOS
1.1.1. OBJETIVO GENERAL
Emplear Bacterias Lácticas Termoresistentes como probióticos en la
elaboración de salchichas.
1.1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Realizar pruebas microbiológicas preliminares a la mezcla de
microorganismos probióticos.
- Elaborar salchicha Tipo Viena con microorganismos probióticos.
- Comparar los factores fisicoquímicos y microbiológicos con la Norma
INEN 1338:96.
- Evaluar el contenido de las bacterias lácticas en el tiempo de vida útil
con la norma 1334.3:2011.
- Realizar una inspección visual en las salchichas terminado el tiempo de
vida útil estimado.
4
2. MARCO TEÓRICO
2.1. BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS
Las Bacterias Ácido Lácticas (BAL) fueron descubiertas en 1857 por Louis
Pasteur, mientras realizaba estudios del por qué se descomponía y acidificaba
el vino de los agricultores, este fenómeno se atribuyó a la transformación de
ácido málico en ácido láctico, producto de la fermentación de ciertos
microorganismos (Lonvaud, 2002).
2.1.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES
Las bacterias lácticas poseen características ecológicas y metabólicas de
importancia económica y tecnológica en los alimentos. Su clasificación se basa
en la morfología, la forma de fermentar la glucosa, su desarrollo a diferentes
temperaturas, la configuración del ácido láctico producido, la habilidad para
crecer a altas concentraciones de sal, tolerancia a la alcalinidad y acidez.
Según Axelsson (2004), los criterios morfológicos y fisiológicos de las bacterias
lácticas son:
Criterios morfológicos
a) Cocos y bacilos Gram positivos
b) No esporulados e inmóviles
Criterios fisiológicos
c) Microaerofílicos o anaerobios tolerantes
d) Oxidasa - negativo
5
e) Catalasa- negativo
f) Forman colonias color blanco lechoso.
g) Carecen de porfirinas y citocromos por lo que no realizan fosforilación
por transporte de electrones, recibiendo energía por fosforilación a nivel
sustrato así produciendo energía únicamente por fermentación (Madigan,
2004).
h) Poca actividad proteolítica.
i) Requerimientos nutritivos complejos por lo que requieren factores de
crecimiento como vitaminas del grupo B, purinas, pirimidinas y
aminoácidos.
j) La temperatura es uno de los factores más importantes que influyen en el
crecimiento de las BAL, dependiendo de las características del
microorganismo utilizado, como también de las condiciones ambientales
(Madigan, 2004).
k) Toleran concentraciones relativamente altas de ácidos y valores de pH
más bajos que el resto de las bacterias (algunas pueden crecer a pH 3,
otras entre 6 y 9, pero la mayoría crece a un pH entre 4 y 4.5) (Jay,
2000).
l) Su hábitat es muy variable pudiéndose encontrar: flora normal de la
superficie de material vegetal (frutas y verduras), alimentos fermentados
y ricos en azúcares, leches y derivados, cárnicos, mucosas del cuerpo de
mamíferos como boca, tracto naso-faríngeo, gastrointestinal y vagina
(Barakat, Griffiths & Harris, 2000).
2.1.2 FERMENTACIÓN DE CARBOHIDRATOS POR BACTERIAS ÁCIDO
LÁCTICAS
Se dividen en dos categorías de acuerdo al procesamiento de la glucosa,
existiendo una diferencia destacada en la obtención de sus productos finales.
6
Las BAL pueden ser consideradas como homo – y heterofermentativas,
dependiendo de cómo fermenten los azúcares (hexosas y pentosas) en
condiciones de crecimiento no limitadas (Claude, 2003).
Las BAL homofermentativas utilizan las hexosas siguiendo la vía de Embden
Meyerhof-Parnas., como se observa en la figura 1. Posee las enzimas aldolasa
y hexosa-isomerasa, pero carecen de la fosfocetolasa, resultando dos
moléculas de ácido láctico por cada molécula de glucosa (Pérez & Ramírez,
2007). Sin embargo, hay homofermentativas obligadas y facultativas. Estas
últimas tienen glucosa-6-P-deshidrogenasa y siguen la vía de la pentosa. El que
utilicen una u otra vía, alternativa o simultánea, depende de las condiciones de
cultivo (Flanzy, 2003).
Figura 1. Vía homofermentativa de la glucosa por bacterias ácido lácticas
(Axelsson, 2004)
7
Las BAL heterofermentativas procesan a la glucosa por la ruta de las pentosas
fosfato con formación de ácido láctico, etanol, CO2 y otros compuestos, como
se observa en la figura 2. El rendimiento de la fermentación homoláctica (2 mol
ATP/mol de glucosa) es más alto que el de la heteroláctica (1 mol ATP/mol de
glucosa) (Prescott, 2000).
Figura 2. Vía heterofermentativa de la glucosa por bacterias ácido lácticas
(Axelsson, 2004)
8
En la tabla 1 se muestra un ejemplo de microorganismos que tienen
fermentación homo -heterofermentativa de la glucosa.
Tabla 1. Bacterias ácido lácticas homo- y heterofermentativas
Tipo de fermentación
Homofermentativa Heterofermentativa
Lactobacillus casei Lactobacillus fennentum
Lactobacillus acidophilus Lactobacillus brevis
Lactobacillus plantarum Lactobacillus buchneri
Lactobacillus salivarius Lactobacillus cellobiosus
(Madigan, 2004)
2.1.3 CLASIFICACIÓN Y GÉNEROS REPRESENTATIVOS DE LAS
BACTERIAS LÁCTICAS
Todas las bacterias ácido lácticas se incluyen en la familia Lactobacillaceae,
que a su vez se subdivide en Streptococcaceae (de forma esférica u ovoide) y
Lactobacillaceae (de forma bacilar). Esta clasificación ha sido reorganizada en
la octava edición del manual de Bergey (1974), que las considera dos familias
separadas: Streptococcaceae y Lactobacillaceae.
El grupo de BAL está comprendido por aproximadamente 20 géneros. Siendo
los siguientes 12 los más representativos (Axelsson, 2004):
Carnobacterium
Enterococcus
Lactococcus
Lactobacillus
Leuconostoc
Lactosphaera
Pediococcus
Streptococcus
9
2.1.4 METABOLITOS PRODUCIDOS POR LAS BACTERIAS LÁCTICAS
En la tabla 2 se muestra los principales metabolitos que producen las bacterias
lácticas como, compuestos de bajo peso molecular, substancias que inhiben el
crecimiento de bacterias patógenas y deteriorantes dando lugar a productos
estables y relativamente seguros (Pérez & Ramírez, 2007).
La estabilidad de estos productos ha sido atribuida a la conversión de azúcares
en ácidos orgánicos, dicha conversión ha sido identificada como la principal
responsable de su acción antimicrobiana debido al efecto combinado del
descenso de pH y al consumo de carbohidratos. La producción de agentes
antimicrobianos depende de la composición del medio, el pH, la temperatura, el
potencial redox y la presencia de microorganismos que compitan con las BAL y
el efecto de aditivos (Vásquez, Suárez & Zapata, 2009).
2.1.4.1 Ácidos Orgánicos
Durante el proceso de fermentación, las BAL producen por diferentes vías
ácidos orgánicos, principalmente ácido láctico y ácido acético, estos ácidos no
son utilizados por las bacterias así que son excretadas y de esta manera
contribuyen al desarrollo del sabor, aroma y textura de los alimentos (Pérez &
Ramirez, 2009). El ácido acético tiene una inhibición más fuerte que el ácido
láctico a una dada concentración molar y pH. Este solo es producido en
bacterias lácticas heterofermentativas y se encuentra en pequeñas
concentraciones (Vásquez, Suárez & Zapata, 2009).
El ácido láctico es uno de los más importantes producidos por las BAL . Dentro
de los microorganismos productores pueden citarse Lactobacillus,
Streptococcus, Tetragenococcus y Bifibobacterium. Es un producto de procesos
de fermentación natural que ocurre en la mantequilla, queso, cerveza, leches
cortadas y algunos otros alimentos fermentados (Parra, 2010).
10
2.1.4.2 Peróxido de hidrógeno
La acumulación de peróxido de hidrógeno en el medio de crecimiento ocurre
porque los lactobacillus no poseen la enzima catalasa. El efecto bactericida
resultante de estos metabolitos del oxígeno ha sido atribuido no solo a su fuerte
poder oxidante en la célula bacteriana, sino también a la destrucción de
estructuras básicas moleculares de ácido nucleicos y proteinas celulares (Pérez
& Ramirez, 2007). El sistema lactoperoxidasa es un sistema antimicrobiano
natural que se encuentra en la leche, ha sido exitosamente utilizado para
extender la vida útil de la leche y queso cottagee inhibiendo patógenos en leche
y productos lácteos procesados, inhibe microorganismos como Pseudomona y
Staphylococcus aureus ssp (Parra, 2010).
2.1.4.3 Diacetilo (2,3 butanodiona)
Es un producto del metabolismo final de las BAL sintetizado a partir del
piruvato. Algunas especies de los cuatro géneros de las BAL (Lactobacillus,
Streptococcus, Leuconostoc y Pediococcus) tienen esta capacidad sintética. El
diacetilo es reconocido por su actividad antimicrobiana y se conoce por el
aroma a mantequilla que imparte a los productos lácteos fermentados. Este
compuesto, aunque es aceptado como seguro, tiene un uso restringido debido a
que son necesarias altas concentraciones para ser efectivo (Vásquez, Suárez &
Zapata, 2009).
2.1.4.4 Reuterina
Es producida por las especies heterofermentativas de Lactobacillus reuteri
provenientes del tracto gastrointestinal y de los productos cárnicos. Tiene un
amplio espectro de inhibición (Vásquez, Suárez & Zapata, 2009).
11
2.1.4.5 Bacteriocinas
En condiciones normales, las bacteriocinas de las bacterias lácticas son activas
únicamente frente a otras bacterias Gram positivas. La amplitud del espectro de
especies y cepas inhibidas depende de cada bacteriocina y oscila entre
aquellas con un espectro muy reducido, las que poseen un amplio espectro
incluye microorganismos alterantes y patógenos, como Listeria monocytogenes,
Staphylococcus aureus, Clostridium botulinum o Clostridium perfringens. La
estructura y composición de las membranas externas de las bacterias Gram
negativas, mohos y levaduras impiden el acceso de las bacteriocinas de las
bacterias lácticas a su lugar de acción, las membranas plasmáticas. Sin
embargo, aunque estos microorganismos no resulten afectados por las
bacteriocinas en condiciones fisiológicas, se pueden sensibilizar si se les
somete a tratamientos que alteren la permeabilidad de susmembranas
externas, como la congelación, el calentamiento suave (Parra, 2010).
Tabla 2. Compuestos antimicrobianos producidos por bacterias lácticas
Compuestos Micoorganismos productores Microorganismos sensibles
Ácido láctico Todas las bacterias Todos los microorganismos
Ácido acético Bacterias lácticas
Heterofermentativas
Todos los microorganismos
dependientes del pH
Alcoholes Levaduras, bacterias lácticas
hetrofermentativas
Todos los microorganismos
CO2 Bacterias lácticas
hetrofermentativas
La mayoria de los
microorganismos
Diacetilo Lactococcus sp. Levaduras, bacterias Gram (-) a
[ ]>/=200 ppm, bacterias Gram
(+) a [ ]>/=300 ppm.
Peróxido de hidrógeno Todas las bacterias lácticas Todos los microorganismos
Reuterina Lactobacillus reuteri Amplio espectro:bacterias Gram
(+), bacterias Gram (-) y hongos
(Halander , Wright & Mattila, 1997)
12
2.1.5 IMPORTANCIA TECNOLÓGICA DE LAS BACTERIAS LÁCTICAS
Desde la demostración a mediados del siglo XIX por Louis Pasteur de que los
microorganismos son los responsables de la fermentación de los alimentos, las
fermentaciones industriales se han convertido en procesos estrictamente
controlados en los que se emplean cultivos iniciadores muy especializados que
permiten garantizar y estandarizar las características organolépticas del
producto final. Pero el papel de los microorganismos (principalmente bacterias
lácticas), y/o de sus metabolitos, en la industria alimentaria no se limita a la
producción de alimentos fermentados (VISAVET, 2007).
2.1.5.1 Cultivos iniciadores
En la industria de los alimentos se emplean como cultivos iniciadores para la
elaboración de productos alimenticios fermentados tales como yogurt, leches,
mantequilla, quesos madurados, col agria, embutidos (salami , chirizo) y
bebidas alcohólicas como la cerveza, sidra entre otros, donde producen
cambios específicos en el aroma, sabor, textura, cuerpo, acidez, humedad y
digestibilidad (Leveau & Bouix, 2000).
Las preparaciones usadas como cultivos iniciadores se pueden clasificar
atendiendo a múltiples aspectos tecnológicos como (Makinen & Briget, 1993):
Velocidad de acidificación.
Proteólisis.
Composición.
Temperatura óptima de crecimiento.
Según la composición se clasifica en cuatro categorías (Makinen & Briget,
1993):
13
Cultivos de cepa única: formado por una única cepa de una determinada
especie.
Cultivos múltiples: son mezclas de cepas seleccionadas, compatibles.
Las cepas se cultivan independientemente y se mezclan poco antes de
su comercialización.
Cultivos mixtos: son mezclas estables de composición (número y
naturaleza de las cepas) desconocida. Las cepas se cultivan juntas.
Cultivos indefinidos o artesanos: está formado por diferentes especies
total o parcialmente desconocidas.
El primer cultivo cárnico iniciador en Europa un cultivo de Micrococcacea puro
utilizado para el desarrollo de sabor y color, comenzó a ser comercializado en
1961 por la compañía alemana Rudolph Müller. Unos años después, los cultivos
cárnicos iniciadores se desarrollaron con cultivos mixtos, compuestos por
bacterias ácido lácticas y Staphylococci (ARYSA, 2012).
En 1991 Rudolph Müller se convirtió en parte del Chr. Hansen Group, quien en
1980 inició la comercialización de cultivos cárnicos bajo el nombre "FloraCarn",
reemplazado en el año 1998 por la marca "Bactoferm". Chr. Hansen es
actualmente uno de los líderes mundiales en investigación, desarrollo y
producción de cultivos cárnicos iniciadores (ARYSA, 2012).
En función a la temperatura óptima de crecimiento se dividen en dos grupos:
cultivos iniciadores mesófilos cuya temperatura de crecimiento se encuentra en
el rango 20-30°C, y cultivos iniciadores termófilos con una temperatura de
crecimiento ubicada en el rango de 37-45°C con un óptimo cerca de 42°C.
(Cogan & Accolas, 1996).
Cultivos iniciadores mesófilos: Están constituidos esencialmente por lactococos,
por ciertos leuconostoc (Leuconostoc cremoris, Leuconostoc dextranicum) y por
algunos lactobacilos (Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum) (Leveau &,
Bouix, 2000).
14
Cultivos iniciadores termófilos: Abarcan la especie Streptococcus thermophilus,
Lactobacillus bulgaricus, lactobacillus lactis, Lactobacillus helveticus, y
lactobacillus acidophilus (Leveau & Bouix, 2000).
