Elaboracin de Yogur: Fermentacin

Dra. Silvana Carro

Dr. lvaro Gonzlez

Dra. Vernica Merletti

TERICO-PRCTICO

Departamento de Ciencia y Tecnologa de la Leche

2014

Objetivos

Comprender las principales etapas del proceso de elaboracin del yogur

Reconocer el rol de los microorganismos en el proceso tecnolgico del yogur

Evaluar la fermentacin en la elaboracin de este producto

Organizacin de la Clase

Proceso de Fermentacin y Controles durante el mismo

Definicin y Caractersticas Generales del Yogur

Tecnologa de elaboracin de yogur

Metodologa a aplicar en clase prctica

Caractersticas de los microorganismos starters del yogur

Efecto de simbiosis como parte del proceso

Leches Fermentadas

Leche Fermentada: toda leche entera, descremada o parcialmente descremada a la cual se le siembra una cepa de microorganismos para obtener un producto cido y con aroma caracterstico

Los microorganismos deben ser viables, activos y abundantes

YOGUR

Definicin y Caractersticas Generales

Lactobacillus delbrueckii subesp bulgaricus

Streptococcus salivarius subesp thermophilus

Yogur: Es el producto obtenido por la fermentacin lctica de la leche, previamente pasterizada o esterilizada, a travs de la accin de Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus termophilus las

bacterias lcticas presentes en el producto final deben ser viables y muy numerosas

Reglamento Bromatolgico Nacional (Dec. 315/994)

+

YOGUR

Fermentacin

Lctica

Caractersticas Generales del Yogur

Segn RBN (Dec. 315/994)

Los yogures deben presentar las siguientes caractersticas fsico - qumicas:

Protenas mn. 3% m/m Acidez 0.80 a 1.5 % c. lctico

Clasificaciones diversas (segn el contenido o no de ingredientes no lcteos, segn

su contenido en materia grasa, etc.)

Caractersticas Generales del Yogur

De acuerdo a su consistencia:

Yogur aflanado o simplemente yogur, el que no ha sido batido para romper el cogulo y es fermentado en el propio envase

Yogur batido, el que luego de la fermentacin se ha roto el cogulo por batido

Yogur bebible o lquido, 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 acidolcticas viables y abundantes.

Principales tcnicas del yogur

Proceso de elaboracin de Yogur Pretratamiento: Preparacin de la leche

Leche Cruda

Estandarizacin MG

Estandarizacin ESM Adicin de aditivos

Desaireacin

Tratamiento Trmico

Homogeneizacin

Enfriamiento a temp.

incubacin

1Tanque Balanza

2 Intercambiador de Placas

3 Evaporador

4 Homogeneizador

5 Enfriamiento en tubo

Tecnologa de Elaboracin de Yogurt Homogeneizacin

Prevenir la separacin de la MG

Mezcla es forzada a pasar a travs de un pequeo orificio a

presin

Disminucin del dimetro medio del GG hasta 1-2

Se realiza normalmente en una sola fase a 50-70 C y 100-200

Kg/cm2 de presin

Mayor viscosidad del yogurt

Mejora textura

Disminuye la tendencia a la sinersis

Tecnologa de Elaboracin de Yogurt Pasteurizacin

Eliminar formas vegetativas de los microorganismos patgenos

Destruccin de otros microorganismos contaminantes

Factores estimulantes para los starters

Reduccin del contenido de O2

Vara desde un sistema HTLT (alta T- t prolongado) - UHT

Sistemas discontinuos (85 C 30 min.)

Sistemas continuos (90-95C 5-10 min.)

UHT (115 C 3 seg.)

