1. Ciencia

Departamento de Ciencia y Tecnología de la Leche
TEÓRICO-PRÁCTICO
Elaboración de Yogur:
Fermentación
Dra. Silvana Carro
Dr. Álvaro González
Dra. Verónica Merletti
2014
Objetivos
• Comprender las principales etapas del proceso de elaboración del yogur
• Reconocer el rol de los microorganismos en el proceso tecnológico del yogur
• Evaluar la fermentación en la elaboración de este producto
Organización de la Clase
• Definición y Características Generales del Yogur
• Características de los microorganismos starters del yogur
• Efecto de simbiosis como parte del proceso
• Proceso de Fermentación y Controles durante el mismo
• Tecnología de elaboración de yogur
• Metodología a aplicar en clase práctica
Leches Fermentadas
YOGUR
• Leche Fermentada: toda leche entera, descremada o parcialmente descremada a la cual se le
siembra una cepa de microorganismos para obtener un producto ácido y con aroma característico
• Los microorganismos deben ser viables, activos y abundantes
Definición y Características Generales
Yogur: “Es el producto obtenido por la fermentación láctica de la leche, previamente pasterizada o
esterilizada, a través de la acción de Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus termophilus las
bacterias lácticas presentes en el producto final deben ser viables y muy numerosas”
Reglamento Bromatológico Nacional (Dec. 315/994)
Fermentación
Láctica
Streptococcus salivarius subesp
thermophilus
+
Lactobacillus delbrueckii subesp
bulgaricus
YOGUR
Características Generales del Yogur
Según RBN (Dec. 315/994)
Los yogures deben presentar las siguientes características físico - químicas:
• Proteínas mín. 3% m/m
• Acidez 0.80 a 1.5 % ác. láctico
Clasificaciones diversas (según el contenido o no de ingredientes no lácteos, según
su contenido en materia grasa, etc.)
Características Generales del Yogur
De acuerdo a su consistencia:
• Yogur aflanado o simplemente yogur, el que no ha sido batido para romper el coágulo y es
fermentado en el propio envase
• Yogur batido, el que luego de la fermentación se ha roto el coágulo por batido
• Yogur bebible o líquido, el que presenta menos viscosidad que los anteriores
• Yogur en polvo, el que ha sido deshidratado o liofilizado y una vez rehidratado presenta las
bacterias acidolácticas viables y abundantes.
Principales técnicas del yogur
Proceso de elaboración de Yogur
Pretratamiento: Preparación de la leche
Leche Cruda
Estandarización MG
Estandarización ESM
Desaireación
Homogeneización
Tratamiento Térmico
1Tanque Balanza
2 Intercambiador de Placas
3 Evaporador
4 Homogeneizador
5 Enfriamiento en tubo
Enfriamiento a temp.
incubación
Adición de aditivos
Tecnología de Elaboración de Yogurt
Homogeneización
• Prevenir la separación de la MG
• Mezcla es forzada a pasar a
través de un pequeño orificio a
presión
• Disminución del diámetro medio
del GG hasta 1-2μ
• Se realiza normalmente en una
sola fase a 50-70º C y 100-200
Kg/cm2 de presión
• Mayor viscosidad del yogurt
• Mejora textura
• Disminuye la tendencia a la sinerésis
Tecnología de Elaboración de Yogurt
Pasteurización
• Eliminar formas vegetativas de los
microorganismos
patógenos
• Destrucción de otros microorganismos
contaminantes
Efectos en el
Yogurt
• Factores estimulantes para los starters
• Reducción del contenido de O2
• Aumento de Ac. Fórmico
• Cambios en Propiedades Fís-Quím. de la
leche: mejora la textura, disminuye la
tendencia a la sinéresis
• Varía desde un sistema HTLT (alta T- t prolongado) - UHT
• Sistemas discontinuos (85º C – 30 min.)
• Sistemas continuos (90-95°C 5-10 min.)
• UHT (115º C – 3 seg.)
