Capítulo 1

Fermentación o maduración

1. Introducción

En este primer capítulo se va a abordar el objetivo de la conservación de los alimentos, especialmente de los vegetales como productos derivados de la agricultura, las diversas alteraciones que sufren y las múltiples técnicas existentes de conservación que suelen emplearse combinadas actualmente y que permiten una estabilización biológica y fisicoquímica de los productos, consiguiendo aumentar la vida útil y mantener la frescura, la seguridad y la calidad de los alimentos procesados y no procesados. Se profundizará, concretamente en las técnicas de salazón y fermentación.

La importancia de la conservación en los productos vegetales estriba en lograr un suministro continuo al consumidor, a los fogones de la hostelería y a la industria alimentaria de productos que son altamente perecederos. Estos productos, a diferencia de los de origen animal, suelen tener un carácter irregular en su abastecimiento debido al carácter estacional de muchas cosechas, las continuas modificaciones sanitarias y legislativas y la variable producción debido entre otros motivos a las variaciones climáticas.

2. Alteraciones de los alimentos y las operaciones de estabilización o técnicas de conservación

Los alimentos como materia viva derivada de los animales y las plantas, se relacionan con el medio que les rodea y a su vez sufren reacciones en su medio interno y metabólico, influenciadas por su medio externo, que se acelera cuando el alimento es cosechado o recogido. Estas reacciones de descomposición junto con la interacción del medio externo van a provocar la alteración del alimento.

Pueden realizarse diversas clasificaciones de estas alteraciones. Una de ella es según las causas que las provocan:

Factores que solo provocan alteraciones organolépticas y nutricionales, son principalmente la luz, la temperatura y la humedad que activan o aceleran la actividad enzimática intrínseca y crecimiento de microorganismos no patógenos causando pérdidas y alteraciones del color, sabor y textura del alimento y pérdidas nutricionales.

Factores que pueden dañar la salud humana por contaminación del alimento como son los parásitos, bacterias, levaduras y mohos provenientes del medio ambiente y/o de la manipulación. Destacando por su tasa de morbilidad y mortalidad salmonella, Listerria monocytogenes y Clostridium botulinum.

Además de insectos y roedores que actúan como vehículo de las bacterias anteriormente mencionadas.

Sabía que...

No todas las alteraciones de los alimentos son indeseables, un ejemplo de alteración deseable que se realiza en la industria alimentaria es la producción de caramelo, que es una alteración organoléptica y nutricional al calentarse excesivamente el azúcar.

2.1. Alteraciones biológicas del alimento

Las alteraciones que provocan los diversos agentes patógenos y oportunistas en el alimento son:

1. Modificaciones en la textura y la estructura de los alimentos, al degradarse las proteínas y los aminoácidos, se produce gas como CO₂, H₂ o NH₃ y polisacáridos que forman una cápsula de protección a los microorganismos confiriendo ese aspecto viscoso desagradable en la superficie del alimento conocido como limo bacteriano.
2. Modificaciones en el flavor, se produce proteólisis y lipólisis que conllevan la formación de moléculas que provocan los olores desagradables de podredumbre y descomposición como la cadaverina y la putrescina.
3. Riesgo de patogenicidad, en el caso de los productos vegetales la toxicidad se debe fundamentalmente a toxinas como la patulina o la alfatoxina, que son micotoxinas cancerígenas y neurotóxicas producidas por mohos.

Definición

Flavor

Aroma y sabor que tiene el alimento, siendo captado por el olfato y el gusto.

Proteólisis

Degradación de las proteínas en moléculas más simples como los aminoácidos.

Lipólisis

Degradación de las grasas en moléculas más simples como los ácidos grasos y el glicerol.

2.2. Alteraciones bioquímicas del alimento

Los vegetales tras su recolección continúan respirando, es decir, toman O₂ del medio externo y desprenden CO₂ y calor, además de perder agua en la transpiración, pérdidas del sustrato que son irrecuperables al no recibir ya la savia de la planta y que conllevan el deterioro del alimento. También esta respiración de los vegetales se denomina degradación oxidativa al participar en esta reacción el O₂.

En los vegetales existen dos patrones respiratorios: la respiración climatérica, se da en especies vegetales que presentan un intenso incremento de la respiración en la fase final de la maduración asociado a la síntesis de etileno, conocida como la hormona de la maduración, es el caso de frutas tropicales como el kiwi y del tomate. Otras especies por ejemplo la naranja y el pimiento tienen una respiración no climatérica, es decir, ni la intensidad respiratoria ni la síntesis de etileno sufren modificaciones significativas durante la maduración.

Otras reacciones químicas que conducen al deterioro de los alimentos son:

1. Enranciamiento lipídico u oxidación de lípidos. Se produce una autooxidación o una oxidación en presencia de O₂ de los glicéridos, ácidos grasos libres y ácidos grasos poliinsaturados formándose radicales libres muy reactivos que van a provocar la formación de otros radicales libres y de hidroperóxidos, que al descomponerse forman alcoholes, cetonas, hidrocarburos, polímeros y ésteres, entre otros que son los causantes del olor y sabor de los alimentos enranciados. Principalmente se da en los aceites vegetales. Esta reacción de oxidación se ve facilitada por la luz, el calor, las radiaciones ionizantes, los iones metálicos y por enzimas como la lipooxigenasa, que suelen encontrarse en los tejidos vegetales.
2. Pardeamiento no enzimático o reacción de Maillard. Los azúcares reductores y las proteínas del alimento sufren una reacción de condensación y de reagrupación formando cetosaminas y aldosaminas que al descomponerse constituyen los compuestos causantes del sabor y olor a tostado, frito o ahumado y de coloraciones pardas como los pigmentos melanoidinas, que a veces es deseable como el café, pero que muchas otras son desagradables al disminuir la calidad y seguridad del alimento, sus características nutricionales y su digestibilidad. Por ejemplo en el caso de las patatas fritas se forman aminas cancerígenas como la acrilamida. La reacción de Maillard se ve facilitada por la alta proporción en el alimento de azucares y/o proteínas, como ocurre en la patata, y por las condiciones ambientales de temperatura y tiempo de almacenamiento (especialmente importante en los tratamientos térmicos), pH neutro y Aw entre 0,5 y 0,8.
3. Pardeamiento enzimático: es la transformación enzimática por polifenoloxidasas en presencia de O₂ de los compuestos fenólicos como los flavonoides o la lignina en quinonas y melaninas, es decir, en polímeros coloreados frecuentemente marrones o negros, que provocan alteraciones organolépticas preferentemente en productos marinos y en vegetales. Las frutas y verduras alteradas se observan con un color pardo y con sabor amargo o astringente. A veces esta reacción es deseable en la industria alimentaria como ocurre con la maduración de frutas desecadas como el dátil o las uvas y la fermentación del té.
   El pardeamiento enzimático se ve favorecido por la presencia de compuestos fenólicos en el alimento, la presencia de O₂, el aumento de la temperatura, pH neutro del medio y Aw entre 0,5 y 0,8.

Nota

La Aw es la relación que existe entre la presión de vapor de un alimento con la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura. Dicho coloquialmente es el parámetro relacionado con la humedad del alimento y que determina el agua disponible para las reacciones enzimáticas y la replicación microbiana.

Definición

pH

Es la medida de acidez y alcalinidad de un medio o alimento, asignándole un valor entre 0-14, si es menor de 7 la solución es ácida y si es mayor de 7 la solución es básica, siendo el valor 7 el valor neutro.

Actividades

1. Reflexione sobre la vida útil de un tomate, una manzana y pimiento sin someter a ningún tratamiento de conservación, es decir, el tiempo que permanece comestible desde que se recoge en el huerto o se compra en la frutería estando encima de una mesa en la cocina. Compárelo con la vida útil de las mismas frutas y verduras sometidas a un tratamiento de conservación, como es la refrigeración, es decir, cuánto tiempo permanece comestible si se almacenan en el frigorífico. ¡Su cocina será su laboratorio de prácticas!

2. ¿Qué alteraciones de las descritas anteriormente observa en los vegetales sometidos a estudio en la actividad anterior?

3. Enumere cinco vegetales o frutas con respiración climatérica y otras cinco con respiración no climatérica. Reflexione sobre cómo las almacena en su casa.

2.3. Operaciones de estabilización o técnicas de conservación

Los métodos de conservación tienen como finalidad alargar la vida útil de los alimentos procesados y no procesados, manteniendo su calidad nutricional y organoléptica y su seguridad, mediante la reducción de la actividad microbiana y enzimática de autodescomposición y mediante la prevención de su contaminación por insectos, microorganismos y otros agentes.