En las dos últimas décadas las BAL han recibido mucha atención,
particularmente los géneros utilizados como cultivos iniciadores debido a su
gran importancia. Las investigaciones se enfocan en aislar nuevas cepas con el
fin de estudiar sus potencialidades de cultivos iniciadores. Una fuente
inagotable de cepas la constituyen los productos artesanales, en especial los
quesos (Alvarado, 2000).
Las bacterias ácido lácticas de los tradicionales cultivos cárnicos iniciadores
pertenecen al grupo de especies mesófilas tales como Lactobacillus plantarum
y Pediococcus pentosaceus. Las especies actuales, incluyendo aquellas de
fermentación rápida, son separadas de varios ambientes cárnicos; pueden ser
caracterizadas por ser psicotrópicas y por tener requerimientos de nutrientes
elevados. A este grupo pertenecen especies tales como Lactobacillus sake,
Lactobacillus curvatus y Lactobacillus farciminis (ARYSA, 2012).
Se pretende aislar diferentes bacterias lácticas productoras de biocinas de otros
sustratos tales como materia fecal, carnes, vegetales y cereales, con el fin de
obtener microorganismos iniciadores que puedan ser utilizados como en el caso
de protectores de productos de congelación que garanticen un periodo de
utilidad del producto más amplio, después de haber sido retirado del
refrigerador (Ramírez, 2005).
2.1.6 BACTERIAS LÁCTICAS Y ALTAS TEMPERATURAS
Las bacterias lácticas muestran un comportamiento irregular en su estabilidad
frente al calor.
15
Generalmente son clasificadas como microorganismos resistentes al frío. Sin
embargo, existen estudios, que han demostrado su resistencia a temperaturas
elevadas.
Se ha encontrado que al calentar la leche a 71°C los lactobacilos se destruyen
en 17 segundos, sin embargo, hay otros autores que afirman que no hay
destrucción, incluso a temperaturas más altas (Noskowa, 1972). Por otra parte,
el tratamiento térmico produce en las células bacterianas una gran variedad de
cambios estructurales y funcionales, que en determinadas condiciones,
ocasionan su muerte.
La muerte o inactivación bacteriana ha sido definida como el cese de la división
celular, con la consiguiente ausencia de colonias visibles en placas de un medio
nutritivo. La metodología que se ha empleado para estudiar los mecanismos de
inactivación térmica ha consistido en determinar las alteraciones que el calor
produce en los diferentes componentes celulares (proteínas, ácido ribonucleico
y membrana celular) y establecer su relación con la viabilidad celular (Pellón,
Sáenz & Gómez, 1981).
Se llama daño térmico al cuadro fisiológico transitorio producido en un
microorganismo por un calentamiento moderado y que se traduce en una serie
de lesiones a todos los niveles celulares. Estas lesiones pueden ser reparadas
posteriormente, recuperando el microorganismo su estado fisiológico normal,
seguido de crecimiento y división. La evidencia del daño térmico debe
desaparecer cuando la célula vuelve a crecer y dividirse, por lo que queda
descartado como mecanismo de daño térmico cualquier posibilidad de cambios
permanentes debido a mutaciones. Varios factores influyen la resistencia
térmica de los microorganismos (Adams & Marteau, 1995), entre estos
citaremos:
Las células que se hallan en una fase estacionaria son más
termorresistentes que las células que se hallan en la fase logarítmica.
16
El pH del medio debido a que las células tienden a presentar mayor
termosensibilidad a medida que el pH del medio aumenta por encima de
8.0 o disminuye por debajo de 6.0.
Concentración de sal.
Concentración de azúcares y carbohidratos y la disminución del aw por
medio de desecación o de la adición de estos solutos aumenta la
termorresistencia.
2.1.7 APLICACIONES DE LAS BAL EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS
En la tabla 3 se muestra las BAL más usadas en la industria de alimentos como
son del género Lactobacillus, Pediococcus, Streptococcus, leuconostoc y
Bifidobacteriun (Ramírez & Velásquez, 2011).
2.1.7.1 Lactobacillus
Los lactobacilos tienen forma bacilar, variando desde bacilos largos y delgados
a cortos y curvados, no esporulados, aerotolerantes o anaerobios, acidúricos o
acidófilos (pH entre 1,0 y 5,0), de requerimientos nutricionales complejos.
Los límites de temperatura para desarrollar van de 2 a 53°C con óptima de 30-
40°C (Jay, 2000; Madigan, 2004).
En la tabla 4 se muestra el género Lactobacillus que es el más grande,
comprendido alrededor de 80 especies reconocidas y organizadas en tres
grupos, basados principalmente en las características fermentativas (Jay, 2000;
Axelsson, 2004)
- Especies homofermentativas estrictas
- Especies heterofermentativas facultativas
- Especies heterofermentativas estrictas
17
Las especies homofermentativas se asocian principalmente con el hombre y
animales, ya que se les puede encontrar en la cavidad oral, contenido intestinal
y vagina de mamíferos.
las especies heterofermentativas están asociadas con los alimentos, en donde
llevan a cabo fermentaciones controladas o causan deterioro especialmente en
productos empacados refrigerados, se pueden aislar fácilmente de productos
cárnicos, lácteos, pescados, aguas residuales, cerveza, frutas, verduras y
ensilados (Madigan , 2004).
Las bacterias del género Lactobacillus son indispensables para la industria
alimentaria, principalmente la láctea. Se emplean para producir alimentos
vegetales fermentados (chucrut, encurtidos, ensilaje, etc.), bebidas (cerveza,
vino, zumos), yogur y embutidos (Madigan, 2004).
Tabla 4. Características del género Lactobacillus
Características Homofermentativos
Obligados
Homofermentativos
Facultativos
Homofermentativos
Obligados
Fermentación de
pentosas
- + +
CO2 a partir de glucosa - - +
CO2 a partir de gluconato - + +
Presencia de aldolasa + + -
Presencia de
fosfocetolasa
- + +
Ejemplo
Lb. acidophilus Lb. Casei Lb. brevis
Lb. delbruecki Lb. Curvatus Lb. buchneri
Lb. helveticus Lb. Plantarum Lb. fermentum
Lb. salivarus Lb. Sake Lb. reuteri
(Jay, 2000; Axelsson, 2004)
18
El medio de cultivo más empleado es el medio MRS descrito por Man, Rogosa y
Sharpe en 1960, este medio contiene peptona y glucosa que constituyen la
fuente de nitrógeno, carbono y de otros elementos necesarios para el
crecimiento bacteriano. El monoleato de sorbitán, magnesio, manganeso y
acetato, aportan cofactores y pueden inhibir el desarrollo de algunos
microorganismos (Collado, Hernández & Sáenz, 2005).
El citrato de amonio actúa como agente inhibitorio del crecimiento de bacterias
Gram negativas. El medio MRS está especialmente recomendado para la
enumeración y mantenimiento de bacilos lácticos, ya sea por la técnica del
número más probable (NMP) en caldo o por siembra en masa (Collado et al.,
2005).
2.1.7.2 Pediococcus
Son cocos Gram positivos, catalasa negativos, anaerobios facultativos. Son
homofermentativos, fermentan azúcares para producir una concentración de
ácido, comprendida entre el 0.5 y el 0.9%, crecen en salmueras con una
concentración salina de hasta 5.5%, mientras que su crecimiento es escaso en
salmueras con concentraciones de hasta el 10% (Fernández, 2000; Jay, 2000).
Sus temperaturas de crecimiento oscilan desde los 7 hasta los 45°C, aunque su
temperatura óptima está entre 25 y 32°C. Se presentan en parejas raramente
se observan células aisladas. En medios sólidos las colonias son de 1-2,5 mm
de diámetro, lisas, redondas y de color blanco grisáceo. Se emplean como
cultivo iniciador de salchichas semisecas, pueden ser deterioradores de sidra y
cerveza realizando una infección que la enturbia y acidifica con un olor peculiar
denominado “enfermedad de la cerveza por sarcinas”. Algunas cepas son
productoras de bacteriocinas (Fernández, 2000; Jay, 2000).
19
2.1.7.3 Streptococcus
Son cocos, anaerobios facultativos, no móviles, no tiene esporas, agrupamiento
en cadena en medios líquidos, los cultivos “viejos” pueden ser Gram negativos,
tienen una compleja necesidad de factores para su crecimiento como: Vitamina
B1 , aminoácidos,péptidos, bases púricas y piridímicas. Ésta es una de las
razones por las que abundan en un medio rico como la leche (Bonilla, 2009).
El género Streptococcus contiene una amplia variedad de especies
homofermentativas, como productores de ácido láctico que juegan un papel
muy importante en productos de fermentación (Bonilla, 2009).
Los más conocidos son S. lactis y S.cremoris, los cuales son responsables de la
acidificación de la leche, mientras que S. diacetylactis produce la fermentación
del ácido cítrico a diacetilo, sustancia característica del aroma en mantequilla
(Madigan , 2004).
Crecen con un 2,5% de cloruro sódico pero no con un 4%. No crece a pH
superiores a 9,6. La temperatura mínima de crecimiento es de 19-21°C. La
resistencia al calor, la habilidad para crecer a 52°C y el conjunto de
carbohidratos que puede fermentar, distinguen a Streptococcus thermophilus de
otros estreptococos (Collado et al., 2005).
De hábitats muy diversos y con actividades de mucha importancia para el ser
humano, ya que algunas especies son patógenas primarias de mamíferos.
Para distinguir especies patógenas y no patógenas del ser humano se ha
reestructurado el género en tres (Madigan, 2004).
Streptococcus, Lactococcus, (estreptococos de importancia en la industria
láctea) y Enterococcus (estreptococos de origen fecal) (Madigan , 2004).
20
2.1.7.4 Leuconostoc
Son cocos Gram positivos, catalasa negativos, anaerobios facultativos, pueden
ser alargados o elípticos y dispuestos en parejas o cadenas,
heterofermentativos, temperatura óptima de crecimiento de 20 a 30°C. Pueden
aislarse de plantas, ensilados y leche (Jay, 2000).
Muy utilizados en la industria láctea (en la manufactura del suero de la leche,
mantequilla y queso) como cultivos iniciadores, ya que producen compuestos
responsables del sabor del diacetilo o acetoína, en la fermentación de verduras
como las coles (chucrut) y pepinillos en vinagre. Leuconostoc Oenoses la única
especie acidófila del género, siendo importante en la producción de vinos
(Prescott, 2000; Jay, 2000)
Leuconostoc mesenteroides produce grandes cantidades del polisacárido de
dextrano cuando se cultiva en sacarosa, el cual ha encontrado su uso como
sustituto de plasma para transfusiones de sangre. Las especies de leuconostoc
están implicadas en el deterioro de los alimentos ya que toleran
concentraciones elevadas de azúcar lo que facilita su multiplicación en el
jarabe, constituyendo un importante problema en las refinerías de azúcar
(Madigan, 2004).
2.1.7.5 Bifidobacterium
En 1899, en el Instituto Pasteur, Tissier observó y aisló de bebés una bacteria
con una morfología inusual y desconocida, en forma de Y. Entonces se planteó
el problema de la ubicación de esta bacteria en la clasificación contemporánea.
A principios de siglo, la taxonomía estaba basada por completo en el criterio
morfológico y Tissier (1900) denominó a esta bacteria “Bacillus bifidus” (Léke,
Romond & Mullié, 2007).
21
En ese mismo tiempo, en Italia, Moro (1900) descubrió en condiciones similares
una bacteria que reconoció como diferente de la que Tissier había observado, y
la identificó como perteneciente al género Lactobacillus (Léke et al., 2007).
A pesar de las diferencias entre esas dos bacterias, Holland en 1920, propuso
un nombre común “Lactobacillus bifidus ", que fue desarrollándose y ganando
precisión a lo largo del tiempo en paralelo con el progreso científico.
En 1967, Vries & Stothamer demostraron en la bifidobacterias, la presencia de
la enzima frutosa-6-fosfato y la ausencia de aldolasa y glucosa.6.fosfato
deshidrogenasa, dos enzimas que si se encuentran en los lactobacilos.
En 1974, la 8a edición del manual de Bergey reconoce a Bifidobacterium como
género propio formado por 11 especies (Rogosa, 1974). En la 9a edición se
incluye nuevas especies, constituyéndose el género con 33 especies, 7 de las
cuales se descubrieron e incorporaron al género en la década de los 90.
Bifidobacterium es un género de bacterias Gram positivas, anaeróbicas, no
móviles, con frecuencia ramificadas. Las bifidobacterias son uno de los mayores
géneros de bacterias saprófitas de la flora intestinal, las bacterias que residen
en el colon (Heller, 2001).
Investigadores del CSIC, en el Instituto de Productos Lácteos de Asturias han
trabajado para conseguir bifidobacterias que puedan usarse en la fermentación.
Para ello, han seleccionado cepas de B. lactis que han sido modificadas para
producir bajos niveles de ácido acético. Estas bifidobacterias podrían usarse en
la fermentación de la leche sin ocasionar ningún tipo de características
sensoriales indeseables (CSIC, 2011).
22
Tabla 3. Aplicaciones de las bacterias lácticas en la industria de alimentos
Género Principales especies y aplicaciones
Streptococcus
S.lactis, S.cremoris. Mantequilla,queso,yogurt
S.thermophilus. Yogurt, queso
Pediococcus
P.cerevisiae. Cerveza, carne procesada
P.halophilus. Salsa de soya
Leuconostoc
L.mesenteroides. L.citrovorum. Alimentos fermentados, producción de
dextrán.
Lactobacillus
L.bulgaricus.Yogurt,bebidas fermentadas a base de leche.
L.acidophilus.Yogurt, bebidas a bases de leche fermentada, L. casei.
Quesos, leche refinada.
Bifidobacterium
B. BIFIDUM, B. infantis, B.longum, B. adolescents. Leche fermentada,
preparación de bacterias lácticas. Intestino de animales y adultos.
(Ramírez & Velásquez, 2011)
23
2.2 PRODUCTOS CÁRNICOS
La transformación de la carne se ha realizado desde tiempos remotos con el fin
primordial de conservarla por períodos más largos de tiempo.
En los productos cárnicos de humedad intermedia se debe llegar a valores de
aw comprendidos entre 0,90 y 0,60, que combinados con métodos de
preservación como calor, adición de preservantes, pH, potencial redox y
refrigeración, logran un producto estable y con muy buena vida útil (Amerling,
2005).
La clasificación de los productos cárnicos son diversas y se basan en criterios
tales como los tipos de materias primas que los componen, la estructura de su
masa, si están o no embutidos, si se someten o no a la acción del calor o algún
otro proceso característico en su tecnología de elaboración, la forma del
producto terminado, su durabilidad o cualquier otro criterio o nombres derivados
de usos y costumbres tradicionales (Amerling, 2005).
Los productos cárnicos son aquellos productos alimenticios preparados total o
parcialmente con carnes, despojos o grasas y subproductos comestibles
procedentes de los animales de abasto u otras especies y en determinados
casos con ingredientes de origen vegetal o animal, así como condimentos,
especias, y aditivos autorizados, y sometidos a operaciones específicas para su
conservación antes de su puesta al consumo. En la figura 3 se muestra desde
el punto de vista tecnológico los tres grandes bloques en los que se puede
clasificar los productos cárnicos (Elkoro & Nájera, 2008).