• Agregado de aditivos (estabiliz/edulcorantes/aromatizantes)
Tecnología de Elaboración de Yogurt
Enfriado Mezcla
• Hasta temp de incubación del starter (40-45º C)
Inoculación
• Depende de la forma de presentación del fermento
• Para cultivos starters activos se inocula dosis: 3% (1-7%)
• Importante: correcta relación cocos/bacilos
Incubación:
• Temperatura: 42-45º C
• La fermentación se completa entre 2,5 y 4hs
• Hasta alcanzar la acidez deseada:
•Yogur Firme: 70-80º D
•Yogur Batido: 100-120º D
* Diferencia yogur firme
Proceso de elaboración de Yogur
Leche Pretratada a
temp. incubación
Inoculación
Incubación
Enfriamiento
Envasado
Distribución
Venta
Características Generales de los estárters
Lactobacillus delbrueckii subesp
bulgaricus
Streptococcus salivarius subesp
thermophilus
• Bacterias Ácido Lácticas (BAL)
• Homofermentativas: metabolizan la lactosa y producen ácido láctico como único producto final
de la degradación de glucosa
• Bacterias Termófilas: Temperatura óptima 40-45º C
• L. bulgaricus: 41-42º C
• S. termophilus: 38-44º C
Efecto de la temperatura de incubación sobre la
relación cocos : bacilos
Características Generales
Lactobacillus delbrueckii subesp
bulgaricus
L. bulgaricus:
• Bacilos, Gram +
• Microaerofílico
• Puede producir hasta 2,7% de ac. Láctico
• Proteolítico (hidrolasas)
Streptococcus salivarius subesp
thermophilus
• Cocos, Gram +
• Presenta menor producción de ácido
• Débilmente proteolítico
Definición y Características Generales
Características de interés tecnológico:
• Producción de ácido:
• Compuestos de aroma y sabor:
Proceso de Simbiosis
• Fenómeno de proto-cooperación:
Efectos que demuestran este fenómeno:
• Ambos pueden coagular la leche a
42º-45º C en 6-10 hs (con un cultivo
mixto se logra en 2 - 2,5 hs):
Tomado de Tamime (1991)
• Los cultivos mixtos presentan:
mayor consistencia/aroma-sabor lácticos mejor expresados
mayor producción de compuestos volátiles (acetaldehído, diacetilo y acetoína)
mayor tolerancia a la acidez
Proceso de Simbiosis
1era Etapa
• S. termophilus fase de latencia más
corta produce:
Ac. fórmico, ác. Pirúvico y CO2
Ácido
Fórmico
Péptidos y
aminoácidos
Asimila más rápido el oxígeno
2da Etapa
• L. bulgaricus: produce péptidos
pequeños y aminoácidos (Valina,
Histidina y Treonina)
3era Etapa:
Limitante de crecimiento
Tolerancia a ácido láctico
• S. thermophilus 0,8%
• L. bulgaricus 1,7%.
Adaptado de Angelov y col., 2009
COAGULACIÓN
Características funcionales de las caseínas
• Modificaciones
-
- -
- -
H+
-
-
-
-
-
-
- -
-
-
Estado de sol (disolución coloidal) a: estado de gel (coágulo)
Lactosa
ácido láctico
pH: 6.6 a 4.6
Caseína isoeléctrica
(desmineralizada)
La acidez provoca la precipitación de la caseína (insolubilización)
Proceso de Fermentación
1. La producción gradual de ácido desestabiliza los complejos de caseínasproteínas del lactosuero por solubilización del fosfato-cálcico y pérdida de la
repulsión electroestática
2. Las micelas de caseína comienzan a agregarse y coalescen parcialmente a
medida que el pH se aproxima a 4,6-4,7 (PI)
3. Se forma una red o matriz que atrapa en su interior al resto de los
componentes, incluyendo la fase acuosa: GEL
-
- - -
-
H
+
-
-
-
-
- -
- -
1
2
3
Tecnología de Elaboración de Yogurt
Enfriamiento
• Interrupción de la Fermentación (refrigeración rápida)
Batido
• Imparte cuerpo y textura (disminuye viscosidad)
• Velocidad baja/media 5-10 min.
Envasado y Refrigeración:
• 2 fases (1ero 15-20º C – 2do a menos de 5º C)
• Cámaras de Frío o Túnel con fuerte ventilación
(Yogur Firme)
• Intercambiador de placas (yogur batido)
• Diversos envases (vidrio-plástico)
Almacenamiento: lo más corto posible ( máx 24hs)
¿Cuáles son los factores que afectan la calidad del
YOGUR?
Pre-tratamiento leche
Proceso Tecnológico:
Cultivos starters y sus enzimas contribuyen al desarrollo de acidez y flavor.
Características obtenidas durante la fermentación de
la leche:
1.-Textura:
Se relaciona principalmente por la producción de ácido láctico: se acumula
causando un descenso en el pH y desestabiliza las micelas de caseína. A pH
de 4.7-4-6 la caseína se precipita causando la coagulación de la leche y la
formación del gel
Especies de Lactobacillus delbrüecki spp bulgaricus y Streptococcus
salivarius spp thermophilus: producen polisacáridos ¿Qué aportan?