Aumento de Ac. Frmico

Cambios en Propiedades Fs-Qum. de la leche: mejora la textura, disminuye la

tendencia a la sinresis

Efectos en el

Yogurt

Agregado de aditivos (estabiliz/edulcorantes/aromatizantes)

Enfriado Mezcla

Hasta temp de incubacin del starter (40-45 C)

Depende de la forma de presentacin del fermento

Inoculacin

Para cultivos starters activos se inocula dosis: 3% (1-7%)

Importante: correcta relacin cocos/bacilos

Incubacin:

Temperatura: 42-45 C

La fermentacin se completa entre 2,5 y 4hs

Hasta alcanzar la acidez deseada:

Yogur Firme: 70-80 D

Yogur Batido: 100-120 D

* Diferencia yogur firme

Tecnologa de Elaboracin de Yogurt

Leche Pretratada a

temp. incubacin

Inoculacin

Incubacin

Enfriamiento

Distribucin

Venta

Envasado

Proceso de elaboracin de Yogur

Caractersticas Generales de los estrters

Bacterias Termfilas: Temperatura ptima 40-45 C

Bacterias cido Lcticas (BAL)

Homofermentativas: metabolizan la lactosa y producen cido lctico como nico producto final de la degradacin de glucosa

L. bulgaricus: 41-42 C

S. termophilus: 38-44 C

Lactobacillus delbrueckii subesp bulgaricus

Streptococcus salivarius subesp thermophilus

Efecto de la temperatura de incubacin sobre la

relacin cocos : bacilos

Caractersticas Generales

L. bulgaricus:

Bacilos, Gram + Microaeroflico Puede producir hasta 2,7% de ac. Lctico Proteoltico (hidrolasas)

Cocos, Gram + Presenta menor produccin de cido Dbilmente proteoltico

Lactobacillus delbrueckii subesp bulgaricus

Streptococcus salivarius subesp thermophilus

Definicin y Caractersticas Generales

Caractersticas de inters tecnolgico:

Produccin de cido:

Compuestos de aroma y sabor:

Proceso de Simbiosis

Tomado de Tamime (1991)

Fenmeno de proto-cooperacin:

Efectos que demuestran este fenmeno:

Ambos pueden coagular la leche a 42-45 C en 6-10 hs (con un cultivo

mixto se logra en 2 - 2,5 hs):

Los cultivos mixtos presentan:

mayor consistencia/aroma-sabor lcticos mejor expresados

mayor produccin de compuestos voltiles (acetaldehdo, diacetilo y acetona)

mayor tolerancia a la acidez

Proceso de Simbiosis

Adaptado de Angelov y col., 2009

S. termophilus fase de latencia ms corta produce:

Ac. frmico, c. Pirvico y CO2

Asimila ms rpido el oxgeno

L. bulgaricus: produce pptidos pequeos y aminocidos (Valina,

Histidina y Treonina)

cido Frmico

Pptidos y aminocidos

S. thermophilus 0,8%

L. bulgaricus 1,7%.

Tolerancia a cido lctico

1era Etapa

2da Etapa

3era Etapa:

Limitante de crecimiento

Caractersticas funcionales de las casenas

Modificaciones

Estado de sol (disolucin coloidal) a: estado de gel (cogulo)

COAGULACIN

Lactosa cido lctico

pH: 6.6 a 4.6

Casena isoelctrica

(desmineralizada)

La acidez provoca la precipitacin de la casena (insolubilizacin)

- - -

-

-

- -

- - - -

- -

- - -

-

H+

Proceso de Fermentacin 1. La produccin gradual de cido desestabiliza los complejos de casenas-

protenas del lactosuero por solubilizacin del fosfato-clcico y prdida de la

repulsin electroesttica

2. Las micelas de casena 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

Enfriamiento

Interrupcin de la Fermentacin (refrigeracin rpida)

Imparte cuerpo y textura (disminuye viscosidad)

Batido

Velocidad baja/media 5-10 min.

Envasado y Refrigeracin:

2 fases (1ero 15-20 C 2do a menos de 5 C)

Cmaras de Fro o Tnel con fuerte ventilacin (Yogur Firme)

Diversos envases (vidrio-plstico)

Tecnologa de Elaboracin de Yogurt

Intercambiador de placas (yogur batido)

Almacenamiento: lo ms corto posible ( mx 24hs)

Cules son los factores que afectan la calidad del

YOGUR?

Pre-tratamiento leche

Proceso Tecnolgico:

Cultivos starters y sus enzimas contribuyen al desarrollo de acidez y flavor.

Caractersticas obtenidas durante la fermentacin de la leche:

2.-Sabor y aroma:

El cido lctico es el responsable de dar el toque cido al yogur.