Embutidos crudos: Son aquellos elaborados a base de carne con o sin grasa,
picadas, adicionadas con o sin condimentos, especias y aditivos, y que no se
someten a tratamientos de desecación, cocción ni salazón.
24
Pueden ir embutidos o no, siendo consumidos en estado fresco o cocinado
posterior a una maduración. Según la capacidad de maduración, los embutidos
crudos se pueden clasificar en embutidos de larga, media y corta duración.
Por ejemplo: chorizos, longaniza, hamburguesa, salchicha desayuno, salames
(Amerling, 2005).
La carne debe ser de buena fibra, en prerigor, con un pH entre 5,5 y 6,2, con un
buen color y seca. Si se utiliza carne congelada, ésta se debe descongelar de
manera que el jugo celular pueda fluir de la carne (Amerling, 2005).
Embutidos escaldados: Éstos se elaboran a partir de carne fresca, no
completamente madurada. Estos embutidos se someten al proceso de
escaldado antes de la comercialización. Este tratamiento de calor se aplica con
el fin de disminuir el contenido de microorganismos, de favorecer la
conservación y de coagular las proteínas, de manera que se forme una masa
consistente (Elkoro & Nájera, 2008).
La carne que se utiliza debe tener una elevada capacidad fijadora del agua. Es
preciso emplear carne de animales jóvenes y magros, recién matados.
Estas carnes permiten aumentar el poder aglutinante, ya que sus proteínas se
desprenden con más facilidad, y sirven como sustancia ligante durante el
escaldado. Así se logra una mejor trabazón que resulta en un embutido de
textura consistente. No se debe emplear carne congelada, de animales viejos ni
veteada la grasa (Monge, 2005).
Por ejemplo: mortadelas, salchichas tipo Frankfurt, jamón cocido, etc.
La temperatura externa del agua o de los hornos de cocimiento no debe pasar
de 75 - 80°C. Los productos elaborados con féculas se sacan con una
temperatura interior de 72 - 75°C y sin fécula 70 - 72°C (Elkoro & Nájera, 2008).
25
Embutidos cocidos: Esta clase de embutidos se fabrica a partir de carne y grasa
de cerdo, vísceras, sangre, corteza, despojos y tendones.
Se clasifican de la siguiente manera:
Embutidos de sangre, como la morcilla
Embutidos de hígado, como el paté
Embutidos de gelatina, como el queso de chancho
Las piezas de carne, como cabezas, carne con tendones deben ser frescas.
Cuando más frescas sean las carnes, tanto menores serán las pérdidas de
peso durante la elaboración de embutidos y más intenso será el sabor (Monge,
2005).
La temperatura externa del agua o vapor debe estar entre 80 y 90°C, sacando
el producto a una temperatura interior de 80 - 83°C (Elkoro & Nájera, 2008).
Figura 3. Clasificación de los productos cárnicos
(Elkoro & Nájera, 2008)
La calidad final de los productos cárnicos será el resultado de la interacción de
una serie de factores o parámetros de los cuales se podrían destacar:
EMBUTIDOS CRUDOS
Salami
Chorizo
Longaniza
Hamburguesa
EMBUTIDOS ESCALDADOS
Mortadela
Salchicha tipo Frankfurt
Jamón cocido
EMBUTIDOS COCIDOS
Morcilla
Paté
Queso de chancho
26
La calidad de las materias primas (carne, grasa), la idoneidad de la formulación
utilizada (condimentos y especias, aditivos, uso de cultivos iniciadores) y las
modificaciones físico-químicas y bioquímicas como consecuencia de las
condiciones tecnológicas del proceso de elaboración (fermentación,
desecación, reducción de nitratos y/o nitritos, proteólisis, lipólisis) (Elkoro &
Nájera, 2008).
2.2.1 INGREDIENTES QUE SE USAN EN LA ELABORACIÓN DE LOS
PRODUCTOS CÁRNICOS
Los ingredientes que se usan para la elaboración de productos cárnicos va a
depender del tipo de embutido, como se menciona a continuación (Moreno &
Struijk, 2003).
Carne de una o varias especies de abasto, aves y caza autorizados
Grasas y aceites comestibles
Despojos comestibles de las especies de abasto, aves y caza
autorizados
Sangre y/o sus componentes
Harinas, almidones y féculas de origen vegetal (<10% del producto
acabado)
Condimentos y especias
Tripas naturales, artificiales
Carne: La carne es el tejido muscular de los animales utilizado como alimento
para el hombre y que es obtenida en el sacrificio de animales aptos para
consumo. En la figura 4 se muestra que para elegir la carne debe tomarse en
cuenta su color y su estado (que no haya descomposición); la carne debe
provenir de animales sanos, y tratados higiénicamente durante su matanza
(Moreno & Struijk, 2003). La carne contiene de un 45 a un 75% de agua,
encontrándose mayor porcentaje en carnes magras de animales jóvenes.
27
La carne tiene de un 15 a 20% de proteína y varía entre un 5 a 40% de grasa,
dependiendo de la pieza y forma de cortarla. Posee carbohidratos en mínimas
cantidades (hígado almacena en forma de glucógeno) (Moreno & Struijk, 2003).
En la figura 5 se muestra las características de una carne PSE (Pale, Soft,
Exhudative) en inglés o PBE (Pálida, Blanda, Exhudativa), que tienen un
periodo de estrés corto y agudo que estimula la glicólisis anaeróbica y la
formación de ácido láctico antes del desangrado, lo que causa una disminución
del pH muscular por debajo de 6 durante la primera hora después del sacrificio,
cuando la carne está todavía caliente (>35 °C) (Ranken, 2003).
La combinación de pH bajo y temperatura alta causa una marcada
desnaturalización de las proteínas que, a su vez, resulta en una disminución de
la capacidad de retención de agua. El resultado es la aparición de carnes
pálidas, blandas y exudativas, frecuente en músculos compuestos por fibras
glicolíticas mayoritariamente (Warris, 1998).
La observación al microscopio indica una estructura abierta aumentando el
volumen intersticial, indicando la desnaturalización de mioglobina (Ranken,
2003).
En la figura 6 se muestra que las carnes DFD (Dry, Firm, Dark) en inglés o SFO
(Seca, Firme, Oscura) se produce cuando el animal se somete a stress,
consume todo el glucógeno y no hay glicólisis anaeróbia, por lo que las carnes
se presentan secas, firmes y oscuras, estas carnes son apreciadas por los
fabricantes de productos cárnicos, el principal problema de estas carnes es que
al no descender el pH hacia el punto isoeléctrico puede existir mayor
probabilidad de crecimiento bacteriano y de proteólisis (desintegración de
proteínas) (Ranken, 2003).
28
Figura 4.Carne en condiciones normales, descenso del pH después de 6-12.
(Moreno, 2003)
Figura 5. Carne PSE. Descenso brusco de pH, después de 1 hora.
(Ranken, 2003)
Figura 6. Carne DFD. Descenso lento e incompleto del pH.
(Ranken, 2003)
Grasa: La grasa de los animales contiene grasa del tejido adiposo y grasa
subcutánea. La grasa del tejido adiposo situada alrededor de los órganos como
el riñón, vísceras y corazón, es una grasa blanda que normalmente se funde
para la obtención de manteca. La grasa subcutánea, como la dorsal, la de la
pierna y de la papada, es una grasa resistente al corte y se destina a la
elaboración de los productos cárnicos (Rodríguez, 2005).
Normal
Ph24
Carne
normal
Después de 6-12 horas
PSE
Ph24
Carne PSE
Carne DFD
7,2 6,0 5,8 5,5 5,4
7,2 5,8 5,4
Después de 1 hora
Después de las 24 horas
7,2 7,0 6,2
29
La más utilizada es la de cerdo, por presentar un punto de fusión inferior a la de
vacuno, mejor maleabilidad, y proporcionar un sabor y aroma más agradable.
Se puede añadir tal cual, o bien previamente escaldada facilitando así el trabajo
como consecuencia de la desnaturalización del tejido conjuntivo.
Manteniéndose en refrigeración o congelación preferiblemente para impedir
alteraciones (Rodríguez, 2005).
Sal: La cantidad de sal utilizada en la elaboración de embutidos varía entre el 1
y el 5% ó 20 g/Kg. Los embutidos madurados contienen más sal que los
frescos. Esta sal adicionada desempeña las funciones de dar sabor al producto,
actuar como conservante, solubilizar las proteínas y aumentar la capacidad de
retención de agua de las proteínas. Si el pH es menor a 5 la capacidad de
retención de agua (CRA) disminuye al añadir el cloruro sódico. La sal retarda el
crecimiento microbiano. A pesar de estas acciones favorables durante la
elaboración de los embutidos, la sal constituye un elemento indeseable en
algunos casos ya que favorece el enranciamiento de las grasas (Solanilla,
2009).
Azúcares: Contribuye al sabor y aroma de los productos, enmascara el sabor
amargo de las sales, pero principalmente sirven de fuente de energía para las
bacterias ácido-lácticas (BAL) que a partir de los azúcares producen ácido
lácticos, reacción esencial en la elaboración de embutidos fermentados. Se usa
generalmente 3 g/Kg de carne. Los azúcares más comúnmente adicionados a
los embutidos son la sacarosa, la lactosa, la dextrosa, la glucosa, el jarabe de
maíz, el almidón y el sorbitol (Solanilla, 2009).
Nitratos y nitritos: Actúan junto con la sal y el azúcar en el curado de las
carnes con el fin de desarrollar el color, modificar el sabor y prevenir el
crecimiento de microorganismos nocivos para la salud de los consumidores.
30
Los nitratos y nitritos desempeñan un importante papel en el desarrollo de
características esenciales en los embutidos, ya que intervienen en la aparición
del color rosado característico de estos, dan un sabor y aroma especial al
producto y poseen un efecto protector sobre determinados microorganismos
como Clostridium botulinum. Los nitratos y nitritos se usan en cantidades muy
pequeñas y debe tenerse cuidado de no exceder la cantidad recomendada
generalmente de 0.2 g/Kg de carne (Tovar, 2003).
Fosfatos: Se utilizan para mejorar la capacidad de retención de agua cuando el
pH es mayor que el punto isoeléctrico. Ayudan a solubilizar las proteínas, lo
recomendado es de 3 g/Kg de carne. Existen fosfatos que elevan más la
capacidad de retención de agua que otros independientemente de sus
valencias y de sus capacidades secuestrantes, ya que los fosfatos actúan como
ATP para evitar formación del complejo actomiosina. Otro punto importante de
su uso es que ayudan a disminuir la pérdida de proteína durante la cocción al
prevenir la pérdida de proteína soluble por exudación (Amerling, 2005).
Ascorbatos: Aceleran la formación y preservación del color durante el
almacenamiento de los productos curados. Se usa generalmente de 1- 2 g/Kg
de carne (Amerling, 2005).
Especias y condimentos: Las especias y condimentos son sustancias
aromáticas de origen vegetal que se agregan a los productos cárnicos para
conferirles sabores y olores peculiares. Los más conocidos son las cebollas y
los ajos que se usan tanto frescos como secos o en polvo, también se
encuentran: pimienta blanca, pimienta negra, pimentón, laurel, jengibre, canela,
clavos de olor, comino, mejorana, perejil, nuez moscada y tomillo, entre otros
(Amerling, 2005).
Proteínas de origen vegetal y animal: Actúan como sustancias que ayudan a
mejorar la retención del agua y grasa durante la cocción de los productos
cárnicos, optimizan su consistencia y aspecto.
31
Dentro de las proteínas de origen vegetal se encuentran la vegetal texturizada,
la concentrada de soya y aislada de soya; y dentro de las proteínas de origen
animal esta la concentrada de suero de leche y la aislada de caseína (Tovar,
2003).
Tripas naturales y artificiales: Son un componente fundamental puesto que
van a contener al resto de los ingredientes condicionando la maduración del
producto. Las tripas naturales corresponden a partes del tracto gastrointestinal
de bovinos, porcinos, ovinos y caprinos (Tovar, 2003).
En la figura 7 se muestran los diferentes tipos y ventajas que ofrecen las tripas
artificiale como: son higiénicas, tienen un diámetro uniforme y evitan olores
extraños. De acuerdo a su envoltura tenemos de colágeno, celulosa y plástico
(Viscofan, 2008)
Figura 7. Tipos de tripas artificiales
(Viscofan, 2008)
Tripa de colágeno Tripa de celulosa
Tripa de plástico
32
2.3 APLICACIÓN DE LAS BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS
(BAL) EN PRODUCTOS CÁRNICOS
Las técnicas de conservación natural por BAL fueron empleadas ya
ancestralmente por el hombre. Sin embargo, a inicios del siglo XX, con los
avances en los estudios de la microbiología, se conoció el papel fundamental
que algunos microorganismos cumplían en procesos tecnológicos y de
conservación (Lücke, 1988).
El aislamiento e inoculación de BAL termorresistentes ha sido estudiado por
Petaja (1991), quien reportó que algunos cocos y cocobacilos Gram negativos
aislados de la superficie y centro de productos cárnicos sobrevivieron al ser
suspendidos en caldo APT y calentados a 72°C durante 30 min. Resultados
similares fueron reportados por (Milbourne, 1983), donde Lactobacillus
viridiscens sobrevivió al ser calentado en baños de agua a 65°C, explicando
esta capacidad termorresistente en base a choques térmicos sucesivos
aplicados a la cepa crecida en medio líquido. (Franz & Holy ,1996) aplicaron un
doble tratamiento a BAL en medio líquido antes de ser inoculadas en
salchichas, encontrando que la supervivencia de estas bacterias se incrementó
probablemente debido a la exposición prolongada al calor.
La presencia y sobrevivencia de BAL no afecta las características
organolépticas de los productos cárnicos cocidos (León & Guerrero, 2005).
Las bacterias ácido lácticas termorresistentes (BALT), como su nombre lo dice,
resisten altas temperaturas y actúan como conservadores eficientes contra el
crecimiento de algunos microorganismos patógenos o deteriorantes en los
alimentos dando lugar a productos estables y relativamente seguros (Pérez &
Ramírez, 2007).
33
A las bacterias lácticas normalmente se les considera como mesofílicas, sin
embargo, se ha encontrado que algunas bacterias lácticas resisten
temperaturas elevadas.
Algunos autores sugieren que las levaduras tienen una resistencia mayor que
las BAL de las cuales se ha reportado un valor D 1,7 min a 60ºC (Splittstoesser,
1975).
Petaja (1991) realizó investigaciones sobre la supervivencia de bacterias
lácticas y Pseudomonas después del tratamiento térmico en productos cárnicos
hechos de carne de cerdo. Todas las Pseudomonas sobrevivieron el
calentamiento a 72°C después de 60 min en caldo APT; sin embargo solo
sobrevivieron 15 min en el producto cárnico a 72°C. Por ello este autor concluyó
que estos microorganismos no constituyen un factor de descomposición en
productos cárnicos cocidos; también encontró que algunas cepas de BAL
aisladas del interior de embutidos han podido sobrevivir después de ser
calentados a 72ºC por 30 minutos.