2.-Sabor y aroma:
El ácido láctico es el responsable de dar el toque ácido al yogur.
Otros compuestos que dan sabor y aroma son resultado del metabolismo de los
cultivos lácticos.
Acetaldehído: aroma
Principales Defectos en Yogur
Controles Durante el Proceso de Fermentación
• Temperatura de incubación: control de temperatura óptima para cada microorganismo.
Tener en cuenta cultivo mixto.
• Tiempo
deseada)
de incubación: determinado por temperatura, pH, etc. (depende de la acidez
• pH: Determinación por métodos potenciométricos. Correlación entre el pH y características
óptimas del yogur. Control de rutina
• Acidez titulable: Indicador de actividad del cultivo. Control de rutina. Efectuarse en
condiciones estándar (mismo operador, iluminación, etc).
Práctico
Práctico
Objetivo:
Realizar un control del proceso de elaboración y calidad
del producto
Evaluar la fermentación del yogur y verificar el efecto
de simbiosis al variar la temperatura de incubación
Práctico
Materiales y Métodos
1) Evaluar la fermentación del yogur y verificar el efecto de simbiosis al variar la
temperatura de incubación
• Se realizará la siembra de los starters de yogur (2%) a partir de una muestra de yogur
comercial en leche en polvo descremada reconstituída y estéril.
• Se incubaran muestras a 37º, 42º y 45º C
• Se realizará la determinación de pH, acidez titulable, tinción de Gram. y enumeración de
microorganismos característicos del yogurt en el tiempo inicial y al final de la incubación (2 y
1/2 hs) para cada muestra.
A. Determinación de pH: Las determinaciones de pH se realizarán mediante método
potenciómetro, utilizando un pHmetro (Oakton).
A. Determinación de acidez titulable (Norma FIL/IDF 150:1991). La acidez se medirá por
titulación, utilizando una solución de NaOH 0.111 N y fenolftaleína o azul de
bromotimol (coloración en el producto), como indicadores.
Práctico
Materiales y Métodos
1. Conocer el número de Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus
presentes en una muestra de yogur.
• Método de enumeración de microorganismos característicos en yogurt mediante la técnica de
recuento en placa a 37 ºC. (Norma FIL/IDF117 A:1988)
• Siembra en profundidad de diluciones de yogurt en los medios:
Lactobacillus
bulgaricus
MRS agar (Man-Rogosa-Sharpe) acidificado
a pH= 5.4
Streptococcus
termophilus
M17 agar + Lactosa 10%
Práctico
Materiales y Métodos
Procedimiento:
I.
Preparación de las diluciones
• Tomar 1 mL de la muestra y vertir en 9 mL de agua peptonada u otro diluyente estéril.
Homogeneizar durante un minuto. Obteniendo la primera dilución 1/10 o 10-1.
• Realizar diluciones seriadas en tubos con 9 mL de diluyente estéril añadiendo 1 mL de la primera
dilución al siguiente tubo.
• Repetir esta operación hasta obtener la dilución requerida (10-7) utilizando una pipeta diferente
para cada dilución.
I.
Siembra e Incubación
• Colocar 1 mL de las 3 últimas diluciones (-5, -6, -7) en las placas de Petri estériles( previamente
rotuladas).
• Vertir 12-15 mL de Agar MRS acidificado mantenido a 45ºC en un baño de agua. Mezclar
cuidadosamente y dejar solidificar en una superficie horizontal.
• Repetir esta operación utilizando el medio de cultivo M17 agar + lactosa 10%
• Incubar las placas invertidas en estufa a 37 ºC durante 72 hs. en microareofilia.
Práctico
Materiales y Métodos
Procedimiento:
I.
Lectura e Interpretación
• Luego del periodo de incubación contar las colonias con las características morfológicas de c/u
de las BAL, en las placas que contengan de 30-300 colonias, con la ayuda de una lupa. Multiplicar
por el factor de dilución y expresar los resultados en UFC/mL.
• En agar MRS las colonias de L. bulgaricus son
blanquecinas de 2-3 mm de diámetro, de bordes lisos o
rugosos, redondas o lenticulares o en forma de estrella,
convexas, suaves y opacas sin pigmento.
• En agar M17 las colonias de S. thermophilus
son blanquecinas de 1-2 mm de diámetro, de
bordes lisos, redondas o lenticulares.
Práctico
Materiales y Métodos
A. Evaluar la relación Coco/Bacilo durante el proceso de fermentación
• Se realizará Tinción de Gram de muestras tomadas (inicio y final) de cada temperatura para
evaluar morfología y la relación entre cocos/bacilos.