Los métodos de conservación buscan conseguir un efecto de destrucción o inhibición del desarrollo microbiano y de la actividad enzimática no deseable, actuando sobre la actividad del agua (en adelante Aw), la temperatura, el pH y el oxígeno del alimento y/o de su medio, al ser los factores que más influyen en la estabilidad de los productos alimenticios, realizando las siguientes acciones:

1. Modificación de los parámetros físicos del alimento como la Aw.
2. Modificación de los parámetros físicos del medio como la temperatura, la humedad o la presencia de O₂.
3. Adición de sustancias químicas como los conservantes.

Técnicas de conservación según los parámetros modificados

Los parámetros físicos del alimento y del medio que se van a modificar en las diversas técnicas de conservación son los siguientes:

Disminución de la temperatura

Para disminuir la multiplicación de los microorganismos mesófilos y la actividad enzimática del alimento se emplea la refrigeración, se mantiene el alimento entre 0-5 ºC, la congelación, sometiendo el alimento a -18 ºC y la ultracongelación a -40 ºC.

Definición

Microorganismo mesófilo

Son los microorganismos que crecen en un medio óptimo de 15-35 ºC.

Sabía que...

Pueden ampliar información con la legislación vigente en refrigeración y congelación, Real Decreto 168/1985, Real Decreto 1109/1991 y Reglamento CE 37/2005.

Aumento de la temperatura

El aumento de la temperatura se utiliza para destruir microorganismos indeseables y desactivar enzimas. Según la intensidad del calor y su tiempo de aplicación, se puede emplear la pasteurización que destruye todos los agentes patógenos y algunos de los no patógenos al someter según el tipo de alimento a una temperatura entre 55-95 ºC y que suele combinarse con otras técnicas de conservación como la refrigeración. Otra técnica es la esterilización que al someter al alimento de forma directa o indirecta, un vez envasado o no (UHT) a una temperatura superior a 100 ºC, se consigue destruir todos los microorganismos presentes y las esporas, proporcionando una vida útil de varios meses.

Descenso de la humedad

El descenso de la humedad del alimento se efectúa para disminuir a su vez el Aw del alimento a menos de 0,8% para que el agua disponible para los microorganismos sea la menor posible. Actúan en este parámetro los siguientes métodos de conservación:

1. Desecación, mediante la evaporación del agua del alimento, es el caso de los dátiles.
2. Deshidratación, mediante la evaporación forzada del agua, pasando al 5% la proporción de agua en el alimento, consiguiendo una vida útil hasta de dos años, es el caso de las frutas deshidratadas.
3. Liofilización, basado en el principio de sublimación se consigue la evaporación casi total del agua del alimento, solo quedando un 2% del contenido en agua, permitiendo que el producto tenga una vida útil hasta de 3 años, un ejemplo es el café y té soluble instantáneo.
4. Curación, mediante el empleo de sal nitrificada para disminuir la acción microbiana y la Aw. Es el caso del jamón serrano, cuyo tratamiento se combina con un secado posterior, para disminuir más su humedad.

Disminución de la disponibilidad de O₂

Permite la disminución de la multiplicación de los microorganismos aerobios y de la actividad enzimática como la oxidación. Empleando como técnicas de conservación el vacío, se extrae el aire al envase que se cierra herméticamente o se emplea la atmósfera modificada, al envase se extrae el aire y se le inyecta gases inertes como el N₂ y el CO₂ y se cierra herméticamente. Este tipo de conservas aunque frena la acción enzimática y aerobia, no enlentece la actividad anaerobia por lo que debe complementarse con otras técnicas como la refrigeración. Es el caso de las ensaladas preparadas, incluidas dentro de los platos de IV gama. Estos métodos se estudiarán con mayor profundidad en capítulos posteriores.

Disminución del pH del medio

Debido a que la replicación microbiana y la actividad enzimática es mayor en intervalos de pH próximos al neutro (próximo a 7), un método empleado ancestralmente es la acidificación del medio mediante la adición de sustancias acidificantes como el ácido cítrico empleado en zumos y frutas envasadas o el vinagre, cuyo contenido en ácido acético crea un pH de 4,6, empleándose en el encurtido de vegetales como pepinillos y cebollas o combinado con aceite, vino y otros condimentos para formar otro medio ácido como el escabeche. Otra forma de acidificar el medio es mediante la adición de microorganismos fermentadores que crean un medio ácido donde solo pueden reproducirse ellos, es el caso de la fermentación alcohólica de la cebada para producir cerveza o la fermentación alcohólica y maloláctica de la uva para producir vino o la más conocida la fermentación láctica de la leche para producir yogur.

En los encurtidos y en el escabeche se suele añadir especias, sal, mostaza o ajo para potenciar la actividad antimicrobiana del ácido acético y atenuar o camuflar ligeramente el sabor ácido de estas conservas.

Estos métodos se estudiarán con mayor profundidad en los siguientes apartados de este capítulo.

Sustancias inhibidoras del crecimiento microbiano

Estas sustancias pueden diferenciarse según su origen en:

1. Naturales, como la lisozima de la clara.
2. Artificiales, como el humo, que se emplea en el ahumado, técnica antigua de conservación de alimentos principalmente de origen animal, donde se inhibe el crecimiento bacteriano, se consiguen unas características organolépticas específicas y se complementa con el secado del alimento (pierde humedad) pero es una técnica que debe combinarse con la refrigeración para conseguir una vida útil óptima. Otras sustancias inhibidoras artificiales son los conservantes artificiales, incluidos dentro de los aditivos.

Definición

Lisozima

Enzima presente en secreciones animales como las lágrimas, la saliva o la clara de huevo que destruye las bacterias.

Aumento de la presión osmótica

Se usa para conseguir una disminución de la Aw, se suele emplear la adición al alimento de:

1. Sal, es empleada recubriendo el alimento con una capa ligeramente húmeda que forma una costra denominándose esta técnica salazón seca; o puede emplearse en la salazón húmeda o salmuera, donde se introduce en sal diluida en agua. En las dos técnicas la sal va penetrando en el alimento absorbiendo el agua, creando unas condiciones desfavorables para el crecimiento microbiano, como se verá en el apartado siguiente.
2. Azúcar, se sumerge el alimento en una disolución de agua con azúcar conocido como almíbar, tiene el mismo fundamento que la sal aumentando la presión osmótica. Un ejemplo es la fruta en almíbar.

Nota

Los almíbares pueden llegar al 50% de concentración, más alta que la salmuera, que solo admite un máximo de 14%, ya que el sabor dulce es más tolerado que el salado.

Otros métodos de conservación

Existen otros métodos de conservación, estos son:

1. La filtración, donde el alimento líquido es filtrado para reducir la carga microbiana, se emplea en alimentos sensibles como los zumos, el vino o la cerveza.
2. Radiaciones de onda corta o de UV, que destruyen los agentes patógenos de la superficie al mutar sus genes, se emplea en platos preparados o precocinados.

Como se puede ver existen diversos métodos de conservación, muchos de ellos son ancestrales como la fermentación o la salazón, otros son más novedosos como el envasado al vacío o en atmósferas modificadas. En este manual se tratarán los más empleados para los productos vegetales.

Actividades

4. Elabore un esquema de los diversos tipos de tratamientos de conservación que existen, incluyendo un ejemplo de producto a ser posible de origen vegetal.

5. Visite el supermercado y observe la gran variedad existente de productos elaborados y no elaborados con la misma materia prima y la diversidad de formas de presentación que existen.

6. Observando el fundamento de los tratamientos de conservación, ¿cuáles son los parámetros que se deben controlar en un producto almacenado para prolongar su vida útil?

Aplicación práctica

Debido a la gran variedad de productos vegetales existentes en el mercado, la diversidad de materia prima y los múltiples tratamientos de elaboración y conservación que se pueden emplear, un buen técnico de industrias alimentarias debe conocer la mayoría de ellos. Ponga a prueba sus conocimientos alcanzados e indique en los siguientes supuestos:

1. Cuál es el alimento que observa.
2. Las técnicas de conservación que se han empleado y si su vida útil es corta o larga.

Guisantes (supuesto 1)

Aceitunas sin tratamiento (supuesto 2)

Piña deshidratada (supuesto 3)

SOLUCIÓN

Supuesto 1. Se observa un bote de vidrio de guisantes. En este producto se ha aplicado un tratamiento con altas temperaturas como la esterilización, se han adicionado conservantes artificiales como el ácido cítrico (mirar el etiquetado) y se ha aplicado el vacío. Es un producto con una alta vida útil. Los guisantes se pueden encontrar normalmente al natural, refrigerados envasados en atmósfera modificada, ultracongelados o en lata.