Las BAL muestran un comportamiento irregular en su estabilidad frente al calor.
Generalmente son clasificadas como microorganismos resistentes al frío, sin
embargo existen estudios, que han demostrado su resistencia a temperaturas
elevadas. Franz & Holy (1996) realizaron estudios para determinar la
termorresistencia de las BAL y encontraron que la carne ofrece una mayor
protección térmica que los medios de cultivo.
Gouesbet ,Jan, & Boyabal, (2006) investigaron la influencia del estrés del
calentamiento sobre la viabilidad de Lactobacillus bulgaricus en un medio
químicamente definido, encontrando que la adquisición de la termotolerancia es
el resultado de la exposición a un choque térmico moderado.
34
León et al., (2001) evaluaron la termorresistencia de BAL en batidos cárnicos
encontrando que 3 cepas de Lactobacillus y Enterococcus sp resistieron un
tratamiento térmico de 70ºC durante 30 min y que en las salchichas inoculadas
con L. lactis, L. piscicola y Enterococcus sp.
Disminuyeron notablemente la cuenta de coliformes totales, concluyendo que la
utilización de estas cepas puede ser una buena herramienta para alargar la vida
de anaquel en los embutidos.
Ramírez (2005) aisló e identificó 6 cepas de BAL con capacidad
termorresistente de productos cárnicos, posteriormente las inoculó en batidos
cárnicos encontrando que el empleo de cultivos lácticos contribuye a reducir de
manera considerable el conteo de enterobacterias en los batidos inoculados.
Schillinger & Lücke (1991) concluyeron que para que las BAL sean efectivas
como cultivos protectores deben estar bien adaptadas a las condiciones
imperantes en el correspondiente producto y además deben presentar
capacidad competitiva, deben tolerar concentraciones de sal relativamente
elevadas y deben poder desarrollarse en presencia de nitritos.
2.4 EMULSIONES
La emulsión es una dispersión termodinámicamente inestable de dos o más
líquidos inmiscibles o parcialmente miscibles, uno de los cuales es dispersado
en el otro en forma de glóbulos. La fase dispersa, discontinua o interna es el
líquido desintegrado en glóbulos. El líquido circundante es la fase continua o
externa (Aranberri, Binks & Clint, 2006).
En la mayoría de las emulsiones una de las fases es acuosa y la otra un aceite
polar. Las emulsiones con el aceite como fase dispersa se conocen como
emulsiones de aceite en agua (o/w), como se muestra en la figura 8.
35
En la figura 9 se muestran emulsiones con agua como fase dispersa que se
conocen como emulsiones de agua en aceite (water-in-oil, w/o).
El tipo de emulsión que se tiende a formar depende del balance entre las
propiedades hidrófilas e hidrófobas del agente emulsificante (Cubero & Villalta,
2002)
Figura 8. Emulsión o/w Figura 9. Emulsión w/o
(Pasquali, 2009) (Pasquali, 2009)
2.4.1 EMULSIONES CÁRNICAS
Las pastas finas se asimilan a una emulsión del tipo aceite en agua, aunque no
son exactamente una emulsión verdadera, pues para la formación de esta se
requiere que un líquido (grasa o aceite) se disperse en otro líquido inmiscible
(agua); sin embargo, se considera que la estructura y propiedades de las pastas
empleadas en la elaboración de embutidos de pasta fina son muy parecidas a
las de las emulsiones verdaderas. Así, la fase dispersa es la grasa sólida en
forma de finas partículas y la fase continua es una matriz acuosa que contiene
sales, proteínas solubles e insolubles, fibras musculares y tejido conectivo
(Ponce, 2000).
36
A fin de formar una emulsión cárnica estable, dichas proteínas deben recubrir
completamente las partículas de grasa, antes de la cocción, ya que une los
dipolos formando la interface, como se muestra en la figura 10. A demás de unir
los dipolos las proteínas actúan como emulgente porque forman un gel
alrededor de la gota de grasas que retiene agua ,así reduciendo la tensión que
se produce por el contacto de la grasa (Knipe, 2005).
2.4.1.1 Propiedades proteínas cárnicas
Las proteínas cárnicas actúan de manera diferente con la fase acuosa y lipídica,
debido a las diferencias en la composición básica de las cadenas laterales
compuestas por aminoácidos. Dichas cadenas laterales de aminoácidos
consisten de grupos cuya carga es positiva o negativa, y que pueden ser
polares (como el agua), o apolares como la grasa (Knipe, 2005).
Las proteínas miofibrilares tienen mayor capacidad de emulsión que las
sarcoplasmáticas, además la capacidad de gelificación de las proteínas
miofibrilares tienen un papel fundamental en la estabilización de las emulsiones
cárnicas (Flores & Bermell, 1985).
La miosina no sólo es el componente estructural más importante de la proteína
cárnica, sino que también es la proteína más importante necesaria para la
emulsión de las grasas, y para la capacidad de retención de humedad en
carnes procesadas (Knipe, 2005).
Figura 10. Emulsión cárnica
(Weiling, 1973)
37
2.4.1.2 Capacidad de Retención de agua
La capacidad de retención de agua se define como la capacidad de la carne
para retener el agua durante la aplicación de fuerzas externas, tales como
calentamiento, trituración y prensado
Según Forrest (1974), cuando los tejidos tienes poca CRA, las pérdidas de
humedad y consecuentemente de peso provocan disminución de rendimiento
durante el almacenamiento.
En la industria de carnes la mayoría de las emulsiones son de aceite en fase
continua de agua (o/w), donde la mayor cantidad de componente es la fase
líquida y en menor proporción la fase dispersa. Entre ellos encontramos los
embutidos cárnicos escaldados (Pasquali, 2009).
La estabilidad óptima de una emulsión, y con una alta calidad en los productos
cárnicos, finamente triturados, también requiere de una adecuada gelificación
de las proteínas miofibrilares durante la cocción.
Si la emulsión de carne es inestable, ocurrirá una mayor separación de la grasa,
con eliminación de agua durante la cocción. El aumento de agua y separación
de la grasa reducen tanto el rendimiento y la calidad del producto final
generando pérdidas económicas y el rechazo de los consumidores (Álvarez &
Oberhelman, 2007)
Actualmente, no existe una tecnología eficaz para seleccionar la duración
óptima de cortar carne durante la formación de la emulsión. Barbut (1998)
mostró que el valor de Hunter L * (luminosidad) cambió durante el proceso de
trituración y se correlacionó con la estabilidad de emulsión de carne durante la
cocción.
38
La identificación de tales correlaciones es necesaria para investigar el uso
potencial de las sondas de fibra óptica de línea para controlar el proceso de
corte y detectar los primeros signos de la ruptura de la emulsión de la carne
(Barbut, 1998). Algunos estudios se han realizado para medir la estabilidad de
las emulsiones de carne con conductimetría pero rara vez con el control del
proceso de troceado (Curt, 1995).
En la elaboración de los productos cárnicos emulsionados, hay 4 pasos que
permiten el desarrollo de la textura característica de los productos:
Extracción de las proteínas, esto se lleva al cabo moliendo la carne y
posteriormente en la mezcladora o “cutter”; durante el proceso de picado
o molido todas las células musculares necesitan ser abiertas para
solubilizar a las proteínas miofibrilares en presencia de suficiente agua,
cantidad optima de sal y fosfatos. Mientras más fino sea el molido, la
cantidad de proteína extraída será mayor (Hoogenkamp, 1995).
Hidratación y activación de las proteínas, este paso es importante ya que
hace a la proteína muscular soluble, se lleva al cabo mediante la adición
de sal además del nitrito de sodio, fosfatos y una parte del hielo
(Hoogenkamp, 1995).
Formación de la emulsión o matriz proteica, la grasa es añadida a la
pasta, la agitación mecánica dispersa los glóbulos de grasa que son
atrapados en la suspensión o matriz proteica. Las proteínas miofibrilares
atrapan a los glóbulos de grasa y forman una película alrededor de ellos
haciendo estable a la emulsión cárnica. Factores tales como el tiempo,
temperatura, pH, calor generado, tamaño de partícula y tipo de grasa
afectan la estabilidad de la emulsión (Terrel, 1980).
39
2.4.1.3 Factores que afectan las emulsiones cárnicas
Existen una serie de factores que afectan la formación y estabilidad de las
emulsiones cárnicas como son:
- Temperatura en el proceso: No puede sobrepasar los 15 - 20°C,
porque con el calor las proteínas se desnaturalizan y pierden la
capacidad emulsionante.
Las temperaturas de picado y emulsión pueden también afectar la
estabilidad, especialmente cuando se utilizan diferentes tipos de grasa.
Si predomina la grasa de vacuno, la temperatura final de la emulsión
deberá ser 5ºC o 21ºC. Aparentemente, esto se debe a que la grasa
vacuna cristaliza a diferentes temperaturas. Por otra parte, la grasa de
cerdo debe picarse o emulsionarse a temperaturas de 13 a 16ºC (Knipe,
2005).
- Tamaño de las partículas de grasa: Si se pica demasiado la grasa, las
gotas son muy pequeñas y en gran cantidad, así limitando que las
proteínas puedan cubrirlas a todas, generando una emulsión inestable.
ph: Para la formación de una pasta homogénea en la elaboración de
salchichas no debe sobrepasar un pH de 6.5 para evitar una mala
emulsión-gel por modificación de las proteínas, y no por debajo de 5 para
evitar emulsiones de menor calidad y rendimiento 16ºC (Knipe, 2005).
Estado y tratamiento de la carne después del sacrificio: La miosina
está unida a la actina en el rigor mortis, y no puede actuar rodeando las
gotas de grasa. Después del rigor mortis, esta miosina está de nuevo
disponible 16ºC (Knipe, 2005).
- Viscosidad de la emulsión: La viscosidad de la emulsión cárnica bien
puede influir en la estabilización de la misma, impidiendo que físicamente
la fase dispersa se aglutine (Knipe, 2005).
40
Como muestra la figura 11, los factores que afectan a la estabilidad de la
emulsión cárnica influyen decisivamente en la calidad y rendimiento final del
producto cárnico.
En general, la pérdida de la estabilidad de la emulsión conduce hacia la
obtención de productos de baja calidad, mientras que una adecuada
composición grasa-proteína que facilite la extracción de la proteína miofibrilar
durante el troceado y su correcta gelificación durante el cocinado conducen
hacia la obtención de emulsiones de elevada calidad. De ello se desprende la
importancia de la composición de las materias primas utilizadas durante la
elaboración de la emulsión (Álvarez, 2002).
Figura 11. Factores que afectan la estabilidad de las emulsiones cárnicas
(Barbut, 1998)
41
2.5 ALIMENTOS FUNCIONALES
Los alimentos funcionales nacen en parte, como una respuesta al incremento
de ciertas enfermedades relacionadas con el estilo de vida moderno y se han
convertido en una importante alternativa para mejorar la nutrición y la salud
pública (Sarmiento, 2006).
En Japón en la década de los 80 los denominados "alimentos funcionales",
concepto que nació ante la necesidad de mejorar la calidad de vida de los
ancianos.
Consisten en la adición de algunos ingredientes bioactivos a alimentos
conocidos que no los contienen de forma natural. Se pretende con ello reforzar
la dieta con sustancias que producen efecto saludable cuya ingestión no se
produce de forma suficiente mediante la alimentación habitual (Palanca,
Rodríguez, Señoráns & Reglero, 2006).
Japón es el primer país que desarrolló la idea de alimentos funcionales y ha
establecido normas para el uso de los mismos. Entre 1988 y 1998, se han
introducido al mercado japonés más de 1.700 productos.
Un alimento funcional es todo aquel alimento semejante en apariencia física al
alimento convencional, consumido como parte de la dieta diaria, que, además
de sus funciones nutricionales básicas, es capaz de producir efectos
metabólicos o fisiológicos benéficos, útiles en el mantenimiento de una buena
salud física y mental (Martín, Olivares, Fernández & Rodríguez, 2005) y puede
ser considerado funcional si contiene un componente (sea nutriente o no) con
un efecto selectivo de una o varias funciones del organismo, cuyos efectos
positivos justifican que sea visto como funcional (fisiológico) o incluso saludable.
Los ingredientes funcionales más utilizados hasta el momento son las bacterias
probióticas, los carbohidratos prebióticos (como las fibras dietarias), múltiples
tipos de antioxidantes, vitaminas, minerales y algunos lípidos (Restrepo, 2008).
42
Según Olagnero et al., (2007). Un alimento funcional puede ser:
Un alimento natural en el que uno de sus componentes ha sido
mejorado.
Un alimento al que se ha añadido un componente para que produzca
beneficios.
Un alimento del cual se ha eliminado un componente y producirá menos
efectos adversos sobre la salud.
Un alimento en el cual alguno de sus componentes ha sido modificado
químicamente para mejorar la salud.
Un alimento en el que la biodisponibilidad de uno o más componentes ha
sido aumentada.
2.5.1 ALIMENTOS FUNCIONALES, HISTORIA Y PANORAMA MUNDIAL
Asia: En 1984 el Ministerio de Educación Ciencia y Cultura Japonés inicia un
proyecto de análisis sistemático y desarrollo de alimentos funcionales, que
relaciona el consumo de algunos alimentos o componentes alimenticios con
efectos beneficiosos para la salud, empleándose por primera vez el término
“alimentos funcionales” (Arai, 1997). En 1991 Japón legaliza la comercialización
de alimentos con propiedades saludables colocándolos bajo la denominación de
“FOSHU” (Food for Specified Health Use). El primer alimento “FOSHU”
correspondió a una especie de arroz de consumo masivo, en el que se eliminó
por hidrólisis enzimática una proteína causante de alergia cutánea,
obteniéndose un nuevo producto inmunológicamente seguro y saludable (Arai,
2002). La legislación japonesa exige para cada uno de los alimentos FOSHU
realizar una detallada comprobación científica de sus interacciones fisiológicas
y efectos beneficiosos para la salud que incluyen pruebas clínicas, garantía de
seguridad de consumo y determinaciones analíticas de la efectividad de sus
componentes.
43
El desarrollo de los alimentos funcionales en Japón está basado actualmente en
cuatro puntos principales (Hirahara, 2004):
1) Innovación tecnológica y el desarrollo científico, para crear alimentos con
comprobados beneficios para la salud.
2) Regularización y legalización por parte del estado.
3) El desarrollo industrial y comercialización de nuevos productos.
4) Adecuada información y conocimiento a los consumidores.
Europa: En Europa durante la década de los 90s, se desarrolló un importante
número de proyectos de investigación en el área de alimentos y nutrición, temas
como fibras alimentarias, probióticos, prebióticos y más recientemente
antioxidantes, vitaminas y fitoestrógenos, han sido estudiados para valorar el
impacto de su consumo habitual en la salud humana (Verschuren, 2002).
La Unión Europea creó una comisión de acciones concertadas para la
investigación sobre alimentos funcionales en Europa, Funcional Food Science
in Europe (FUFOSE). La función de la comisión es definir el desarrollo científico
de los alimentos funcionales, la creación de nuevos productos y la verificación
científica de sus efectos benéficos para la salud (Roverfroid, 2002).