Otros compuestos que dan sabor y aroma son resultado del metabolismo de los

cultivos lcticos.

Acetaldehdo: aroma

1.-Textura:

Se relaciona principalmente por la produccin de cido lctico: se acumula

causando un descenso en el pH y desestabiliza las micelas de casena. A pH

de 4.7-4-6 la casena se precipita causando la coagulacin de la leche y la

formacin del gel

Especies de Lactobacillus delbrecki spp bulgaricus y Streptococcus

salivarius spp thermophilus: producen polisacridos Qu aportan?

Principales Defectos en Yogur

Controles Durante el Proceso de Fermentacin

Temperatura de incubacin: control de temperatura ptima para cada microorganismo. Tener en cuenta cultivo mixto.

Tiempo de incubacin: determinado por temperatura, pH, etc. (depende de la acidez deseada)

pH: Determinacin por mtodos potenciomtricos. Correlacin entre el pH y caractersticas ptimas del yogur. Control de rutina

Acidez titulable: Indicador de actividad del cultivo. Control de rutina. Efectuarse en condiciones estndar (mismo operador, iluminacin, etc).

Prctico

Prctico

Objetivo:

Realizar un control del proceso de elaboracin y calidad

del producto

Evaluar la fermentacin del yogur y verificar el efecto

de simbiosis al variar la temperatura de incubacin

Prctico Materiales y Mtodos

Se incubaran muestras a 37, 42 y 45 C

Se realizar la siembra de los starters de yogur (2%) a partir de una muestra de yogur comercial en leche en polvo descremada reconstituda y estril.

Se realizar la determinacin de pH, acidez titulable, tincin de Gram. y enumeracin de microorganismos caractersticos del yogurt en el tiempo inicial y al final de la incubacin (2 y

1/2 hs) para cada muestra.

A. Determinacin de pH: Las determinaciones de pH se realizarn mediante mtodo

potencimetro, utilizando un pHmetro (Oakton).

A. Determinacin de acidez titulable (Norma FIL/IDF 150:1991). La acidez se medir por

titulacin, utilizando una solucin de NaOH 0.111 N y fenolftalena o azul de

bromotimol (coloracin en el producto), como indicadores.

1) Evaluar la fermentacin del yogur y verificar el efecto de simbiosis al variar la

temperatura de incubacin

Prctico Materiales y Mtodos

1. Conocer el nmero de Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus

presentes en una muestra de yogur.

Siembra en profundidad de diluciones de yogurt en los medios:

MRS agar (Man-Rogosa-Sharpe) acidificado

a pH= 5.4

M17 agar + Lactosa 10% Streptococcus

termophilus

Lactobacillus

bulgaricus

Norma FIL/IDF117 A:1988

Mtodo de enumeracin de microorganismos caractersticos en yogurt mediante la tcnica de

recuento en placa a 37 C. (Norma FIL/IDF117 A:1988)

Prctico Materiales y Mtodos

Procedimiento:

I. Preparacin de las diluciones

Tomar 1 mL de la muestra y vertir en 9 mL de agua peptonada u otro diluyente estril. Homogeneizar durante un minuto. Obteniendo la primera dilucin 1/10 o 10-1.

Realizar diluciones seriadas en tubos con 9 mL de diluyente estril aadiendo 1 mL de la primera dilucin al siguiente tubo.

Repetir esta operacin hasta obtener la dilucin requerida (10-7) utilizando una pipeta diferente para cada dilucin.

I. Siembra e Incubacin

Colocar 1 mL de las 3 ltimas diluciones (-5, -6, -7) en las placas de Petri estriles( previamente rotuladas).

Repetir esta operacin utilizando el medio de cultivo M17 agar + lactosa 10%

Incubar las placas invertidas en estufa a 37 C durante 72 hs. en microareofilia.

Vertir 12-15 mL de Agar MRS acidificado mantenido a 45C en un bao de agua. Mezclar cuidadosamente y dejar solidificar en una superficie horizontal.