Práctico
T=37ºC
RESULTADOS
Tiempo 0
pH
Acidez (ºD)
Recuento de Lactobacilos (MRSUFC/mL)
Recuento de Streptococcus
(M17-UFC/mL)
Relación Coco-Bacilos (Gram)
Tiempo Final
T= 42ºC
Tiempo 0
Tiempo Final
T=45ºC
Tiempo 0
Tiempo Final
ANEXO Práctico
Forma de preparación y Características de los medios de Cultivo:
M17 + LACTOSA 10%:
Disolver los componentes en agua hirviendo enfriar a 50ºC y ajustar el pH, utilizando los reactivos
para ajustar el pH de tal forma que después de esterilizado llegue a 7,1-7,2 a temperatura
ambiente. Transferir el medio en porciones de 95,0 mL en frascos de 150,0 mL de capacidad.
Esterilizar a 121ºC/15 min.
Solución de lactosa: Lactosa 10,0 g - Agua 100,0 mL. Disolver la lactosa en agua. Esterilizar a
121ºC/ 15 min.
Inmediatamente antes de utilizar, fundir el medio básico en un baño de agua hirviente y enfriar a
48-50ºC. Calentar la solución de lactosa a 48-50ºC. Añadir la solución de lactosa al medio básico y
mezclar. Mantener el medio en un baño de agua (48-50ºC) hasta su utilización.
El agar M17 contiene peptonas y carne que son fuente de carbono, nitrógeno, vitaminas y
minerales. El extracto de levadura proporciona vitaminas del complejo B que estimula al
crecimiento bacteriano. La sal disódica del β - glicerofosfato amortigua el ácido que se produce por
la fermentación de la lactosa. El ácido ascórbico estimula el crecimiento de estreptococos lácticos.
El sulfato de magnesio provee de iones esenciales para el creci miento. El agar es el agente
solidificante.
Bibliografía Utilizada
• Abbasi, H., Mousavi, M. E., Ehasani, M. R., D-Jomea, Z. E., Vaziri, M., Rahimi, J. Aziznia, S.
(2009) Influence of starter culture type and incubation temperatures on rheology and
microstructure of low fat set yoghurt. International Journal of Dairy Technology, 62: 549–555.
• Angelov, M., Kostov, G., Simova, E., Beshkova, D., Koprinkova-Hristova, Petia. (2009) Protocooperation factors in yogurt starter cultures. e-Revue de génie industriel 3:4-12.
• International Dairy Federation (1988) .IDF Standard117A. Yogurt, enumeration of
characteristic microorganisms colony count technique at 37ºC.
• International Dairy Federation (1991) .IDF Standard 150. Yogurt determination of titratable
acidity.
• ISO/DIS 7889 International Organization for Standardization. (1985) Yogurt-Enumeration of
characteristic microorganisms-Colony count technique a 37 ºC.
• Standard Methods for the Examination of Dairy Products”, APHA 17 Edición, capítulo 9.080
• Tamime, A. Y., Robinson, R.K. (1991) Yogur, Ciencia y Tecnología. Acribia, Zaragosa 368p.
ANEXO Práctico
Forma de preparación y Características de los medios de Cultivo:
MRS Acidificado
Disolver los componentes en un baño de agua. Enfriar a 50 ºC y añadir ácido acético para ajustar
el pH, comprobar por medio de potenciómetro, de tal forma que después de esterilizado llegue a
5,4 a temperatura ambiente. Distribuir en porciones de 500,0 mL. Esterilizar a 121º C durante 15
min.
Principio de acción
La peptona es fuente de carbono y nitrógeno. El extracto de levadura es fuente
de elementos traza, vitaminas y amino ácidos. La dextrosa es fuente de
carbohidratos que proporciona carbono. El acetato de sodio y citrato de
amonio, inhiben los estreptococos, hongos y otros microorganismos. El sulfato
de magnesio y sulfato de manganeso son fuente de iones inorgánicos. El tween
80 actúa como surfactante.
BIBLIOGRAFÍA
• Reglamento Bromatológico Nacional. Decreto N˚ 315/994
• Stiles, M.E y W.H. Holzapfel. 1997. Lactic acid bacteria and
their current taxonomy. Int. J. Food. Microbiol. 36:1-29
• Tamime, A.Y. y R.K. Robinson. Yogur: Ciencia y Tecnología.
Ed. Acribia. 1991
• Tetrapak-Dairy Processing Handbook Capítulos 10 y 11
• Varnam A. y J. Sutherland. 1995 Leche y Productos
Lácteos. Pp: 293 y 365
MUCHAS GRACIAS!!!!!!!