Norte América: Tradicionalmente en Norteamérica ha existido interés científico
por la relación entre la alimentación y la prevención de ciertas enfermedades
presentes en la población. Aunque la legislación Americana no incluye una
definición de “alimentos funcionales” (Sarmiento, 2006).
La FDA (Food and Drug Administration) clasifica algunas categorías de
alimentos con propiedades adicionales que incluyen alimentos convencionales,
aditivos alimenticios, suplementos dietéticos, alimentos medicados o alimentos
para uso de dietas especiales, la categoría usada para definir un alimento o
componente funcional específico, depende de su forma de elaboración y los
parámetros de comercialización (Ross, 2000).
44
América Latina : El conocimiento de alimentos funcionales en América Latina
es relativamente reciente, en algunas ciudades las autoridades sanitarias
reconocen legalmente las propiedades saludables de determinados alimentos,
es el caso de leches adicionadas con fitoesteroles y ácidos grasos de origen
vegetal, alimentos con oligofructosacáridos, productos que contienen proteínas
de soya o isoflavonas, bebidas energéticas y leches fermentadas con
microorganismos de los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium (Lajolo, 2002).
Solo Brasil posee una regulación en la que se define como funcional un
componente alimenticio nutritivo o no, que puede producir efectos benéficos
para la salud, diferentes de la nutrición básica cuando forman parte de una dieta
normal sin ser un medicamento (Lajolo, 2002)
América latina es actualmente un potencial productor y consumidor de
alimentos funcionales, posee grandes recursos naturales, una amplia
biodiversidad de flora y fauna asociada a gran variedad de plantas y frutos
comestibles, con potenciales efectos beneficios para la salud (Sarmiento, 2006).
En Ecuador el Instituto Ecuatoriano de Normalización (INEN) aprobó,
recientemente, la Normativa Nacional de Alimentos Funcionales que garantiza y
certifica los compuestos que tienen ciertos alimentos funcionales ( INEN, 2011)
2.5.2 LA CARNE Y PRODUCTOS CÁNIOS COMO ALIMENTOS
FUNCIONALES
En la actualidad se trabaja en tres frentes diferentes para obtener cárnicos
funcionales: Actuación sobre el genoma, la alimentación animal y sobre el
proceso de elaboración del cárnico o derivado cárnico (Sánchez, 2004).
45
Siguiendo el esquema de la publicación de ILSI Europa, los cárnicos
funcionales persiguen y/o perseguirán afectar positivamente a las funciones
selectivas y respuestas biológicas del organismo. Entre ellos merece
destacarse:
- Regular el crecimiento, desarrollo y maduración. Así estos cárnicos
pueden tener interés en las fases de crecimiento fetal, del lactante y
durante la infancia. Su interés también se extiende a la madre, para
asegurar su buen estado nutricional, durante el embarazo y la lactancia.
La inclusión de probióticos y simbióticos, de micronutrientes como cinc,
hierro, ácido fólico, ácidos grasos esenciales, vitaminas antioxidantes
garantizaría tasas de crecimiento y maduración correcta, sobre todo en
poblaciones con ingestas o biodisponibilidad es reducidas (Aranceta,
2002).
- Regular el metabolismo de los macronutrientes y en particular la
homeostasis del peso corporal. La inclusión de triglicéridos de cadena
media, de ácido behénico, de sustitutivos y miméticos de grasa
disminuye sensiblemente el contenido y biodisponibilidad energética.
De igual manera la inclusión de fibra soluble y fermentable, de ciertos
polifenoles, de ácidolinoleico conjugado (CLA) ayudaría al mantenimiento
del peso corporal a través de diferentes mecanismos relacionados con el
proceso de saciedad (Bastida & Sánchez, 1999).
- Defensa contra el estrés oxidativo. La obtención de cárnicos ricos en
antioxidantes tales como tocoferoles, tocotrienoles, ácido ascórbico,
carotenos, carotenoides y otros compuestos minoritarios como zinc,
selenio, cobre, manganeso podrá ayudar al mantenimiento de las
defensas antioxidantes endógenas y a la integridad y funcionalidad de
las membranas celulares, evitando la peroxidación de las lipoproteínas
de membrana y de las proteínas funcionales y estructurales (Palou,
2003).
46
- Actuar sobre la fisiología cardiovascular. La elaboración de cárnicos
(conteniendo nueces, esteroles de plantas, fibra dietética soluble) con un
correcto equilibrio en ácidos grasos omega-3/omega-6/omega-9 y en
algunos componentes minoritarios (algunos fitosteroles, polifenoles)
aseguraría niveles apropiados de lipoproteínas, favorecería la integridad
endotelial y arterial, evitaría la hipertensión, la agregación plaquetaria
excesiva y la activación de monocitos y macrófagos todos estos aspectos
de gran importancia en el fenómeno aterosclerótico (Sánchez & Bastidas,
1997; Sánchez, 2004).
- Modificar las funciones gastrointestinales, buscando una regulación
de los procesos de absorción, del tránsito, de la actividad y calidad de la
flora colónica, de la formación y eliminación de heces. La inclusión de
hidratos de carbono fermentables, de simbióticos y prebióticos que
potencien las bifidobacterias y disminuyan la flora coliforme parece clave
en este grupo de alimentos funcionales (Pérez, Zamora & Mataix, 2001).
- Actuar sobre funciones conductuales y psicológicas. Los cárnicos
modificados deben crear una sensación de bienestar tanto a corto plazo,
como de bienestar y salud a largo plazo. La modificación del contenido
de triptófano y tirosina, la inclusión de alcohol, la relación hidratos de
carbono/proteínas en los alimentos modifica el equilibrio
apetito/saciedad, puede interaccionar sobre el estado de ánimo.
La inclusión de cafeína, colina, ácidos grasos esenciales, vitaminas del
grupo B mejora el rendimiento cognitivo (Aranceta, 2002).
- Rendimiento y mejora del estado físico. Ciertos tipos de hidratos de
carbono de índice glucémico entre moderado y alto combinados con
proteínas mejoran la recuperación de los atletas y ello es prometedor en
el desarrollo de cárnicos funcionales. La inclusión de sustancias
ergogénicas como la carnitina, el enriquecimiento con ciertos péptidos o
con hidratos de carbono podrían ayudar a obtener un rendimiento
energético óptimo durante el ejercicio.
47
Un ejemplo muy importante es la inclusión en los cárnicos de fitoestrógenos, los
cuales interaccionan sobre receptores estrogénicos promoviendo acciones
fisiológica que parecen paliar los efectos negativos de la disminución de los
estrógenos en la época de la menopausia (Sánchez, 2004). En la figura 12
podemos observar algunos ejemplos de alimentos funcionales como salchichas
y derivados cárnicos. De acuerdo a Arihara (2004) como todo alimento
funcional, un cárnico funcional será aquel que:
- Mejore la dieta y la salud.
- Sus beneficios nutricionales y saludables o de sus ingredientes
específicos se fundamenten en una base científica sólida.
- La cantidad apropiada de ingesta diaria esté establecida por expertos.
- No resulte nocivo si se ingiere por encima de la ingesta aconsejada.
- El ingrediente funcional que contenga deba estar caracterizado por:
a) sus propiedades físicas y químicas valoradas a través de métodos
analíticos detallados.
b) su presencia cualitativa y cuantitativa en el cárnico.
- Deba ser administrado como tal, de una manera convencional, nunca en
forma de tabletas, cápsulas o polvos.
Figura 12. Productos cárnicos funcionales
(Ansorena, Navarro & Viadel, 2010)
48
2.6 PROBIÓTICOS
Los probióticos son alimentos funcionales caracterizados por la presencia de
microorganismos vivos que siendo capaces de superar el tránsito intestinal y
colonizar el intestino grueso ejercen diversos efectos beneficiosos: equilibrar la
microbiota colónica, mejorar el tránsito intestinal, potenciar la inmunidad,
mejorar la absorción de nutrientes, etc. (Rodríguez & Magro, 2008).
Un microorganismo probiótico efectivo debe poseer una serie de características:
no ser patógeno ni tóxico, debe ejercer efectos beneficiosos sobre la salud de
quien lo ingiere, tener origen humano, ser tecnológicamente utilizable, presentar
un elevado porcentaje de células viables, debe ser capaz de sobrevivir a la flora
intestinal, ha de permanecer viable durante su almacenamiento en refrigeración,
y tener capacidad de adherirse a la superficie mucosa, etc. (Fasoli et al., 2003).
Según la FAO/OMS (2002), son probióticos microorganismos vivos que
administrados en adecuadas cantidades ejercen un efecto beneficioso sobre el
huésped.
La mayoría de los probióticos son bacterias del género Lactobacillus y
Bifidobacterium Enterococcus, Streptococcus, y Saccharomyces., en la tabla 5
se muestra algunos ejemplos.
El término probiótico significa “a favor de la vida” (Hernández & Ruiz, 2010).
Fue usado por primera vez en el año 1965 por Lilly y Stillwell, para describir a
aquellas sustancias secretadas por un microorganismo que estimulan el
crecimiento de otras. El primer alimento probiótico fue la introducción de
acidophilus a la leche, que en algunos casos ayudó a las personas que tenían
dificultades para digerir la leche con el fin de que pudieran ser capaces de
tolerarla mejor (Ficto, 2011).
49
Tabla 5. Microorganismos empleados como probióticos.
Lactobacillus spp. Bifidobacterium
spp.
Lactococcusspp. Streptococcusspp.
L. acidophilus L. kéfir B. bifidum L. lactis S. thermophilus
L. lactis L. brevis B. longum L. cremoris
L. bulgaricus L. reuteri B. breve L. diacetylactis
L. rhamnosus L.
helveticus
B. lactis/amimalis
L. casei L.
plantarum
B. adolescentes
L. salivarius L.
johnsonii
Enterococcusspp. Bacillusspp. Otras especies
E. faecium B. subtilis Saccharomycescerevisiae
E. faecalis B. coagulans Saccharomycesboulandii
Leuconostocspp.
(Álvarez & Oberhelman, 2007)
2.6.1 PROBIÓTICOS EN LA ACTUALIDAD
En la actualidad, todavía se desconocen muchos aspectos relativos a su
mecanismo de acción; sin embargo si se reconoce su funcionalidad en diversos
aspectos, tales como la prevención y tratamiento de trastornos
gastrointestinales de diversa etiología; la reducción de la intolerancia a la
lactosa; la modulación de la respuesta inmunitaria; la reducción de los niveles
de colesterol, la prevención de ciertos tipos cáncer, la inhibición del desarrollo
de la flora competitiva, patógena o alterante.
Su actividad antimicrobiana, aunque en gran medida se atribuye a la producción
de ácidos orgánicos (láctico y acético) y adaptarse al nicho ecológico para
sintetizar otros compuestos antimicrobianos como bacteriocinas, compuestos
heterocíclicos, diacetilo y otros (Nagendra, 2001).
50
Los productos probióticos comercializados actualmente se pueden dividir en
tres tipos: Los alimentos fermentados convencionales a los que se les adicionan
probióticos (yogures, leche, quesos, etc.); las leches cultivadas y fermentadas,
utilizadas, básicamente, como vehículos de bacterias probióticas (leche
acidófila, etc.), y los suplementos dietéticos o preparaciones farmacéuticas
liofilizadas. La propia definición de probiótico exige el mantenimiento de la
viabilidad de los microorganismos durante todo el periodo de vida útil del
producto, ya que esto condicionará su efectividad; si bien ciertas propiedades
inmunológicas también se han atribuido a bacterias no viables. Aunque todavía
existe poca información sobre las dosis y la frecuencia de consumo necesaria
para garantizar la efectividad de estos productos, en general, se sugiere que
estos productos mantengan unos valores de viables de 106-107 UFC/g de
producto (Sanders, 1999; Ouwerhand, Salminen & Isolauri, 2002).
El mercado de los probióticos en el mundo está en plena expansión y presenta
una de las mayores tasas de crecimiento dentro del mercado global de los
"alimentos funcionales".
El número de nuevos productos con probióticos aumenta cada año y, si bien el
principal sector asociado al uso de probióticos sigue siendo el de los productos
lácteos, los progresos de la microbiología y de la tecnología de alimentos (en
particular de los procesos de microencapsulación), están permitiendo la
incorporación de estos microorganismos a productos tan variados como jugos,
helados, cereales, y también mayonesa, chocolate y galletas (Saxelin, 2000).
2.6.2 BACTERIAS PROBIÓTICAS EN CÁRNICOS
En la actualidad, la mayoría de los estudios sobre mejora dietética en productos
cárnicos se apoyan en la reducción de su contenido en grasa, la modificación
de los ácidos grasos que la componen o la sustitución parcial por ingredientes o
aditivos como fibra o proteínas vegetales (Pelayo, 2009).
51
Sin embargo, estas opciones suponen reformular los derivados cárnicos y, en
muchas ocasiones, implican modificaciones en las características sensoriales
del alimento y rechazo en el consumidor. El centro tecnológico Ainia ha
identificado bacterias que pueden asimilar el colesterol. El trabajo se enmarca
en un proyecto que incorpora bacterias probióticas en productos cárnicos con
altos contenidos en grasa, como nueva alternativa para el desarrollo de
productos cárnicos más saludables. (Pelayo, 2009).
En 1998, un industrial alemán lanzó al mercado un salami conteniendo tres
bacterias acido lácticas de origen intestinal (Lactobacillus acidophilus,
Lactobacillus casei, Bifidobacterium spp.). En este mismo año, en Japón se
llevó al mercado un paté fermentado con la bacteria acido láctica probiótica
Lactobacillus rhamnosus FERM P-15120. A partir de este momento han sido
varias las investigaciones relacionadas con la elaboración de productos
cárnicos fermentados con bacterias probióticas (Pelayo, 2009).
Un reciente trabajo señala que un probiótico Enterococcus faecalis CECT7121
puede ser un conservante natural efectivo en productos cárnicos,
concretamente en salchichas, permitiendo la inhibición del crecimiento de
microorganismos patógenos y contaminantes, según un nuevo estudio
publicado recientemente en la revista "Food Microbiology" (Erosky, 2008).
52
2.7 PREBIÓTICOS
El término prebióticos fue introducido por Gibson y Roberfroid definiéndolos
como “ingredientes no digestibles de los alimentos que afectan
beneficiosamente al huésped estimulando selectivamente el crecimiento y/o la
actividad de una de las especies de bacterias que están ya establecidas en el
colon, o de un número limitado de ellas, y por consiguiente mejoran de hecho la
salud del huésped” (Gibson & Roberfroid, 1995).
Los prebióticos tienen esencialmente la misma finalidad los que los probióticos,
es decir mejorar la salud del huésped mediante la modulación de la flora
intestinal, aunque utilizando un mecanismo diferente. Sin embargo, hay algunos
casos en que los prebióticos pueden ser beneficiosos para los probióticos,
especialmente en lo que concierne a las bífidobacterias: es lo que se entiende
por simbiosis. La simbiosis se define como la “mezcla de probióticos y
prebióticos que afecta beneficiosamente al huésped mejorando la supervivencia
y la implantación de suplementos dietéticos a base de microbios vivos en el
aparato digestivo del huésped” (Andersson & Watson, 2001). Los prebióticos
controlan además durante el tránsito intestinal la absorción de grasas por parte
del organismo actuando como antimicrobianos y anticancerígenos.