Supuesto 2. Se observan aceitunas recién cogidas del olivo. No han sufrido ningún tratamiento de conservación, es por lo tanto un producto con una vida útil muy corta. En el mercado se puede encontrar las aceitunas encurtidas envasadas en bote de cristal, lata o envase de plástico envasada al vacío o en atmósfera modificada, en forma de aceite de oliva envasada o no al vacío.

Supuesto 3. Se observa piña deshidratada y azucarada. Ha sufrido un proceso de desecación y de adición de azúcar, para disminuir su Aw mediante deshidratación y aumento de la presión osmótica. Es un alimento con una vida útil media.

3. Productos vegetales salados, salazones y productos fermentados

En la industria alimentaria cuando se habla de productos vegetales salados se suele referir a las salazones y a los fermentados, ya que normalmente los vegetales se salan como pretratamiento de la fermentación para conseguir un producto característico como son los encurtidos como se verá. A diferencia de las materias primas de origen animal donde la salazón no conduce a fermentación, es el caso por ejemplo del bacalao salado que solo es salado, el jamón serrano que es una salazón y desecación o el yogur que solo es fermentado.

3.1. Productos vegetales salados o en salazón

Una de las formas más antiguas de tratar y conservar los alimentos es el salado, donde se emplea la sal o mejor dicho el cloruro sódico, en adelante NaCl, como conservante químico antibacteriano y antifúngico, considerándose como ingrediente alimenticio en lugar de aditivo, al igual que otros productos empleados tradicionalmente por sus propiedades conservantes como el vinagre, el alcohol etílico, los aceites y azúcares.

Definición

Antifúngico

Sustancia capaz de inhibir el crecimiento de los hongos.

En el salado o salazón seca, el alimento se coloca en un lecho de sal fina y es recubierto por una capa de sal levemente humedecida que forma una costra alrededor del alimento, se emplea poco y se aconseja desalarlo antes del consumo debido al inconveniente nutricional y organoléptico de la sal, dicho de otra manera, el uso de la sal está cada vez más limitado debido al efecto negativo en la tensión arterial y a la poca aceptación del sabor muy salado…

En el caso de la salmuera o salazón húmeda se emplea una disolución de sal de concentración variable en agua en la que se sumerge el alimento durante cierto tiempo.

Esta sobresaturación del medio en sal busca crear un equilibrio salino con el alimento para garantizar la inhibición del crecimiento bacteriano como la Salmonella, Clostridium, Pseudomonas o mohos, limitar la producción de toxinas microbianas y favorecer el crecimiento de las bacterias halófitas mediante la reducción de la Aw consiguiendo con ello la seguridad del consumidor y la estabilidad organoléptica del producto al inhibir su alteración por los microorganismos, prolongando su vida útil.

Definición

Aw

La actividad de agua se encuentra entre 0 y 1, a medida que se acerca a 0 hay menos agua disponible y a medida que se acerca a 1, el alimento tiene más agua disponible, un alimento jugoso suele tener entre 0,75-0,95 de Aw.

Nota

Las bacterias halófilas son bacterias que viven en medios muy salinos y por lo tanto con muy poca Aw y se emplean en la industria alimentaria y farmaceútica.

En la salazón se produce una penetración de la sal en el alimento, es decir, se produce una migración por difusión simple de los iones Na+ y Cl- del medio al interior del alimento debido a la diferencia de concentraciones que existe entre ambos hasta que se igualan los gradientes de concentración y al mismo tiempo se produce una salida de agua del alimento hacia el medio, provocando una reducción de la Aw, como se puede ver en el siguiente dibujo del fundamento de difusión simple entre dos soluciones, donde la solución hipertónica, alta en iones de Na y Cl, es la salmuera, la solución hipotónica, baja en iones Na Y Cl, es el alimento y la membrana semipermeable es la corteza o superficie del alimento. Se debe recordar que en todos los alimentos naturales como los vegetales más de la mitad de su contenido es agua y que su corteza al igual que todas las células que componen el alimento son semipermeables.

Establecimiento de equilibrio salino entre dos soluciones

La penetración de la sal en el alimento es más rápida al principio y se enlentece progresivamente, en concreto se produce en dos fases:

1. 1ª fase: se produce una difusión alta, debido al contenido de agua y Aw alta del producto.
2. 2ª fase: la difusión es más lenta y va a depender de la viscosidad del producto.

La velocidad de penetración se fundamenta en la Ley de Fick, siendo los factores más relevantes en la migración de la sal:

1. La calidad, pureza y el tamaño del grano de la sal. Si los granos de sal son muy finos, la solución será muy concentrada y se produce una difusión muy rápida que puede dañar la superficie del alimento al desnaturalizarla y se forma una corteza que impide la entrada de sal y la salida de agua. Pero si el grano es demasiado grueso, la concentración de sal no será suficiente para producirse la penetración de sal.
2. La calidad de la materia prima, en concreto de la frescura y el calibre del vegetal.
3. La temperatura, en concreto la diferencia de temperatura entre la salmuera y la materia prima, como se va a ver posteriormente la salmuera se va a añadir a 90-95 ºC según el alimento para acelerar el proceso de penetración de la sal.
4. Coeficiente de difusión específico de cada materia prima (Dm), que es el valor representante de la facilidad con que cada soluto específico, como la sal, se mueve en un disolvente particular, como el agua o el agua del alimento, que depende a su vez del tamaño y forma del soluto y de la viscosidad y temperatura del solvente.

Definición

Ley de Fick

Ley físico-química que describe el comportamiento de difusión de partículas o solutos como la sal o el azúcar en un líquido como el agua.

3.2. Productos vegetales fermentados

Actualmente la salmuera se emplea como pretratamiento a la fermentación de los productos vegetales, ya que cuando se añade NaCl a los vegetales se produce una fermentación natural por las bacterias lácticas que se encuentran en el alimento de forma natural o artificial, produciendo ácido láctico a partir de los azúcares, que acidifica el medio e inhibe el crecimiento microbiano patógeno y de alteración. Llegando a la definición de encurtido.

Definición

Encurtido

Producto preparado de frutas, legumbres y/u hortalizas conservadas en alto grado de acidez, obtenida por fermentación láctica de sus azúcares o por adición de ácido comercial como el ácido acético.

Por lo tanto se puede decir que los encurtidos son alimentos salados fermentados/acidificados cuyo tratamiento de conservación consiste en la combinación de salazón, para el control selectivo de los microorganismos, y la fermentación o acidificación, en cada caso, para estabilizar el alimento manteniendo sus características nutricionales y sensoriales su forma prolongada. Se pueden clasificar según su forma de preparación en:

1. Encurtidos fermentados, que son elaborados y conservados mediante la fermentación del azúcar natural de los vegetales tras su procesado en salmuera al 10% de NaCl que debe mantenerse constante. Este proceso confiere al producto unas características especiales de textura, sabor y color. En este grupo destacan el chucrut o sauerkraut (col fermentada) y las aceitunas de mesa, cuya variedad y presentación cada vez es más amplia.
2. Encurtidos no fermentados, que se adicionan directamente el vinagre a las hortalizas. Pertenecen a este grupo los encurtidos o pickles como los pepinillos, las banderillas, zanahorias o las cebollitas.
3. Encurtidos en vinagre caliente y envasados en aceite: es más empleado para las alcachofas, berenjenas o champiñones.

Actividades

7. Tras un paseo por el supermercado indique tres productos encurtidos por fermentación láctica y otros tres encurtidos con adición de ácido acético (vinagre). Puede guiarse por los ingredientes indicados en el etiquetado.

8. Busque en el diccionario de la Real Academia Española de la Lengua el significado de encurtido y compárela con la definición dada en el manual. ¿A qué cree que se deben las diferencias encontradas?

9. Elabore un diagrama sobre las fases que sufre un alimento como el pepinillo tras introducirlo en salmuera.

3.3. Encurtidos no fermentados

En los encurtidos sin fermentar, el tratamiento de conservación consiste en la adición directa de ácido, preferentemente acético (vinagre), a las hortalizas que previamente han sido sometidas a blanqueado o escaldado.

El tratamiento de conservación de este encurtido se debe a que la disminución de Aw por acción de la adición de sal y a la disminución del pH del medio (acidez) por adicionar vinagre, provocando un aumento de moléculas no disociadas que inhiben el crecimiento de la mayoría de las bacterias no deseables, actuando el ácido acético como bacterioestático. La adición de vinagre se combina con otros procedimientos de conservación como el tratamiento térmico de pasterización, ya que por debajo de pH 3,5 siguen creciendo los mohos, las levaduras y el Alicyclobacillus como se puede ver en el gráfico 1, aunque el acético es el mayor responsable del aumento de la vida útil del alimento además de proporcionarle un sabor característico.