Prctico Materiales y Mtodos

Procedimiento:

I. Lectura e Interpretacin

Luego del periodo de incubacin contar las colonias con las caractersticas morfolgicas 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 dilucin y expresar los resultados en UFC/mL.

En agar MRS las colonias de L. bulgaricus son blanquecinas de 2-3 mm de dimetro, 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 dimetro, de

bordes lisos, redondas o lenticulares.

Prctico Materiales y Mtodos

A. Evaluar la relacin Coco/Bacilo durante el proceso de fermentacin

Se realizar Tincin de Gram de muestras tomadas (inicio y final) de cada temperatura para evaluar morfologa y la relacin entre cocos/bacilos.

Prctico

T=37C T= 42C T=45C

Tiempo 0 Tiempo Final Tiempo 0 Tiempo Final Tiempo 0 Tiempo Final

pH

Acidez (D)

Recuento de Lactobacilos (MRS- UFC/mL)

Recuento de Streptococcus (M17-UFC/mL)

Relacin Coco-Bacilos (Gram)

RESULTADOS

ANEXO Prctico

Forma de preparacin y Caractersticas de los medios de Cultivo:

Disolver los componentes en agua hirviendo enfriar a 50C y ajustar el pH, utilizando los reactivos

para ajustar el pH de tal forma que despus 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 121C/15 min.

Solucin de lactosa: Lactosa 10,0 g - Agua 100,0 mL. Disolver la lactosa en agua. Esterilizar a

121C/ 15 min.

Inmediatamente antes de utilizar, fundir el medio bsico en un bao de agua hirviente y enfriar a

48-50C. Calentar la solucin de lactosa a 48-50C. Aadir la solucin de lactosa al medio bsico y

mezclar. Mantener el medio en un bao de agua (48-50C) hasta su utilizacin.

El agar M17 contiene peptonas y carne que son fuente de carbono, nitrgeno, vitaminas y

minerales. El extracto de levadura proporciona vitaminas del complejo B que estimula al

crecimiento bacteriano. La sal disdica del - glicerofosfato amortigua el cido que se produce por la fermentacin de la lactosa. El cido ascrbico estimula el crecimiento de estreptococos lcticos.

El sulfato de magnesio provee de iones esenciales para el creci miento. El agar es el agente

solidificante.

M17 + LACTOSA 10%:

Bibliografa Utilizada

Angelov, M., Kostov, G., Simova, E., Beshkova, D., Koprinkova-Hristova, Petia. (2009) Proto-cooperation factors in yogurt starter cultures. e-Revue de gnie industriel 3:4-12.

ISO/DIS 7889 International Organization for Standardization. (1985) Yogurt-Enumeration of characteristic microorganisms-Colony count technique a 37 C.

Standard Methods for the Examination of Dairy Products, APHA 17 Edicin, captulo 9.080

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: 549555.

Tamime, A. Y., Robinson, R.K. (1991) Yogur, Ciencia y Tecnologa. Acribia, Zaragosa 368p.

International Dairy Federation (1988) .IDF Standard117A. Yogurt, enumeration of characteristic microorganisms colony count technique at 37C.

International Dairy Federation (1991) .IDF Standard 150. Yogurt determination of titratable acidity.

ANEXO Prctico

Forma de preparacin y Caractersticas de los medios de Cultivo:

Disolver los componentes en un bao de agua. Enfriar a 50 C y aadir cido actico para ajustar

el pH, comprobar por medio de potencimetro, de tal forma que despus de esterilizado llegue a

5,4 a temperatura ambiente. Distribuir en porciones de 500,0 mL. Esterilizar a 121 C durante 15

min.

MRS Acidificado

Principio de accin

La peptona es fuente de carbono y nitrgeno. El extracto de levadura es fuente

de elementos traza, vitaminas y amino cidos. 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 inorgnicos. El tween

80 acta como surfactante.

BIBLIOGRAFA

Reglamento Bromatolgico 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 Tecnologa. Ed. Acribia. 1991

Tetrapak-Dairy Processing Handbook Captulos 10 y 11

Varnam A. y J. Sutherland. 1995 Leche y Productos Lcteos. Pp: 293 y 365

MUCHAS GRACIAS!!!!!!!