También facilita la absorción del calcio y otros minerales además de colaborar
activamente en la síntesis de vitaminas del complejo B y de la vitamina K.
Todas estas moléculas pueden formar parte de la composición intrínseca de los
alimentos o añadirse a los mismos (alimentos funcionales).Los alimentos
prebióticos que mejor definen esta función son los hidratos de carbono similares
a la inulina y se usan en la industria alimentaria como sustitutos de azúcares y
grasas (Andersson & Watson, 2001).
53
La estructura molecular de la inulina resiste a la digestión en la parte superior
del intestino, lo que evita su absorción y le permite continuar su recorrido
intestinal hasta que llega al colon, donde se convierte en alimento para las
bacterias allí presentes (Thalcave, 2009).
Los alimentos con prebióticos son los siguientes:
Alcachofas, achicoria y banana: contienen inulina, un prebiótico natural
Legumbres, patata y boniato: poseen rafinosa y estaquiosa.
Ajo, cebolla y puerro: poseen derivados de inulina y fructooligosacáridos
Trigo, avena y cebada: poseen inulina.
Espárrago: posee fructooligosacáridos
Según Gibson (1998), para que un ingrediente de un alimento sea clasificado
como prebiótico se debe demostrar que:
a) no se ha descompuesto en el estómago ni ha sido absorbido en el tracto
gastrointestinal.
b) es fermentado por la microflora gastrointestinal.
c) estimula de manera selectiva el crecimiento o la actividad de las
bacterias intestinales asociadas con la salud y el bienestar.
En general, se debe consumir más de 2 g diarios de estos FOS
(Frutooligosacaridos) para percibir sus efectos prebióticos, lo que es difícil de
conseguir con una dieta convencional. Lo que sí está claro es que el uso de
productos enriquecidos no debería nunca sustituir el consumo de fibra
contenida “naturalmente” en frutas y verduras.
2.7.1 USO DE FIBRA EN LA INDUSTRIA CÁRNICA
La fibra es adecuada para su inclusión a los productos cárnicos y ha sido
previamente usada para incrementar el rendimiento en cocción, debido a las
propiedades de ligazón de agua y grasa y para mejorar la textura (Goni, 1998).
54
Se han estudiado varios tipos de fibras solas o combinadas con otros
ingredientes, para formulaciones de productos cárnicos reducidos en grasa,
finamente molidos y productos reestructurados y emulsiones cárnicas
(Cofrades, Troy & Hughes, 1995).
Se han reportado diversos estudios en carne y productos cárnicos con adición
de fibra, se han utilizado diferentes tipos de fibras provenientes de residuos de
frutas y cereales. Yilmaz (2004) utilizó salvado de centeno como sustituto de
grasa en la producción de albóndigas. La adición de salvado de centeno a las
albóndigas en los niveles probados (5% a 20%) mejoró su valor nutricional y
los beneficios en la salud. Los autores concluyeron que este tipo de fibra puede
ser usado como fuente de fibra dietaria.
Una fuente de fibra es la avena; muchas de las características de la fibra de
avena tales como su capacidad de absorción de agua podrían potencialmente
beneficiar productos tales como las salchichas Frankfurt libres de grasa y la
mortadela tipo Boloña, baja en grasa. Los productos con avena han alcanzado
una imagen muy positiva entre el consumidor a causa de los beneficios para la
salud que han sido asociados con su consumo. Se ha reportado que el salvado
de avena y la fibra de avena proveen flavor, textura y sensación de grasa en
carne bovina molida y en embutidos de carne de cerdo (García, Domínguez,
Gálvez & Casas, 2002).
Otra importante fuente de fibra son los residuos industriales de las frutas, que
pueden obtenerse como subproductos de las plantas de procesamiento de
alimentos. Los subproductos de los cítricos (albedo de limón y fibra de naranja
en polvo) han sido adicionadas en diferentes concentraciones a embutidos
cocidos y a embutidos madurados, con excelentes resultados (Fernández,
López, Soyas & Sendra, 2004). García, et al. (2002) estudiaron el efecto de la
adición de fibras de cereales y de frutas sobre las propiedades sensoriales de
embutidos madurados reducidos en grasa.
55
La fibra de naranja provee los mejores resultados con propiedades sensoriales
similares a los del embutido convencional.
2.8 FACTORES MICROBIOLÓGICOS QUE AFECTAN LA
CALIDAD DE UN PRODUCTO.
Existen un sin número de microorganismos que pueden causar algunos
problemas durante el almacenamiento refrigerado de carne, como bacterias
psicotróficas principalmente del género Pseudomonas y ciertas levaduras y
mohos que pueden crecer a temperaturas bajas (Castillo, 2002). El sistema de
empaque es el factor de mayor importancia en la flora que descompone el
producto. Las salchichas en fundas impermeables al oxígeno tienen una vida de
anaquel, en refrigeración, de semanas, sin embargo, el uso de empaques al
vacío o con atmósfera modificada favorece el crecimiento de anaerobios
facultativos y anaerobios totales, tales como los géneros de Brochothrix,
Lactobacilus, Leuconostoc, Pediococcus y miembros de la Enterobacteriaceae
(Cousin , Jay & Vasavada, 1992).
Los paquetes de salchichas pueden hincharse debido a la producción de CO2,
en general por bacterias lácticas heterofermentativas, mientras que las
bacterias reductoras de nitratos dan lugar a la formación de gas (óxido nítrico).
Eso ocurre cuando la cubierta del empaque es elástica e impermeable a los
gases (Castillo, 2002).
2.8.1 NORMAS MICROBIOLÓGICAS
El Instituto Ecuatoriano de Normalización, es el órgano nacional que controla y
promueve la estandarización de varios procesos industriales, en este caso lo
podemos encontrar en la norma NTE INEN 1338:96 para productos cárnicos.
56
3 METODOLOGÍA
3.1 MATERIALES Y MÉTODOS
Se utilizó un cultivo que contiene tres cepas de bacterias ácido lácticas
termorresistentes: Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus, Bifidubacterium
lactis y Streptococcus thermophilus que fue proporcionado por
LACTOCOMERCE, como cultivo liofilizado, como se muestra en el Anexo I. Las
cepas se inoculó en los tres tipos de batidos cárnicos 5%, 7.5%, 10%. En la
semana 0,1,2,3,4 se realizaron análisis microbiológicos como el recuento de
enterobacterias , mesófilos totales y bacterias ácido lácticas conjuntamente al
igual que análisis fisicoquímicos al finalizar la preparción de las salchichas. En
la figura 13 se muestra la metodología seguida en este estudio.
Criopreservación y preparación de las bacterias lácticas
Elaboración de la Salchicha con probióticos
Compración con la norma INEN (1338:96 y 1334.3:2011)
Análisis fisicoquímicos
(Día cero)
- Medidión de ph y acidez
- Humedad
- Determinación de grasa
- Determinación de proteína
-Deteriminacion de ceniza
- Determinación de fibra
Análisis Microbiológicos
(Semana 0,1,2,3,4)
. Recuento de Enterobacterias
- Recuento de mesófilos totales
- Recuento de bacterias ácido
lácticas
Propiedades Funcionales
- Capacidad de retención de
agua y capacidad emulsificante
Inspección Visual de las salchichas
Figura 13. Metodolgía utilizada en la elaboración del embutido cárnico
57
3.2 CRIOPRESERVACIÓN DE LAS BACTERIAS LÁCTICAS
Se realizó la conservación de las bacterias ácido lácticas con previa
incubación en medio ácido lact broth por 24 horas para su posterior
almacenamiento en glicerol al 40%.
3.3 PREPARACIÓN DEL INÓCULO DE BACTERIAS ÁCIDO
LÁCTICAS
La preparación del inóculo para cada uno de los tratamientos (5%, 7.5% y
10%), se realizó de acuerdo a la formulación de la tabla 6 con previa
incubación por 24 horas a 37°C en medio Ácido lact broth.
3.4 ELABORACIÓN DE LA SALCHICHA TIPO VIENA
En la tabla 14 se muestra cada una de las operaciones primarias para la
elaboracion de la salchicha. La formulación se presenta en la tabla 6, el nivel de
inóculo añadido a cada formulación, se restó del porcentaje de hielo.
Tabla 6. Formulación salchicha tipo Viena
Tratamientos
Formulación % g FN 5% 7,5% 10%
Carne de Res 30 600 150 150 150 150
Carne de Cerdo 28 560 140 140 140 140
Inóculo 0 0 0 5 7,5 10
Grasa 22 440 110 110 110 110
Hielo 20 400 100 95 92,5 90
Nitritos 0,02 0,4
Fosfatos 0,3 6
Ácido Ascórbico 0,02 0,4
Sal 44
Pimienta Blanca 4
Comino 2
Cebolla en polvo 6
Ajo 6
TOTAL 100 2000 500 500 500 500
FN: Formulación Normal
58
3 min
10-12°C
9.0*109ufc/g
°T ambiente
Salchicha tipo Viena
Figura 14. Elaboración de Salchicha tipo Viena
Pesado
Mezclado 1
Mezclado 2
Inoculación
Molido
Troceado
Recepción
Carne y grasa
Carne y grasa
Formulación
Carne picada, sales,
condimentos y tercera
parte hielo
Grasa
Embutido
Escaldado
Probióticos
Tripa artificial
Enfriado
Almacenamiento
Materia prima y aditivos
°T interna 68-72 ºC
cccCCCFDSSDªºCºªºº
5 min
59
- Recepción de la materia prima y aditivos.- Las carnes tanto de res
como de cerdo así como la grasa, aditivos y condimentos deben ser de
proveedores calificados, es decir presentar las mejores características
para asegurar un producto de calidad.
- Preparación de la carne y grasa.- Tanto las carnes como la grasa se
congelaron previo al proceso. Es importante mantener baja la
temperatura para evitar derretimiento de la grasa y alteración de las
proteínas cárnicas, necesarias para la formación de la emulsión.
- Molido.- Se debe tener precaución de mantener bien afilados los
cuchillos del molino para evitar un aplastamiento y el posterior
calentamiento de las carnes como de la grasa. La carne se molió en un
molino Marca HOBART con un disco de 5 mm igualmente la grasa con
un disco de 9 mm así logrando obtener una consistencia adecuada para
ser mezclada en el cutter como se muestra en la figura 15.
Figura 15. Molido de Materias Primas
60
- Cutterizado.- Se añadió la carne de res y cerdo en el cutter de 15 litros
Marca Tarsa a velocidad baja, se van adicionando la sal, nitritos, fosfatos
y condimentos con la tercera parte de hielo, siendo mezclados por
aproximadamente 3 minutos hasta la completa incorporación de los
ingredientes, como se muestra en la figura 16. Se añadió entonces la
grasa congelada, incorporando todos los ingredientes por 5 minutos más,
cuidando que la temperatura del batido permaneciera entre los 12 °C
Figura 16. Cutterizado de los ingredientes.
- Inoculación.- Una vez que esta lista la emulsión cárnica se agregan los
microorganismo con previa incubación dejándolos en reposo por 30
minutos para asegurar su absorción. Cada tratamiento fue preparado por
separado ya que el porcentaje de inóculo de BAL agregado a cada uno
de ellos fue restado del porcentaje de hielo de la formulación,
obteniéndose así cuatro tratamientos (formulación normal, 5%, 7.5%,
10% de inóculo), como se muestra en la figura 17.
- Embutido.- Se procedió a embutir transcurrido los 30 minutos. Se
alimenta la embutidora con bolas de masa, esto también permite la
eliminación de aire presente en la masa.
61
- La importancia de eliminar el aire radica en que podría causar problemas
de descomposición bacteriana y de crecimiento de mohos o la formación
de cámaras huecas dentro del embutido, dando una forma no adecuada
de una salchicha.
La presión de llenado debe ser correcta al igual que el diámetro del tubo
de llenado debe acomodarse al calibre de las tripas, como se muestra en
la figura 18. Se pueden emplear tripas naturales, artificiales, lo importante
es que tengan una suficiente permeabilidad al agua y una buena
capacidad de contracción, en este caso se usó tripa artificial de celulosa.
Figura 17. Inoculación de las BAL
Figura 18. Embutido de las salchichas.
FN
5% 7.5%
10%
62
- Escaldado.- La figura 19 muestra las salchichas sumergidas en agua a
una temperatura inicial de 40°C no superior para así evitar que se
rompan hasta alcanzar una temperatura interna del producto de 68 -
72ºC por 15 minutos aproximadamente.
FN 5%
7.5% 10%
Figura 19. Escaldado de los diferentes tratamientos de salchichas.
- Enfriado y almacenamiento.- Las salchichas se enfriaron al ambiente,
para no generar un choque térmico fuerte y provocar que nuestros
microorganismos se inhiban o mueran, para luego ser almacenadas a
4°C durante un mes para su posterior análisis.
63
Todos los productos que contienen bacterias vivas, deben ser refrigeraradas
durante el almacenamiento (0-4ºC). Esto es necesario para garantizar la
supervivencia de los microorganismos probióticos y asegurar la estabilidad del
producto.
La elaboración de las salchichas fue en función de la Norma: (NTE INEN
1338:96), con ingredientes y aditivos permitidos.
3.5 ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS
Los análisis fisicoquímicos se realizaron en la planta piloto de alimentos por
triplicado, así como la medición de pH, acidez y los otros análisis se realizaron
en el OSP (Oferta de Servicios y Productos) de la Universidad Central,
basándose en la norma INEN1338:96 como muestra la tabla 7.
Tabla 7. Métodos de análisis para salchichas
Análisis Método
Ph NTE INEN783
Acidez No aplica
Humedad NTE INEN 777
Grasa AOAC 1998:991.36
Proteína AOAC 1984:981.10
Cenizas AOAC 1990:923.03
Fibra cruda MAL-50/PEARSON
(INEN, 1996; AOAC, 1984; AOAC, 1990; AOAC, 1998)
3.5.1 MEDICIÓN DE PH
Se tomaron 10 g de la carne inoculada, se molieron con 90 ml de agua
destilada, se filtró para eliminar el tejido conectivo, el filtrado se midió con un
potenciómetro (INEN, 1985).
64
3.5.2 ACIDEZ EXPRESADA COMO PORCENTAJE DE ÁCIDO LÁCTICO
Diez gramos muestra de salchicha de los diferentes tratamientos (5%,7.5% y
10%) respectivamente se molieron con 200 ml de agua destilada, se filtró para
eliminar el tejido conectivo, el filtrado se colocó en un vaso de precipitación.
Se tomó 10 ml del precipitado y se realizó una titulación con hidróxido de sodio
1N usando fenolftaleína como indicador; esta determinación se hizo por
triplicado, comparándose contra un blanco en este caso el embutido sin inóculo.
(Guerrero & Arteaga, 1990).