Valores de pH para la supervivencia de los microorganismos más importantes en la industria alimentaria

El proceso de elaboración de los encurtidos en vinagre es independiente del vegetal a encurtir, por lo que seguidamente se describen las operaciones que constituyen el proceso de elaboración y conservación de las cebollitas en vinagre para facilitar el aprendizaje.

1. Las cebollitas se descoronan, se cortan las raíces y se eliminan las cubiertas más externas dañadas o secas.
2. Se seleccionan y calibran, retirando las de mala calidad, dañadas y las de tamaños extremos que no cumplan la norma propia de la empresa.
3. Se lavan con agua, la importancia de este paso reside en que debe retirarse toda la suciedad, hojas y vegetales dañados ya que pueden alterar el pH del medio.
4. Se envasan en frasco de forma que quepa el mayor número posible en cada envase, por lo que este proceso suele ser manual. Preferentemente se emplean envases de vidrio ya que son impermeables al agua, olores o gases, es inerte, no transmite sustancias indeseadas al producto, permite tratamiento térmicos, resisten la corrosión ácida y al ser tranparentes ensalzan el contenido haciéndolo más apetecible a la vista. El envase previamente a su llenado debe ser lavado con agua y sosa, enjuagado y secado en una lavadora de frascos dispuesta para dicho uso.
5. Se adiciona vinagre puro al 5% de acidez con sal al 2% en el vinagre, este puede ser rojo o blanco de vino o aromatizado. Se añade caliente mediante una dosificadora volumétrica, que permite regular automáticamente el volumen a dosificar.
6. Se precalienta el envase lleno hasta que el interior de las cebollitas llegue a 85 ºC consiguiendo que el alimento llegue a un pH menor de 3,5.
7. Cuando se consigan los 85 ºC se cierra el envase herméticamente, al que previamente se le ha retirado el aire del espacio de cabeza reservado, produciéndose un vacío parcial gracias a la temperatura alcanzada, para evitar que estalle el envase en el tratamiento térmico posterior.
8. Se procede a su pasteurización, ya que al someter el alimento a una reducción de pH que inhibe el crecimiento bacteriano basta con un tratamiento térmico suave como la pasteurización para inhibir también el crecimiento de los hongos. El producto envasado se pasa por un túnel de pasteurizado que posee duchas de agua caliente a la entrada y fría a la salida para evitar un cambio térmico brusco y sobrepresiones en los envases. Se somete a 70-85 ºC durante 10-20 minutos según el producto y la acidez conseguida.
9. Se enfrían progresivamente los envases hasta los 38 ºC para que el calor residual seque el producto envasado y se completa su secado al pasar por los túneles de secado, para prevenir una posible recontaminación y corrosión del envase y facilitar la impresión del etiquetado.
10. Por último es etiquetado por una etiquetadora lineal automática autoadhesiva, embalado y almacenado hasta su distribución.

El proceso de elaboración se puede resumir en el siguiente diagrama de flujo para facilitar su comprensión.

Diagrama de flujo del proceso de elaboración de encurtidos sin fermentar

Aplicación práctica

Ha sido contratado por una empresa de encurtidos y va a trabajar en la sección de hortalizas mixtas en vinagre, indique las operaciones de elaboración y conservación. Puede apoyarse en el procesado de las cebollitas visto anteriormente.

1. Las materias primas pueden ser zanahoria, pepinillos, pimentón y coliflor (aunque pueden usarse otras muchas), son seleccionadas y peladas, suele ser un proceso automático.
2. Se lavan con abundante agua fresca para retirar toda la suciedad y residuos del pelado.
3. Se pueden cortar a rodajas en cubos pequeños o en tiras de 0,5 de ancho y 4 cm de largo aproximadamente. Paso opcional.
4. Se someten a un escaldado de tiempo variable para cada tipo de verdura:
   1. Zanahoria - 5 minutos
   2. Pimentón - 2 minutos
   3. Coliflor - 1 minuto
   4. Pepinillo - 3 minutos
5. Se llena el envase con las hortalizas, que se disponen según estipule la empresa, normalmente por color.
6. Se completa el envase con vinagre aromatizado caliente con 5% de acidez acética y sal al 2% en el vinagre.
7. Se precalienta el envase lleno hasta 85 ºC consiguiendo que el alimento llegue a un pH menor de 3,5.
8. Cuando se consigan los 85 ºC se cierra el envase herméticamente.
9. Se procede a su pasteurización.
10. Se enfrían progresivamente los envases hasta los 38 ºC para que el calor residual seque el producto envasado y se completa su secado con aire forzado.
11. Por último es etiquetado, embalado y almacenado hasta su distribución.

Estas operaciones pueden resumirse en el siguiente diagrama de flujo.

3.4. Productos vegetales fermentados

Se ha visto que dentro de los encurtidos, la mayoría son fermentados, que se diferencia de los no fermentados en que han sido elaborados y conservados mediante la fermentación láctica del azúcar natural de los vegetales tras un procesado en salmuera al 10% de NaCl. Confiriéndole al producto las características específicas de textura crujiente, sabor ácido al inicio y color vivo propio de los encurtidos.

Como ya se ha indicado, los métodos de conservación basados en la fermentación se fundamentan en que microorganismos propios del alimento o inoculados se crean, a partir de hidratos de carbono, otros compuestos responsables de las características organolépticas, dietéticas y nutricionales de alimento fermentado y un medio ácido o alcohólico desfavorable para otros microorganismos patógenos y causantes de la putrefacción.

Definición

Fermentación

Es un proceso de transformación enzimática en anaerobiosis total o parcial de los hidratos de carbono en otros compuestos.

La fermentación como sistema de elaboración y conservación de alimentos tiene las ventajas de emplear rangos de pH y temperatura que no alteran las características organolépticas y nutricionales del producto, sino que además prolongan la vida útil del alimento y genera una textura y flavor característicos y únicos al no poder ser obtenidos por otro procedimiento. Al mismo tiempo, es un proceso de bajo coste al necesitar una tecnología sencilla y con poco consumo energético.

Tipos de fermentación

Existen múltiples tipos de fermentación útiles para la industria alimentaria, según los microorganismos responsables de la fermentación se pueden clasificar en las siguientes.

Fermentaciones realizadas por levaduras

1. Fermentación alcohólica, se produce alcohol etílico y anhídrido carbónico a partir de hexosa gracias al Saccharomyces cerevisiae. Es la fermentación que se emplea en la producción de bebidas alcohólicas como el vino, la cerveza, la sidra y las bebidas destiladas.

1. Fermentación maloalcohólica, se obtiene alcohol a partir de ácido málico. Es realizada por levaduras como Schizosaccharomyces, pero su desarrollo es lento y aunque también se produce en la elaboración del vino su importancia es menor que la anterior.

Fermentaciones realizadas por bacterias

1. Fermentación acética, la bacteria aerobia Acetobacter oxida el etanol para dar el ácido acético. Es el proceso utilizado para la obtención de vinagre y además es la reacción causante de la alteración del vino conocida como picado acético.

1. Fermentación láctica, se produce ácido láctico a partir de glucosa. Esta fermentación es ampliamente empleada en la industria alimentaria para la producción y conservación de alimentos tan diversos como el queso, el yogur, la mantequilla, productos cárnicos y vegetales. En este manual se tratarán los productos vegetales.

1. Fermentación maloláctica, el ácido málico es transformado en ácido láctico por la acción de las enzimas málica, málicodeshidrogenasa y maloláctica. Se da en la producción de vino tinto y de sidra.

1. Fermentación propiónica, es producida por las bacterias Propiono-bacterium que genera dióxido de carbono, ácido propiónico o ácido acético a partir del ácido láctico. Se emplea para la producción de quesos con ojos como el emmental.

Nota

Existen miles de tipos de fermentaciones, por ejemplo la fermentación butírica y la ácido- mixta, ambas indeseables en la industria alimentaria al generar olores y sabores desagradables.

A continuación se estudiarán las fermentaciones más utilizadas en la industria alimentaria, la fermentación alcohólica y maloláctica que se emplea para la elaboración de bebidas alcohólicas fermentadas como el vino o la sidra y la fermentación láctica que se emplea en la elaboración de encurtidos.

4. Fermentación maloláctica

Esta reacción de fermentación es producida por los hongos heterolácticos de los géneros Pediococcus y Leuconostoc presenten en la piel de la uva, en el sarmiento y/o en las barricas de roble, y transforman el ácido málico en ácido láctico y dióxido de carbono por la acción de las enzimas málica, málicodeshidrogenasa y maloláctica.

Se emplea como segunda fermentación en la producción de vino tinto y de sidra para reducir la acidez provocada por los ácidos del fruto como el ácido málico y conseguir un sabor con más acabado, afrutado, afinado, suave y sedoso al paladar, propio del láctico, que es un ácido más débil.