La acidez expresada como porcentaje de ácido láctico se calculó según la
ecuación 1:
[1]
3.5.3 DETERMINACIÓN DE HUMEDAD
Se utilizó la técnica de deshidratación en estufa en cápsula abierta. Cuando la
sustancia de análisis es leche, crema, jarabes, embutidos etc. (INEN, 1985)
Con el objetivo de obtener mayor superficie de secado es necesario utilizar
arena blanca de mar lavada y purificada o piedra pómez triturada finamente,
aproximadamente de 2 a 3 gramos, la misma que se colocó en una caja de
aluminio acompañada de un palillo de dientes, el conjunto se secó de 45 a 60
minutos a una temperatura de 100 a 105°C. Se enfrió en el desecador y se
pesó, ya tarado se añadió la muestra de embutido de 1 a 2 gramos
previamente triturado, se mezcló la arena con el embutido cuidadosamente
65
hasta obtener una mezcla homogénea, y se colocó en la estufa por 5 horas a la
temperatura ya indicada. Transcurrido el tiempo se colocó en un desecador por
unos 15 minutos y se pesó hasta obtener un peso constante.
El procedimiento se realizó por triplicado, tanto para cada uno de los diferentes
tratamientos.
3.5.4 DETERMINACIÓN DE GRASA
Para la determinación del porcentaje de grasa en las salchichas, se utilizó el
método Soxhlet descrito por la AOAC. Método para la determinación de grasa
(cruda) en carne y productos cárnicos. (AOAC, 1998).
Se utilizó la muestra seca que se obtuvo después de determinar la humedad,
que contenía aproximadamente 2 g, la misma que se colocó en cartuchos de
celulosa previamente pesados y secos en estufa a una temperatura de 125°C
durante una hora. A los cartuchos que contenían la muestra se sumergieron en
un vaso previamente pesado y tarado que contenía hexano y se prosiguió con
la extracción por aproximadamente 4 horas. Después del tiempo transcurrido se
colocaron los vasos en un desecador por 10 min para que se enfríen. Se pesó
y se calculó el porcentaje de grasa.
3.5.5 DETERMINACIÓN DE PROTEÍNA
Para la determinación del porcentaje de proteína en la muestra de salchichas se
basaron en el método de Kjeldahl descrito por la AOAC. Método para la
determinación de Nitrógeno (proteína bruta). (AOAC, 1998).
El material se digiere en caliente en presencia de ácido sulfúrico concentrado, y
sustancias catalizadoras. Como resultado el nitrógeno que contiene la muestra
se convierte en amoníaco y este finalmente en (NH4)SO2.
66
El ácido restante que no ha sido neutralizado por el amoníaco se valora por
retroceso por un ácido normalizado y a partir de la cantidad de ácido que ha
reaccionado con el amoníaco se calcula la cantidad de nitrógeno, y a partir de
este por multiplicación por un factor (generalmente 6.25) se obtiene la cantidad
de proteína bruta presente en el material de análisis.
3.5.6 DETERMINACIÓN DE CENIZAS
Para la determinación del porcentaje de ceniza en las salchichas, se basó en el
método de la AOAC. Método para la determinación de cenizas totales. (AOAC,
1990).
La misma que consistió en pesar de 2 a 3 gramos de muestra en una cápsula
de porcelana, previamente tarada. Incinerar con mechero sobre tela de amianto
hasta carbonización y luego en mufla a 500°- 550°C hasta obtener cenizas gris
claro o cuando se llega a peso constante. Enfriar en desecador y pesar. El
resultado se expresa en % de muestra.
Las cenizas deben estar blancas libres de materia orgánica, si no lo están se
puede añadir gotas de HNO3 al 10%, nitrato de amonio al 50% p/v o unas gotas
de H2O2 al 30%
3.5.7 DETERMINACIÓN DE FIBRA CRUDA
Para la determinación del porcentaje de fibra cruda en salchichas, se basó en el
método de MAL-50/PEARSON. La misma que consistió en pesar 0,5 g de
muestra molida y homogenizada en un papel adecuado para determinar fibra de
marca ANKON (FILTER BAGS), se selló la funda con una placa de
calentamiento a 2 mm del filo de la funda.
67
Se extrajo la grasa de las muestras en un vaso de precipitación que contenía
300 ml de éter de petróleo, por 10 minutos. Se eliminó el solvente a temperatura
ambiente. Se colocó las muestras en un digestor no más de 24 funditas, el
mismo que realizará la extracción, primero con ácido sulfúrico por 30 min, luego
con hidróxido de sodio por 30 min más.
Finalmente se realizó un enjuague con agua destilada por 10 minutos.
Terminado el proceso de enjuague se retiró el exceso de agua introduciendo las
muestras en un vaso de precipitación que contenía acetona, de 3 a 5 minutos, y
secándolas al ambiente. Ya secas las muestras se calcinaron en crisoles que
contenía fibra de vidrio, a 600°C por 5 horas. Transcurrido el tiempo de
calcinación se introdujeron los crisoles en un desecador hasta peso constante y
se prosiguió a pesar para obtener la cantidad de materia orgánica perdida MAL-
50/PEARSON.
3.6 CAPACIDAD DE RETENCIÓN DE AGUA Y CAPACIDAD
EMULSIFICANTE
Se determinó la capacidad de retención (CRA) de agua y emulsificante (CE)
como indicadores de la correcta formación de la emulsión cárnica, teniendo
como referencia para la CRA de 4-5 y para la CE de 1.5-2.5
La capacidad de retención de agua se calculó según la ecuación 2.
[2]
Se calculó la capacidad emulsificante (CE) como se indica en la ecuación 3:
[3]
68
3.7 ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS
Este análisis se realizó con el objeto de conocer la población de
microorganismos presentes a lo largo del tiempo de almacenamiento de los
diferentes tratamientos (FN, 5%, 7.5%, 10%).
3.7.1 RECUENTO DE ENTEROBACTERIAS
Se pesó diez gramos de muestra y se mezcló con 90 ml de agua de peptona
estéril, se hicieron las diluciones necesarias (10-1 – 10-4) en agua de peptona,
como muestra en la figura 20, de cada dilución se tomó 1 ml para verterlos en
petrifilm para enterobacterias, las muestras se incubaron a 37ºC durante 24 h.
Transcurrido este tiempo, se realizó el conteo total de colonias, reportándose
como log10 ufc/ml (3M Petrifilm).
3.7.2 MESÓFILOS TOTALES
Se pesó diez gramos de muestra y se mezcló con 90 ml de agua de peptona
estéril, se hicieron las diluciones necesarias (10-1 – 10-4) en agua de peptona;
de cada dilución se tomó 1 ml para verterlos en petrifilm para aerobios, las
muestras se incubaron a 37ºC durante 24 h. Transcurrido este tiempo, se
realizó el conteo total de colonias, reportándose como ufc/ml (3M Petrifilm).
69
3.7.3 BACTERIAS LÁCTICAS
Como se muestra en la figura 20 se pesó diez gramos de muestra y se mezcló
con 90 ml de agua de peptona estéril, se hicieron las diluciones necesarias (10-1
– 10-4) en agua de peptona; se utilizó el método sánduche, el que consiste en
tomar un mililitro de cada dilución y colocarlo en las cajas Petri para luego
añadir el agar MRS, se espera que se solidifique y se añade una segunda capa
para así asegurar un medio anaerobio óptimo para el crecimiento de las BAL ,
incubándose a 37ºC durante 72 h. Transcurrido este tiempo, se realizó el
conteo total de colonias, reportándose como ufc/ml, este recuento se lo puede
realizar utilizando petrifilm para aerobios en condiciones anaeróbica (3M
Petrifilm).
Figura 20. Preparación y siembra de diluciones.
70
3.8 DISEÑO EXPERIMENTAL Y ANÁLISIS ESTADÍSTICO
El estudio se realizó de acuerdo a dos diseños experimentales para el recuento
de bacterias ácido lácticas como el diseño factorial A*B, teniendo como
variables la concentración del inóculo y el tiempo de almacenamiento y un
diseño completamente al azar para determinar diferencias significativas del
crecimiento de los microorganismos en los diferentes tratamientos (Formulación
Normal, 5%, 7.5% y 10% de inóculo).
El análisis estadístico de los resultados fue realizado mediante análisis de
varianza, empleando el programa STATGRAPHICS CENTURION. Las
diferencias significativas entre medias fueron determinadas por el análisis de
medias de Tukey con el mismo programa estadístico. Los resultados
presentados fueron la media de 3 repeticiones.
71
4 ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1 PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS
Los resultados de los análisis fisicoquímicos se confirmaron con los análisis
obtenidos por el laboratorio de Oferta de Productos y Servicios de la
Universidad Central, como se muestra en el Anexo II.
4.1.1 PH Y PORCENTAJE DE ÁCIDO LÁCTICO
En la carne existe una gran cantidad de aminoácidos libres los cuales, debido
al patrón de fermentación de las bacterias ácido lácticas (BAL), son
aprovechados para producir ácido láctico y por lo tanto, disminuir el pH. Se
obtuvo un pH inicial de 5.87 en la formulación normal y 5.73 como mínimo
inicial al 7.5%, y un pH final de 4.95 como máximo en la Formulación Normal y
un mínimo final de 4.56 al 10%, siendo estos pHs adecuados para el
crecimiento de la BAL. La norma INEN 1338 (1996) establece un valor máximo
de pH de 6.2 como requisito bromatológico para salchichas escaldas.
4
4,2
4,4
4,6
4,8
5
5,2
5,4
5,6
5,8
6
Semana 0 Semana 1 Semana 2 Semana 3 Semana 4
Ph
FN
5%
7.5%
10%
Figura 21. Variación del pH en función del tiempo de almacenamiento.
72
En la figura 21, podemos ver que los valores de pH registrados fueron similares
durante el tiempo de almacenamiento para los distintos tratamientos, a pesar
de las diferencias en la producción de ácido láctico , el cual nos indica que
transcurrido el tiempo tiende a ejercer un efecto fermentativo producto de las
bacterias acido lácticas presentes en la salchicha. Mossel, Moreno & Struijk
(2003), explica que la acidez es un indicador del metabolismo anaerobio de
organismos generadores de ácido láctico.
4.1.2 DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE HUMEDAD
Al determinar el porcentaje de humedad de los diferentes tratamientos, se
puede apreciar que se mantienen dentro del rango que permite la norma INEN
1338:96 para productos cárnicos el mismo que indica que máximo debe tener
un 65% de humedad, así registrándose que para el 7.5% de inóculo se obtuvo
una humedad máxima de 59.06%, y con menor porcentaje de humedad
registro la formulación Normal con 58.20%, como muestra la tabla 9. Es
importante esta determinación ya que mientras el producto tiene mayor
cantidad de humedad es más susceptible al deterioro principalmente por
presencia de microorganismos como los mohos y levaduras, que en
condiciones húmedas se reproducen con mayor facilidad.
Tabla 9. Porcentaje de humedad
Tratamientos %Humedad
Normal 58.20
5% 58.99
7.5% 59.06
10% 58.62
73
4.1.3 DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE GRASA
Al determinar el porcentaje de grasa en los diferentes tratamientos, se puede
apreciar que se mantienen dentro del rango que permite la norma INEN
1338:96 para productos cárnicos el mismo que indica como máximo debe tener
un 25% de grasa total, así registrándose que para el 5% de inóculo se obtuvo
un porcentaje máximo 24.41%, y con menor porcentaje registro la formulación
con el 10% de inóculo con un 23.33%, como se muestra en la tabla 10.
Es importante esta determinación ya que con valores superiores a los
permitidos se puede tener problemas organolépticos como olor rancio y
presencia de bacterias lipolíticas que contribuyan a su deterioro.
Tabla 10. Porcentaje de grasa
Tratamientos %Grasa
Normal 23.92
5% 24.41
7.5% 24.18
10% 23.33
4.1.4 DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE PROTEÍNA
Al determinar el porcentaje de proteína en los diferentes tratamientos, se puede
apreciar que se mantienen dentro del rango que permite la norma INEN
1338:96 para productos cárnicos el mismo que indica como mínimo un 11%,
así registrándose que para la formulación normal se obtuvo un porcentaje
máximo de proteína de 13.62%, y con menor porcentaje registro la formulación
con el 7.5% de inóculo con un 13.05%, como se muestra en la tabla 11.
74
Es muy importante esta determinación ya que la proteína permitirá la formación
de la emulsión cárnica y su estabilidad frente al tratamiento térmico.
Tabla 11. Porcentaje de proteína
Tratamientos % Proteína
Normal 13.62
5% 13.20
7.5% 13.05
10% 13.41
4.1.5 DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE CENIZAS
Al determinar el porcentaje de cenizas en los diferentes tratamientos, se puede
apreciar que se mantienen dentro del rango que permite la norma INEN
1338:96 para productos cárnicos el mismo que indica como mínimo de 2% y un
máximo de 5%, así registrándose que para la formulación normal se obtuvo un
porcentaje máximo de cenizas de 2.82%, y con menor porcentaje registro la
formulación con el 5% de inóculo con un 2.01%, como se muestra en la tabla
12. Esta determinación solo nos indica la cantidad de materia inorgánica
presente en la muestra.
Tabla 12. Porcentaje de Ceniza
Tratamientos % Proteína
Normal 2.82
5% 2.01
7.5% 2.24
10% 2.14
75
4.1.6 DETERMINACIÓN DE FIBRA CRUDA
Una de las características de los productos cárnicos es la no presencia de fibra
siendo esta característica de productos que tienen en su composición frutas,
vegetales etc.
4.2 PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS PROTEINAS
4.2.1 CAPACIDAD DE RETENCIÓN DE AGUA Y EMULSIFICANTE
Las salchichas tipo Viena indistintamente del tipo de tratamiento (FN, 5%, 7.5%
y 10%) , presentó un color y olor característico, exceptuando el sabor ácido que
presentaron las salchichas que fueron inoculadas con BAL. Su textura, fue
consistente y homogénea libre de poros o huecos, debido a su buena
capacidad emulsificante. Su superficie no exudó ningún líquido ya que su
capacidad de retención de agua para los distintos tratamientos fue de 4.27 para
la formulación normal, 4.47 para el 5%,4.52 para el 7% y 4.37 para el 10%,
encontrándose así dentro de los valores de referencia como se muestran en la
tabla 8.
Tabla 8. Capacidad de retención de agua y emulsificante
Tratamientos CRA CE
FN 4.27 1.75
5% 4.47 1.84
7.5% 4.52 1.85
10% 4.37 1.77
CRA: Capacidad de retencion de agua CE: Capacidad de emulsión FN: Formulación Normal
76
4.3 COMPOSICIÓN NUTRICIONAL
La determinación de la composición nutricional se llevó a cabo en el laboratorio
de ensayos acreditado de la Universidad Central del Ecuador (N°OEA LE 1C
04-002).
4.3.1 ANÁLISIS COMPOSICION NUTRICIONAL
Al analizar y comparar los valores obtenidos en la tabla 13, para una salchicha
normal tipo Viena, podemos determinar que sin importar la concentración de
inóculo (5%,7.5%,10%) las características nutricionales se encuentran dentro
de lo establecido por la Norma INEN 1338:96 para productos cárnicos
(Salchichas). Una salchicha tipo Viena normal aporta aproximadamente con
274 Kcal, por lo que podemos decir, que la formulación con el 10% de inóculo
aporta con menos calorías, a diferencia del 5% de inóculo el cual es el más
energético.