Durante esta segunda fermentación o maduración que suele realizarse en los tanques de fermentación en anaerobiosis, se debe controlar la temperatura que se debe mantener a 18-20 ºC, aunque no suele necesitarse refrigeración ya que la fermentación maloláctica no genera calor, controlar el pH que debe mantenerse en 4 puntos y vigilar la evolución del ácido málico a ácido láctico mediante cromatografía.

5. Fermentación láctica

La fermentación láctica es un proceso bioquímico de degradación de la glucosa en ácido láctico principalmente, pero se pueden distinguir dos tipos según los productos finales obtenidos. Si el único producto final que se produce es el ácido láctico se denomina homofermentanción láctica o fermentación homoláctica, pero si además de ácido láctico se produce etanol, dióxido de carbono y acetato se denomina fermentación heteroláctica o heterofermentación láctica.

Sabía que...

Esta fermentación recibe su nombre por la variedad de productos que se generan.

Fermentación homoláctica

Esta fermentación es producida por Streptococcus spp., Pediococcus spp. y determinadas cepas de Lactobacillus como el L. mesenteroides, L. brevis y L. plantarum, que producen el ácido láctico a partir del piruvato por catabolismo de la glucosa siguiendo la vía glucolítica clásica.

Esta es la fermentación deseable para la producción de encurtidos y otros productos como el yogur en la industria alimentaria. Por lo que cuando se hable de fermentación láctica en encurtidos se hace referencia a la homoláctica.

Fermentación heteroláctica

Esta fermentación es producida por Leuconostoc spp. y determinadas cepas de lactobacillus como el L. acidophilus. Mediante el catabolismo de bajo rendimiento de la glucosa por la ruta de las pentosas se obtiene ácido láctico, etanol y dióxido de carbono e incluso a veces acetato.

Esta fermentación puede ser deseable para la obtención de determinados productos como el kéfir, pero es indeseable en otros muchos como el vino ya que produce la alteración fermentativa conocida como picado láctico.

Independientemente de si la fermentación es homo o heteroláctica, el encurtido no solo debe su conservación a la acción inhibidora de ácido láctico y al descenso de pH que genera en el medio, sino que las bacterias lácticas producen además otras sustancias inhibidoras del crecimiento de patógenos y alterantes, que juega un papel inhibitorio importante aunque se produzcan en menor cantidad que el ácido láctico.

Actividades

10. Complete la siguiente tabla con las diferentes fermentaciones estudiadas.

11. Amplíe información sobre la fermentación acética con otras fuentes bibliográficas.

12. Elabore un diagrama de flujo con las fases de elaboración del vino tinto e indicando los parámetros que se deben controlar.

5.1. Proceso de fermentación

El proceso natural de la fermentación que sigue el desarrollo de la microbiota láctica del alimento posee cuatro fases:

1. 1ª Fase o de iniciación: se desarrollan todas las bacterias del alimento que compiten por el predominio: enterobacterias, bacterias aerobias formadoras de esporas y bacterias lácticas entre otras bacterias, comenzando la acidificación del medio por la acción de las bacterias lácticas, que provoca la inhibición progresiva de las bacterias gram negativas y esporulantes. Por ello, la rapidez con que las bacterias ácido lácticas se establecen es lo más importante en esta fase, factor que se ve facilitado por la alta concentración de sal de la salmuera.
2. 2ª Fase o fermentación primaria: se desarrolla la microbiota láctica y a veces levaduras. El crecimiento exponencial de las bacterias lácticas se detiene por el agotamiento de los sacáridos del medio (sustrato) o por inhibición de las bacterias lácticas por un pH demasiado ácido, las diferentes especies lácticas se van sucediendo a lo largo de la fermentación en orden creciente de la acidez del medio, primero crece la Leuconostoc mesenteroides hasta los 5,4-5,7 de pH, después el Lactobacillus brevis y el pediococcus pentosaceus y por último cuando hay más acidez el Lactobacillus plantarum que detiene su crecimiento cuando hay 4,6-4,8 valores de pH.
3. 3ª Fase o fermentación secundaria: al quedar las bacterias lácticas inhibidas por el exceso de acidez crecen las levaduras acidotolerantes que originan gases indeseados a partir de los azúcares residuales. Por lo que el pH de la fermentación debe regularse mediante un sistema tampón para evitar llegar a esta 3ª fase indeseable en la industria alimentaria, siendo la capacidad amortiguadora y el contenido de carbohidratos fermentables los factores importantes que determinan la magnitud de la fermentación de las bacterias lácticas y la evolución a fases no deseables.
4. 4ª Fase o postfermentación: se produce cuando la salmuera sin azúcares residuales queda expuesta al oxígeno ambiental y se contamina por levaduras y mohos que producen reacciones de oxidación en la superficie de la salmuera. En aquellos tanques de fermentación que han sido cubiertos apropiadamente, no se observa el crecimiento de microorganismos alterantes, de ahí la importancia de lograr y mantener condiciones anaerobias y evitar la exposición a la luz solar para el buen desarrollo del proceso.

Recuerde

El Leuconostoc mesenteroides degrada la glucosa por vía heterofermentativa produciendo CO₂, ácido láctico, manitol, etanol, etc.

5.2. Factores de control en el proceso de fermentación

Como se ha visto las fases deseables para la industria alimentaria de encurtidos son las dos primeras, debiéndose evitar durante el proceso de elaboración que la fermentación evolucione a las siguientes fases, controlando durante el proceso de fermentación los principales factores determinantes y condicionantes:

1. Concentración inicial de la microbiota láctica, como ya se ha visto para el proceso óptimo de fermentación se necesitan las especies lácticas mencionadas, ya que cada una de ellas va a ser un eslabón de la cadena para que el proceso evolucione.
2. Presencia de otros microorganismos competidores, se debe reducir todo lo posible la concentración de otros microorganismos no lácticos competidores mediante el lavado y cepillado de los vegetales y el baño de salmuera, para favorecer el crecimiento rápido de las bacterias lácticas.
3. Disponibilidad de sustrato para las bacterias lácticas, en concreto hidratos de carbono como la glucosa y otros nutrientes específicos para cada especie láctica como el manitol sintetizado por Leuconostoc mesenteroides y que el Lactobacillus plantarum emplea como sustrato para producir ácido láctico. Muchas industrias adicionan azúcar al medio para favorecer la fermentación láctica.
4. Contenido en agua y pH inicial del sustrato, son dos condicionantes que se suelen modificar para favorecer la fermentación, se crea un pH ácido adecuado para las bacterias lácticas y la materia prima, los vegetales, deben ser frescos y de calidad.
5. Temperatura de incubación, se deben crear las condiciones óptimas para el desarrollo láctico y conseguir unos encurtidos de calidad. Además la duración de la fermentación depende de la temperatura establecida y cada especie láctica tiene una temperatura óptima de incubación según el tipo de sustrato que se emplee. Por ejemplo, la temperatura más favorable para el desarrollo del lactobacilus que intervienen en la fermentación de la col es de 18 ºC.
   En la temperatura óptima, entre 15-20 ºC, se garantiza sobre todo una rápida propagación de la acidez por toda la materia prima y con esto una reducción del tiempo de fermentación. Las fermentaciones son reacciones exotérmicas, es decir, generan calor por lo que la temperatura es un factor importante que debe regularse durante todo el proceso. De hecho si la temperatura es alta se puede frenar el crecimiento de las bacterias lácticas deseables reduciéndose la proporción de ácidez necesaria para la conservación del producto, ya que el pH no es lo suficientemente ácido para inhibir los microorganismos indeseables, además estas altas temperaturas favorecen el ablandamiento de las verduras por proceso autolítico y enzimático y por la producción de sustancias mucilaginosas, y también se acelera la destrucción de compuestos organolépticos y nutricionales de la materia prima como el ácido ascórbico en las coles fermentadas.
6. Concentración de NaCl, siendo la única sal utilizada en la fermentación, debido a que otras sales pueden ser tóxicas o amargas. Se emplea normalmente una salmuera al 2-6% (p/p), cantidad exacta depende del tipo de vegetal. Por ejemplo, la zanahoria.
   Nota: la zanahoria, cebolla, coliflor entre otras, resisten salmueras fuertes (10,5 al 15% de sal), aunque a estas concentraciones de sal no ocurre ningún deterioro por microorganismos, ni tampoco ocurre fermentación láctica. Por lo que se emplea en la salazón ya que la preservación se debe fundamentalmente al alto contenido de sal.
   Estas altas concentraciones de sal inhiben la proliferación de microorganismos putrefactivos y patogénicos. En concreto:
   1. El crecimiento de la Salmonella se previene por concentraciones de 6% de NaCl.
   2. El Clostridium botulinum se inhiben por 10–12% sal.
   3. El Staphylococcus aureus es capaz de resistir una concentración superior al 15% en algunos casos hasta un 20%, pero el 5% es la concentración de sal más alta a la cual puede formar la toxina causante de su patogenicidad.
   Se debe tener presente que una concentración de sal por encima de 8% para pepinos y aceitunas, y mayor de 2,5% para repollo o la col, puede retardar una fermentación láctica deseable y por otra parte, concentraciones muy bajas de sal, permite el reblandecimiento de los vegetales encurtidos por las enzimas pectinolíticas, además de inhibir insuficientemente el crecimiento de los microorganismos no deseables competidores de la microbiota láctica. El L. mesenteroides en concreto necesita unas condiciones de incubación de temperatura ambiente, 48-260 horas y 2,5-6% de sal.
7. Ausencia de oxígeno, las bacterias lácticas son microorganismos anaerobios facultativos, es decir, que pueden desarrollarse tanto en presencia como en ausencia de oxígeno. Pero durante la fermentación se elimina el oxígeno y se evita la entrada de nuevo, ya que la fermentación láctica deseada (recuérdese la fase 1ª y 2ª) solo se produce en ausencia de aire, ya que en presencia de oxígeno crecen mohos y levaduras acidorresistentes, que solo son convenientes en cantidad limitada en la primera fase de la fermentación, adquierendo grandes concentraciones debido a su intenso metabolismo aerobio que degrada en poco tiempo cantidades relativamente grandes de hidratos de carbono que serán necesarios para la formación de ácido láctico. Además ciertas levaduras y mohos consumen el ácido láctico, provocando la elevación del pH y la aparición de bacterias proteolíticas que pueden causar alteraciones en el producto fermentado.
   En la industria alimentaria para evitar la presencia de oxígeno, se cierra herméticamente el tanque de fermentación y se evita que las cimas o parte superior de las verduras en fermentación sobresalgan del borde del tanque, es decir, se procura que estén bien sumergidas en la salmuera.

6. Fermentación alcohólica

La fermentación alcohólica es un proceso bioquímico exotérmico de degradación de azúcares como la hexosa en etanol y anhídrido carbónico, realizado por distintas especies de levaduras, aunque en la elaboración de bebidas se emplean géneros resistentes a alta concentración de alcohol y de anhídrido sulfuroso, como el Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces rosei, S. bayanus y S. ludwigi, que son levaduras que se encuentran de forma natural adheridas en la piel de la uva.

Nota

Las levaduras también producen compuestos saborizantes y aromatizantes, como alcoholes, ésteres, aldehídos o cetonas.

La fermentación alcohólica es la fase principal en la elaboración y conservación del vino y la sidra: tras la extracción del mosto, se quema azufre para que el anhídrido sulfuroso formado evite su oxidación, se conserve durante la fermentación al permitir el desarrollo solo de las levaduras alcohólicas y controle la fermentación. Durante este proceso en los tanques se debe controlar el crecimiento de las levaduras, la producción de alcohol, CO₂, de otros compuestos y la generación de calor. Siendo los parámetros a controlar: el aire, se debe realizar la fermentación en oxigenación determinada según los aromas que se quiera conseguir en el vino y en el caso de la sidra las condiciones son de anaerobiosis, la temperatura que se mantiene mediante refrigeración a 20 ºC en el caso del vino tinto y a 12-18 ºC en el vino blanco, el sustrato en concreto la concentración de azúcares del mosto en fermentación, según se quiera un vino seco, abocado, semidulce o dulce con concentraciones diferentes de azúcares reductores, la fermentación se detendrá sola al acabarse el sustrato, como en el vino seco o se tendrá que detener mediante una subida o bajada de la temperatura para que el azúcar no se consuma del todo y conseguir un vino más dulce.

7. Elaboración de encurtidos fermentados

Para comprender que la salazón húmeda y la fermentación láctica son tratamientos de conservación además de los pasos elementales de la elaboración del encurtido se debe estudiar el proceso de elaboración de estos. En este manual se va a emplear como ejemplo estrella del encurtido, la aceituna de mesa debido a sus particularidades de elaboración y a que en España el sector de la aceituna de mesa es el encurtido que más se produce y que más se exporta.

La elaboración de aceituna de mesa, independientemente de la variedad de aceituna que se emplee y productos que se quiera obtener, sigue este diagrama de flujo.

1. Recepción y selección: la aceituna de mesa se recoge antes de que esté completamente madura y se selecciona la aceituna sana, sin daños en la piel y son calibradas, seleccionadas según el tamaño y según su madurez para que los tratamientos de cocido y fermentación sean lo más homogéneos posible.
2. Cocido o aderezo: tras unos días de reposo, las aceitunas se introducen en una solución de hidróxido sódico para hidrolizar la oleuropeína, glucósido causante del amargor en este fruto a medida que la sosa va penetrando en la pulpa y para favorecer el posterior fermentado. El tratamiento finaliza cuando la sosa alcance los 2/3 de la distancia de la pulpa al hueso, por lo que a partir de las 6 horas de cocido, debe muestrearse para controlar la penetración de la sosa. Los factores a controlar en esta fase son la temperatura, la duración del tratamiento y la concentración de sosa, que suele ser de 1-2% y dependerá de la temperatura, duración del tratamiento y variedad de aceituna empleada, suele durar de 4-12 horas.

Sabía que...

La concentración de sosa también se puede medir en grados Baumé simbolizados por ºB o ºBé, siendo 10% de NaCl 10 ºB.

3. Lavados: las aceitunas son lavadas varias veces con agua para retirar la mayor cantidad de solución alcalina que lo cubre y penetró en el fruto. Se suele realizar un solo lavado de 12-15 horas, para evitar la pérdida de azúcares fermentables y otros compuestos nutricionales hidrosolubles y reducir los vertidos.

4. Salmuera: se emplea una salmuera compuesta por una disolución de NaCl al 4-10% en agua potable a la que se puede adicionar sustancias aromatizadas autorizadas, especias o plantas, debiendo estar libre de olores y sabores anormales y partículas extrañas. Los vegetales se sumergen en salmuera para inhibir los microorganismos patógenos y causantes de la putrefacción y favorecer un medio adecuado para el desarrollo de las bacterias lácticas. Los frutos permanecerán en salmuera durante todo el proceso de fermentación. La concentración de la salmuera dependerá del tipo de vegetal, en el caso de la aceituna de mesa suele ser un 4-10% de NaCl, concentración que se equilibrará a 5-6% con la materia prima a los pocos días, dependiendo de la variedad del fruto debido a sus diferentes características de textura y grado de amargor.

5. Fermentación: se realiza en los tanques de fermentación que son similares para todo tipo de fermentaciones y como se puede ver en la imagen van a permitir controlar y regular los parámetros más importantes, como temperatura, pH, concentración de sal, oxígeno y grado de agitación forma automática incluso.
La duración de la fermentación suele ser entre 6-10 meses, durante la cual se producen las siguientes fases:

Tanque de fermentación genérico con parámetros generales de control

1. Las primeras dos semanas el pH es cercano a 6 ya que en los primeros días el pH ha sido mayor de 10 debido a la sosa que va saliendo de la pulpa. La microbiota existente en el fruto, Gram positivo y esporulados, se desarrolla al mismo tiempo que las bacterias lácticas cocáceas, el Leuconostoc mesenteroides, Pediococcus y Enterococcus. Para regular su desarrollo se desciende el pH pasando una corriente de CO₂ a las 24 horas o añadiendo ácido acético o láctico y se limpian los fondos que se van formando.
2. Comienza la segunda fase cuando la acidificación de la salmuera favorece el crecimiento de los lactobacilos, principalmente del Lactobacillus plantarum, L. brevis y L. delbrueckii en detrimento del resto de cocos lácticos y microorganismos indeseables. Esta fase dura 2-3 semanas y finaliza cuando el pH llega a 4,5.
3. En la última fase hay un predominio de lactobacilos que frenan su crecimiento y producción de ácido láctico al consumir todos los azúcares del fruto, llegando el pH alrededor de 4 unidades.

Para frenar la fermentación láctica se vuelve a adicionar sal hasta 8,5-9,5% que evita el desarrollo de las levaduras acidorresistentes y Propionibacterium que consumirían el ácido láctico provocando un incremento del pH y formación de ácido acético y propiónico.

Recuerde

En este momento se frena la fermentación para evitar pasar a la fermentación secundaria donde se comienza a alterar el producto.

Tras la fermentación, para que la conservación sea duradera se deben mantener como valores de equilibrio: el pH: 3,8 a 4; acidez libre: 0,4 a 0,7% y la concentración de sal mayor de 6%.