Tabla 13. Composición nutricional salchicha tipo Viena
Formulación %H %Gr %Pr %Ceniza Carbohidratos Calorías
Kcal/100gr
Normal 58.20 23.92 13.62 2.82 1.44 275.52
5% 58.99 24.41 13.20 2.01 1.39 278.05
7.5% 59.06 24.18 13.05 2.24 1.42 275.70
10% 58.62 23.33 13.41 2.14 2.50 273.61
77
4.4 ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS
Las pruebas microbiológicas se realizaron en el laboratorio de Microbiología de
la Universidad Tecnológica Equinoccial, y en el laboratorio de ensayos
acreditado, de la Universidad Central del Ecuador (N° OEA LE 1C 04-002),
como se muestra en el Anexo III.
Se tuvo en consideración que la calidad microbiológica en la salchicha tipo
Viena demuestra el grado de higiene y sanitización tanto de los ingredientes
empleados (carne, grasa, conservantes, especias e inóculo) y equipos
utilizados para la elaboración del embutido. Es por ello que la identificación de
microorganismos de control, establecidos en la norma, es primordial para tener
una idea microbiológica de cómo fue su proceso de elaboración y como este,
se mantiene estable en función del tiempo de almacenamiento.
4.4.1 RECUENTO DE ENTEROBACTERIAS
Cada vez es más frecuente recurrir a la determinación de microorganismos
indicadores para determinar la inocuidad de un alimento, por ello recurrimos a
determinar la presencia de enterobacterias en nuestro producto (salchichas).
Este recuento utilizamos como un indicador de Buenas Prácticas de
Fabricación y de calidad microbiológica tanto en las materias primas como en
los insumos para su elaboración. Recuentos elevados señalan una elaboración
inadecuada o una contaminación posterior, o ambas cosas a la vez, en nuestro
caso realizamos un recuento al final de la elaboración de la salchicha tipo
Viena en la cual no obtuvimos crecimiento de microorganismos por lo que
podemos decir que se cumplió con lo establecido en la norma INEN 1338:96
para productos cárnicos (Salchichas) con un Máximo de 1,0*101 UFC/g.
78
4.4.2 RECUENTO DE AEROBIOS TOTALES
El recuento de aerobios totales nos ayudó a determinar al igual que el recuento
de enterobacterias la calidad sanitaria de nuestro producto así como las
condiciones de manipulación, las condiciones higiénicas de la materia prima.
Un recuento bajo de aerobios mesófilos no implica o no asegura la ausencia de
patógenos o sus toxinas, de la misma manera un recuento elevado no significa
presencia de flora patógena.
Se realizó el recuento al finalizar el proceso de elaboración la cual se obtuvo un
promedio de 1*102 UFC/g, concluyendo que el ácido láctico no fue lo
suficientemente antagonistas para limitar el crecimiento microbiano al inicio del
estudio, por lo cual el crecimiento obtenido se encuentra dentro de lo permitido
por la norma INEN 1338:96 96 para productos cárnicos (Salchichas) con un
Máximo de 5,0*105 UFC/g, como se muestra en el Anexo IV.
4.4.3 RECUENTO DE BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS
Durante 45 días de almacenamiento en refrigeración a 6 ºC, las muestras de
salchichas, tanto el control como los diferentes tratamientos (5%, 7.5% y 10%
de inóculo) presentaron incremento en el recuento de microorganismos, en
este caso de bacterias ácido lácticas. Las salchichas alcanzaron a la primera
semana un crecimiento máximo de 2.6 x 103 ufc/g con el 7.5 % de inóculo,
Según se puede observar en la figura 22, los conteos de BAL tuvieron un
comportamiento similar, es decir, la población de estos microorganismos se
incrementó durante el tiempo de almacenamiento. Sin embargo, las muestras
control tuvieron conteos relativamente altos de BAL a partir de la segunda
semana ya que el tiempo de vida útil de una salchicha normal tipo Viena es de
8 días en refrigeración y empacadas al vacío (FAO, 2006), en nuestro caso, no
fueron empacadas al vacío.
79
Si bien el envasado en sí no constituye ningún método de conservación, influye
considerablemente sobre la clase e intensidad de las proliferaciones
bacterianas debido a la modificación del micromedio (Prandal, 1994).
Se pudo determinar que la de vida útil de las salchichas probióticas es de 7
días, sobrepasado este tiempo empieza presentar cambios evidentes tanto en
su color (café obscuro), textura (babosa) y presencia de limo, pudiéndose
observar este tipo de fenómeno a la tercera semana. Milbore (1983) reportó
que las BAL tienen una mejor sobrevivencia en productos cárnicos debido a la
acción protectora de los ingredientes del producto. Algunas investigaciones
como la realizada por la revista científica de América por León et al., (2001)
“Efecto de Bacterias Ácido Lácticas Termoresistentes en salchichas cocidas”,
determinaron que es importante la velocidad de calentamiento aplicada, hasta
alcanzar la máxima temperatura de (72°C), y permitir su adaptación, siendo
está reflejada en la supervivencia de las BAL en el tiempo de almacenamiento.
Figura 22. Crecimiento de BAL durante cinco semanas
0,0000
2,0000
4,0000
6,0000
8,0000
10,0000
12,0000
14,0000
sema.cero sema1 sema2 sema3 sema4
Ln u
fc/g
FN
5%
7.5%
10%
80
En la tabla 14 se puede observar la desviación estándar de cada tratamiento
en el tiempo de almacenamiento de cinco semanas y en el Anexo V se puede
ver el tratamiento estadístico aplicado.
Tabla 14. Crecimiento promedio de las bacterias lácticas en función del tiempo
de almacenamiento.
TRATAMIENTOS FN 5% 7.5% 10%
SEMANAS Ln ufc/g
0 2,9623 ± 0,14a
4,3870 ± 0,04b
4,5878 ± 1,55c
5,0139 ± 0,03d
1 7,4177 ± 0,14a
7,4289 ± 0,22a
7,8503 ± 0,07b
7,4505 ± 0,06a
2 7,4329 ± 0,03a
8,8642 ± 0,26b
8,6610 ± 0,06c
8,6303 ± 0,01c
3 10,5431 ± 0,03a
10,9254 ± 0,06b
11,115 ± 0,16c
10,8133 ± 0,05d
4 12,1337 ± 0,01a
12,4291 ± 0,62b
12,513 ± 0,07c
12,4655 ± 0,06c
FN: Formulación Normal
ẋ ± S para n=3
Letras minúsculas distintas indican diferencia significativa para un mismo día de
almacenamiento con una p < 0,05 LSD (B) = 0.17, para n=3
En la figura 23 se puede apreciar que existe diferencia significativa en la
semana cero, tanto para el control como en los distintos tratamientos, en la
primera semana, el tratamiento que presenta mayor crecimiento y diferencia
significativa corresponde al 7.5%, siendo el mejor tratamiento, ya que se
encuentra dentro del tiempo de vida útil (7 días).
Mediante la desviación estándar pudimos determinar como se comporto el
experimento y determinamos que el mismo se realizó correctamente, ya que no
obtuvimos desviaciones muy grandes en función de sus medias.
81
Figura 23. Crecimiento promedio de bacterias ácido lácticas durante el tiempo
de almacenamiento
Letras minúsculas distintas indican diferencia significativa para un mismo día de
almacenamiento con una p < 0,05 LSD (B) = 0.17, para n=3
Letras mayúsculas distintas en un mismo tratamiento indican diferencia significativa durante el
tiempo de almacenamiento con una p<0.05
4.5 OBSERVACIÓN VISUAL DE LAS MUESTRAS
La observación visual de las muestras nos permitió determinar que el
crecimiento de bacterias lácticas hasta niveles de 104, alcanzado a la tercera
semana, produce alteraciones evidentes en el producto, sin embargo,
sobrepasado esta concentración pudo observarse la formación de limo sobre
su superficie, la acumulación de exudado de color blanquecino. Este último
fenómeno se dio al dominio de Lactobacilos heterofermentativos en la flora
láctica (Von Holy, Cloete & Holzapfel, 1991).
82
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES
- Las características de las materias primas son de gran importancia en
cuanto a que condicionan los procesos de elaboración y la calidad del
producto final.
- Unos de los principales factores que determina la aptitud de la carne
para ser tranformada en este tipo de productos es el pH inicial de la
carne , ya que influye tanto en las propiedades funcionales, tales como
capacidad de retención de agua, solubilización de las proteinas, y
formación de la emulsión cárnica.
- La capacidad de retener agua es una propiedad muy importante en la
elaboración de cualquier embutido cárnico ,ya que este nos indica la
calidad del producto, en lo que se refiere a jugosidad, color, suavidad y
ternesidad, cuyos valores de referencia son de 4-5, en nuestro caso
todos los tratamientos se encontraron dentro del rango, pero el mejor fue
el 7.5% con una capaciodad de retencion de agua del 4.52.
- Los resultados obtenidos del análisis proximal (físico – químicos) se
encontraron dentro de los rangos establecidos en la norma INEN
1338:96 para carnes y productos cárnicos, es decir: según el INEN:
Humedad: 65%, Cenizas: 2%-5%, Proteína: mín. 12%, Grasa total: máx
25%.
- La presencia y sobrevivencia de BAL puede como no puede afectar las
características organolépticas de los productos esto va a depender del
83
tipo de cultivo probiótico y el tipo de producto que se desea elaborar,
como por ejemplo en la elaboración de un salami le da ese color, sabor
característco.
- El crecimiento de las bacterias lácticas por encima de 104 provoca
alteraciones visibles en el producto como son la aparición de limo en la
superficie del producto, provocada posiblemente por bacterias lácticas
formadoras de exopolisacáridos, la acumulación de exudado y la
acidificación , también tiene efecto negativo sobre la coloración del
mismo.
- La termoresistencia de algunas cepas de bacterias ácido lácticas como
en nuestro caso del tipo Lactobacillus burgaricus, Bifidobacterium lactis y
Streptococcus thermophilus, que sobrevivieron al tratamiento térmico
(temperatura interna 72°C) es importante ya que estas pueden ser
utilizadas como cultivos inhibidores de microorganismos patógenos, por
lo que su inoculación en productos cárnicos escaldados es una
alternativa viable para mejorar su vida de anaquel y otorgarle un valor
agregado.
- Los conteos de BAL tuvieron un comportamiento similar, es decir, la
población de estos microorganismos se incrementó durante el tiempo de
almacenamiento. Sin embargo, las muestras control tuvieron conteos
relativamente altos de BAL nativas, es decir, los conteos entre las
muestras inoculadas y el control fueron muy similares, a partir de la
segunda semana, dándose esto posiblemente por la presencia de otra
flora antagonista como la presencia de enterobacterias, existiendo
diferencias significativas hasta la primera semana.
84
- Se llegó a determinar que no existe relación entre la concentración de
inóculo con el crecimiento de bacterias ácido lácticas ya que estas van a
depender de varios factores como la cantidad de sustratos presente en
las diferentes muestras, de la homogenización de la misma (es decir si al
inocular los microorganismos se mezclaron en toda la masa cárnica), de
la presencia de otra flora antagonista y entre otros factores.
- Para llegar a determinar que un alimento sea probiótico según el INEN
cuya norma 1334-3:2011,sugiere que estos produsctos mantengan unos
valores de moicroorganismos viables de 106 ufc/g en su tiempo de vida
útil, en nuestro caso el mayor crecimiento se obtuvo en la primera
semana con valores de 2.6 x 103 ufc/g con el 7.5% de inóculo, por lo que
podemos decir que no cumple con las caracteristicas para ser
considerado como probiótico, pero su crecimiento nos indica que si
soportaron el tratamiento térmico aplicado.
- Se pudo determinar que el tiempo de vida útil de las salchichas tipo
Viena fue de 7 días.
5.2 RECOMENDACIONES
- Se aconseja que para la activacion de las BAL liofilozadas estas se
realicen en un medio de cultivo que sea a base de colágeno para que
este se añada dierectamente al batido cárnico sin afectar las
caracteristicas sensoriales del mismo.
- Se debe tener control de la temperatura en el cútter manteniendo una
temperatura menor a 12ºC y en el escaldado que la temperaturas interna
que no exceda los de 72°C por 10 minutos, ya que estos son dos puntos
críticos a los que se somete el producto con el fin de mantener la
supervivencia de las BALT.
85
- Después de culminar con el escaldado se recomienda enfriar las
salchichas a temperatura ambiente para no provocar un cambio brusco
en la temperatura y asegurar la supervivencia de las BAL.
- Se aconseja la utilización de un empaque resistente y sellado al vacío
para prolongar el tiempo de vida útil del producto y conservar sus
atributos físico – químicos, microbiológicos y organolépticos.
- Se recomienda realizar el recuento de BAL en cajas Petri y con agar
MRS adecuado para su crecimiento y no en petrifilm ya que estos no
son 100% confiables.
- Se recomienda confirmar la concentración del cultivo probiótico a ser
utilizado para verificar con los datos del proveedor y así tener una idea
exacta de la concentración inicial, al igual que realizar un estudio más
profundo con otro tipo de cultivos probióticos que aseguren un
crecimiento óptimo y que no influyan en las características
organolépticas del mismo.
86
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ANEXO I
ESPECIFICACIONES DEL CULTIVO PROBIÓTICO LAT
BY BIO +®
Composición:
Bifidobacterium lactis, Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus,
Duración:
12 meses en -18°C. Mantener a una temperatura de <4°C en atmósfera seca,
cuando se almacena en temperatura negativa se recomienda mantener el
empaque en temperatura ambiente durante 30 a 60 minutos antes de su
apertura. La exposición prolongada en La temperatura ambiente reducirá el
funcionamiento.
Concentración g/cfu:
Bacteria ácido láctica-min. 9.5*109 g/cfu
La concentración de células después de 1 día a una temperatura de 4°C será
2.5-6 * 108 g/cfu.
La concentración de células después de 30 días a una temperatura de 4°C será
2.5 * 107 g/cfu.
Acidificación: tiempo (0 h); pH: 6.6
6h un pH de 4.5
117
ANEXO IV
RECUENTO DE MESÓFILOS TOTALES
FORMULACIÓN NORMAL
Figura 1: 52
Figura 2: 60
ANEXO V
Análisis de la varianza Variable N R² R² Aj CV Resultado 12 0,97 0,97 0,24 Cuadro de Análisis de la Varianza (SC tipo III) F.V. SC gl CM F p-valor Modelo. 0,26 3 0,09 102,67 <0,0001 Tratamiento 0,26 3 0,09 102,67 <0,0001 Error 0,01 8 8,6E-04 Total 0,27 11 Test:Duncan Alfa=0,05 Error: 0,0009 gl: 8 Tratamiento Medias n E.E. T1 12,13 3 0,02 A T0 12,43 3 0,02 B T3 12,47 3 0,02 B C T2 12,51 3 0,02 C Medias con una letra común no son significativamente diferentes(p<= 0,05)
Siendo el mejor tratamiento el t2 que corresponde a la concentración 7,5
Y el gráfico con desviación standard de la primera semana.