Durante la fermentación y la conservación en granel se vigilarán las bocas de los recipientes para retirar periódicamente el velo de las levaduras que se vayan formando, se agitará suavemente la salmuera de forma semicontinua para evitar la estratificación especialmente en la 1ª fase de fermentación, se extraerá el CO₂ formado por las bacterias heterofermentativas evitando la entrada de O₂ y se rellenará la salmuera que se vaya agotando.

Los parámetros que se deben controlar en la fermentación son:

1. El pH, que se debe descender al inicio como ya se ha indicado y para ello se puede adicionar un cultivo starter de bacterias lácticas, salmuera madre de otros fermentadores más avanzados para reducir rápidamente el pH e inhibir antes los otros microorganismos. También se puede adicionar sustrato fermentable como azúcares para completar la fermentación y asegurar un adecuado pH.
2. La temperatura que se debe mantener constante a 15-25 ºC mínimo el primer mes.
3. La ausencia de oxígeno, se elimina el aire, creando un medio salino y anaerobio donde pueden ir creciendo las diversas especies lácticas.
4. La concentración de sal que debe mantenerse entre el 10-17% para favorecer la adecuada fermentación.

6. Tras la fermentación las aceitunas son clasificadas en las categorías Extra, Primera y Segunda, según su tamaño y el porcentaje de defectos, como estipula la Reglamentación Técnico Sanitaria. Al mismo tiempo se ajustan los valores de acidez y sal de las diferentes salmueras realizadas mediante la mezcla de las diversas salmueras finalizadas y la adición de ácido o sal según se necesite para que las aceitunas envasadas tengan un nivel de acidez de 0,5-0,7% y 5-7% de sal, permitiendo conseguir un producto homogéneo en tamaño, características organolépticas y nivel de acidez y sal suficientemente elevados para garantizar una conservación segura. La salmuera que se emplee como líquido de gobierno debe ser transparente con una concentración mínima de NaCl entre 5-6% y un límite máximo de pH de 4.

7. Envasado al vacío y etiquetado: se pueden emplear diversos materiales como ya se ha indicado otra veces, vidrio, plástico, metal u hojalata recubiertos con barnices epoxifenólicos.

8. Debido a que los consumidores tienden a demandar un producto con niveles más bajos de acidez y de sal, para asegurar la conservación del producto, la fermentación se combina con otros métodos de conservación como la adición de conservantes químicos como los antifermentos permitidos: ácido sórbico, benzoico y sus sales de sodio y potasio o el empleo de atmósfera protectora, vacío, refrigeración o tratamientos térmicos como la esterilización o la pasteurización, siendo este último el más empleado actualmente.

Actividades

13. Busque en el comercio otros encurtidos y compare sus procesos de elaboración con el que se ha visto.

14. Elabore un mapa conceptual con los microorganismos implicados en las distintas fases de la fermentación.

7.1. Posibles alteraciones en el proceso de fermentación

Las alteraciones que puede sufrir un alimento en el proceso de elaboración del encurtido pueden provocar pérdidas organolépticas, nutricionales y sobre todo alteración de la vida útil, causadas por incumplir los parámetros que se ha estudiando anteriormente, según la fase del proceso en que se producen destacan:

En el cocido, falta o exceso de duración:

1. Manchas pardas en la superficie del fruto.
2. Rotura y desprendimiento de la piel y pulpa blanda por exceso de cocido.
3. Aceitunas amargas y mal fermentadas, con pulpa violeta y piel parda por falta de cocido.
4. Ampollas por exceso de temperatura.

En el lavado:

1. Si se realiza un lavado enérgico, las aceitunas no alcanzan un alto grado de acidez en la fermentación, ya que pierden muchos azúcares fermentables. Se corrige añadiendo sustrato fermentable (azúcares) y/o salmuera madre de otro fermentador.
2. Si el lavado es muy corto, se produce un exceso de amargor y un pH básico. Que debe corregirse sustituyendo la salmuera madre por una salmuera nueva.

En la salmuera:

1. Si la concentración de sal es elevada se produce una salida excesiva de jugo por la mayor diferencia de presión osmótica, que causa un arrugado permanente del fruto y la consecuente alteración de la velocidad de fermentación.
2. Si la concentración de sal es muy baja, no se inhibe el crecimiento de los microorganismos patógenos y alterantes, dificultando la fermentación y favoreciendo la putrefacción.

En la fermentación, se producen distintos tipos de alteraciones provocadas por el desarrollo inadecuado de los microorganismos lácticos.

1. Anillado o alambrado, se forman hendiduras y ampollas en la piel y ojos (huecos) en la pulpa debido a la formación excesiva de CO₂ por bacilos gram negativos tipo Aerobacter que se han desarrollado en la primera fase de la fermentación por una temperatura inadecuada o porque la variedad, madurez o integridad del fruto predispone al desarrollo de estas bacterias. Se suele dar en las aceitunas y en los pepinillos. Para prevenirlo se debe reducir la contaminación del fruto, disminuir rápidamente el pH, controlar la calidad del agua y la higiene o añadir benzoato sódico.

Aceitunas con alambrado

1. Alteración butírica y pútrica, se forman olores y sabores a descomposición, al desarrollarse distintas especies de Clostridium durante la 1ª y 2ª fase de fermentación, debido a malas prácticas de higiene, altas temperaturas, descenso lento del pH o por baja concentración de sal. Se evita mediante la reducción de la contaminación del agua y de los utensilios, la retirada periódica de los fondos alcalinos, el descenso rápido del pH y una concentración de NaCl por debajo del 5%.
2. Zapatería, se forman olores y sabores alterados producidos por el crecimiento de bacterias propiónicas y Clostridium al finalizar la fermentación debido a la contaminación del producto, aumento de temperatura durante el almacenamiento o por un pH final superior al 4,2. Se previene mediante la reducción de la contaminación del agua y de los utensilios, evitando la formación de velo superficial y subiendo el NaCl a 8,5-9% para estabilizar el pH final menor o igual a 4,2 durante la conservación.

En el siguiente cuadro se pueden ver otras alteraciones más frecuentes:

Para corregir estas alteraciones se deben calentar las salmueras a 20-25 ºC, disminuir la temperatura de conservación, aumentar la concentración de sal, bajar el pH de la fermentación mediante la adición de ácidos y/o inocular bacterias lácticas o salmuera madre de otros fermentadores.

Aplicación práctica

El departamento de calidad de la empresa de pepinos en encurtido “Brassica S. L.” crea la necesidad de mejorar el procedimiento y su control, ¿sobre qué parámetros se debe actuar? Indique al menos tres distintos.

SOLUCIÓN

Las mejoras que se pueden realizar en el encurtido de pepinillos pueden ser:

1. Selección de las bacterias lácticas, que van a permitir conseguir una homogenización en la calidad organoléptica y nutricional de los pepinos fermentados. Reduciendo los riesgos que entraña la fermentación natural.
2. Mejora en las condiciones de fermentación como acelerar la adquisición de pH ácido, adición de sustrato fermentable por bacterias lácticas, adición de sistema tampón o mejora de anaerobiosis.
3. Mayor calidad inicial de las hortalizas: lavado más cuidadoso o empleo de irradiación para reducir la microbiota inicial no deseable que enlentece la primera fase de la fermentación.
4. Reducción de la contaminación: buenas prácticas de higiene.

7.2. Elaboración de otros encurtidos fermentados

Como se ha indicado anteriormente y como se puede ver en el mercado, la variedad de encurtidos que existen es muy amplia, tras la aceituna de mesa, los encurtidos más vendidos en España son los pepinillos, las banderillas, las berenjenas, guindillas, cebollitas y alcaparras, mientras que a nivel mundial el primer puesto lo ocupa el choucrout o col fermentada seguida de los pepinillos, estos encurtidos siguen el mismo proceso de elaboración y conservación, algo distinto al de la aceituna de mesa, por lo que es necesario estudiarlo también, el diagrama de flujo que sigue el proceso de elaboración de los encurtidos (en general) es el siguiente:

De forma resumida, los pasos de la elaboración y conservación del choucrout y los pepinillos son los siguientes:

1. Se seleccionan y calibran las verduras, retirando las de mala calidad, dañadas y las de tamaños extremos que no cumplan la norma propia de la empresa.
2. Se lavan con agua, en el caso de la col se cortan en tiras finas.
3. Se disponen en salmuera de 2,25-2,5% de sal en el caso de la col y de 8-10% en el caso de los pepinillos y a una temperatura de 18 ºC.
4. Se produce la fermentación igual que en la aceituna de mesa, se forma el flavor característico del choucrout gracias a las bacterias heterofermentativas como L. mesenteroides y la acidez gracias a las homofermentativas como L. plantarum.
5. Tras la fermentación puede permanecer almacenado hasta su envasado, reponiendo la salmuera por una fresca con la concentración de sal entre 15-20% y el 1% de ácido láctico.
6. Desalado, para que pueda ser consumido se elimina la sal de los encurtidos fermentados tras retirar la salmuera inicial mediante lavados con agitación en el tanque de fermentación o en otro tanque para dicho fin hasta que la concentración de sal sea del 2%.
7. Se realiza un lavado de agua corriente mediante duchas de baja presión en una cinta transportadora.
8. Tras su secado natural en la cinta de lavado, se envasan mediante una llenadora automática, preferentemente en envases de vidrio por sus ventajas de impermeabilidad y resistencia a tratamientos térmicos y se adiciona el líquido de gobierno a 85 ºC compuesto por mínimo 10% de sal y 0,3% de ácido láctico.
9. Se procede a su pasteurización, tras el cierre del bote. El producto envasado se pasa por un túnel de pasterizado que posee duchas de agua caliente a la entrada y fría a la salida para evitar un cambio térmico brusco y sobrepresiones en los envases.
10. Se enfrían progresivamente los envases hasta los 38 ºC para que el calor residual seque el producto envasado y se completa su secado al pasar por los túneles de secado.
11. Por último es etiquetado por una etiquetadora lineal automática autoadhesiva, embalado y almacenado hasta su distribución.

Aplicación práctica

Está trabajando en la empresa Brassica S. L. de elaboración de choucrout o col fermentada controlando el proceso de fermentación y se producen los siguientes lotes:

1. Lote A: Salmuera al 4% Temperatura 18 ºC Acidez 2%.
2. Lote B: Salmuera al 2,3 % Temperatura 28 ºC Acidez 1%.
3. Lote C: Salmuera al 2,25% Temperatura 18 ºC Acidez 1,3%.

Indique cuáles son los lotes defectuosos y cuáles no, qué parámetros ha tenido en cuenta y qué alteraciones se han podido producir en relación a cada parámetro modificado. Para ello tenga en cuenta los siguientes datos:

Según los estudios realizados por Pederson (1940) y el plan de APPCC de la empresa Brassica S. L. las condiciones ideales del choucrout son:

1. Concentración de NaCl al 2,25-2,5%.
2. Temperatura 18 ºC
3. Anaerobiosis
4. Ácido láctico 1,7-2,3 %

SOLUCIÓN

El lote A es defectuoso, porque su concentración de sal excede la establecida por la empresa, aunque la temperatura empleada es la adecuada y la acidez si esta indica en relación al ácido acético no se excede del porcentaje establecido. Este lote al exceder su concentración en sal puede no solo inhibir los microorganismos patógenos, sino que además inhibe el crecimiento de las bacterias lácticas.

El lote B es defectuoso, porque la temperatura en el tanque de fermentación es excesiva, aunque su concentración de sal y de ácido láctico es adecuada. Este lote al exceder su temperatura frena el crecimiento de las bacterias lácticas deseables reduciéndose la proporción de acidez necesaria para la conservación segura del producto, ya que el pH no es lo suficientemente ácido para inhibir los microorganismos indeseables, además se favorece el ablandamiento de las verduras por proceso autolítico y enzimático y por la producción de sustancias mucilaginosas, y se acelera la destrucción de compuestos organolépticos y nutricionales.

El lote C es apto, ya que cumple todos los parámetros establecidos de temperatura, acidez y concentración de sal.

8. Resumen

Los alimentos, como materia viva, están expuestos a los agentes del medio (agua, aire, luz, temperatura y microorganismos), sufriendo rápidamente alteraciones que les hacen perder sus propiedades. Para aumentar la calidad y la vida útil de estos, a lo largo de la historia, el hombre ha ido desarrollando diversas técnicas de conservación que cada vez se van perfeccionando más, uno de los procesos de conservación más antiguos es la salazón, consistente en la adición de grandes cantidades de sal al alimento para frenar el desarrollo de los microorganismos no deseados, al reducir su Aw. Al utilizar la salmuera o salazón húmeda, se crea un medio desfavorable para los microorganismos patógenos pero favorable para los microorganismos fermentadores que a partir de azúcares producen compuestos volátiles como el etanol y el anhídrido carbónico y compuestos ácidos como el ácido láctico o el ácido acético que acidifican el alimento reduciendo todavía más la posible contaminación microbiana no deseada y aportando el color, sabor y textura característico de los alimentos fermentados. La técnica de fermentación controlada es una de las técnicas de conservación más antigua, y sin embargo hoy día sigue empleándose y mejorándose, permitiendo elaborar muchos de los productos más consumidos y fabricados en España, como son la cerveza, el vino y las aceitunas de mesa.

Ejercicios de repaso y autoevaluación

1. Señale si las siguientes frases son verdaderas o falsas. Si es falsa ¿cómo sería correctamente?

1. La temperatura solo provoca pérdidas nutricionales en el alimento.
   1. Verdadero
   2. Falso

2. El biofilm por mala higiene en la industria es un factor de riesgo biológico.
   1. Verdadero
   2. Falso

3. La respiración climatérica se da en vegetales que sufren un aumento de la respiración tras ser cosechados, estimulados por el etileno.
   1. Verdadero
   2. Falso

4. El pardeamiento enzimático es la reacción de condensación de azúcares y proteínas que forman pigmentos pardos.
   1. Verdadero
   2. Falso

2. Indique el fundamento de las siguientes técnicas de conservación.

1. Refrigeración:

2. Esterilización:

3. Fermentación:

4. Atmósfera modifica:

3. Ponga ejemplos de alimentos tratados por los siguientes métodos de conservación.

1. Fermentación: _______________.
2. Conservantes artificiales: __________________.
3. Esterilización: ______________.
4. Curación: ________________.

4. Complete las siguientes frases.

1. Durante la salazón húmeda, el alimento pierde ______________________________________________________de su tejido.
2. La salmuera es una disolución ______________ con una ______ concentración en ______ que produce _____________________________________________________.
3. La salazón queda equilibrada cuando ________________________________________________________, es decir el alimento y la salmuera tienen ______________ presión osmóitca.

5. Relacione los siguientes parámetros en la salazón

1. Tamaño pequeño del grano de sal.
2. Grosor grande del vegetal
3. Temperatura baja de la salmuera
4. Concentración baja de sal.

1. Penetración lenta de sal.
2. Concentración alta de sal.
3. Penetración lenta de la sal.
4. Penetración insuficiente de sal.

6. Complete el siguiente cuadro.

7. Defina los siguientes conceptos.

1. Encurtido:

2. Fermentación:

3. Salmuera:

4. Fermentación maloláctica:

8. Complete la siguiente tabla.

9. Señale si las siguientes frases son verdaderas y falsas. Si es falsa ¿cómo sería correctamente?

1. La fermentación alcohólica es un proceso bioquímico endotérmico de degradación de proteínas en etanol y anhídrido carbónico.
   1. Verdadero
   2. Falso

2. En el proceso de fermentación del mosto para conseguir vino se debe controlar la concentración de azúcares, la temperatura y la concentración de oxígeno.
   1. Verdadero
   2. Falso

3. El ácido málico es un producto de la fermentación maloalcohólica
   1. Verdadero
   2. Falso

4. El ácido láctico es más acido que el ácido málico por eso se emplea en la conservación de alimentos.
   1. Verdadero
   2. Falso

10. ¿En qué se diferencian la fermentación heteroláctica y la homoláctica? ¿En qué se parecen?

11. Relacione las siguientes fases de fermentación.

1. Primera fase
2. Segunda fase
3. Fermentación secundaria
4. Postfermentación

1. Su pH es el más ácido conseguido
2. Se reproducen todas las bacterias
3. Se reproducen levaduras no deseables
4. Se agotan todos los azúcares

12. Complete las siguientes frases.

1. El __________ es el proceso de cocción para eliminar ___________________________ del fruto como en la aceituna o la altramuz.
2. Se introducen los frutos en salmuera ______________ durante _______ el proceso de fermentación para ________________ del alimento e ____________________ bacteriano y la ________________ mientras se va aumentando la producción de ___________________ gracias a las bacterias lácticas.
3. Al inicio de la fermentación crecen los ________________________________________________________ crecen los lactobacilos consiguiendo un pH __________________.

13. Relacione las siguientes alteraciones.

1. Anillado
2. Arrugado
3. Zapatería
4. Manchas blancas

1. Crecimiento de mohos y levaduras.
2. Salida excesiva de jugo por exceso de sal.
3. Desarrollo de Acetobacter.
4. Se previene mediante la reducción de contaminación.

14. ¿Cuál sería el diagrama de flujo general de encurtidos fermentados?