Historia de Los Cultivos Iniciadores
En el siglo XIX, el descubrimiento de los microorganismos y la clarificación de la química de la fermentación nos permitieron comprender los productos fermentados. Con el desarrollo de la tecnología, las posibilidades se han ampliado; se ha iniciado el viaje para alcanzar un método de producción de productos fermentados más saludable y estándar mediante el control de la producción espontánea.
Hoy en día, los alimentos fermentados como los productos lácteos, los productos cárnicos, los productos de cereales, los productos de frutas y verduras, las bebidas alcohólicas y los productos a base de soja son producidos por grandes empresas comerciales a nivel mundial utilizando la técnica de la fermentación.
En este contexto, los estudios de Louis Pasteur (1822-1895) hace unos 150 años se consideran un hito en la tecnología de los alimentos fermentados. Pasteur, quien dio su nombre al proceso de “pasteurización”, que es un proceso fundamental en la industria láctea, explicó que este cambio en los alimentos fermentados se produce debido a las actividades de los microorganismos y sentó las bases de la técnica de producción de cultivos iniciadores.
A la luz de estos estudios, en la década de 1860, investigadores como Storch, Weigman y Cohn utilizaron suero agrio y suero de leche para elaborar nueva mantequilla y queso y obtuvieron productos de mejor calidad.
En 1873, unos diez años después de los estudios de fermentación de Pasteur, Lister produjo el primer cultivo puro de bacterias de ácido láctico. En 1890, en Dinamarca, se estableció la primera empresa comercial con cultivos iniciadores para productos lácteos (Chr. Hansen).
En la década de 1950, debido al desarrollo de la técnica de liofilización, el uso de cultivos iniciadores se extendió a amplias geografías.
Definición, Características y Clasificación de Los Cultivos Iniciadores
Un cultivo iniciador es “una preparación microbiana que contiene un número muy elevado de células (como 1012 g-1) de una o más especies de microorganismos que se añaden a la materia prima para producir un alimento fermentado acelerando y dirigiendo el proceso de fermentación.”
La producción tradicional de alimentos fermentados se basa en la fermentación espontánea debido a la microflora natural presente en la materia prima. Por tanto, la calidad del producto final depende de la carga microbiana inicial y del espectro de la materia prima.
La adición directa de cultivos iniciadores seleccionados a las materias primas supuso un hito en el procesamiento de alimentos fermentados, lo que dio lugar a un alto grado de control sobre el proceso de fermentación y a la estandarización del producto final. Se han aislado con éxito cepas con propiedades fisiológicas y metabólicas adecuadas de sus hábitats naturales o productos fermentados.
Se estima que el mercado de cultivos iniciadores utilizados en la industria láctea en el mundo se encuentra en el nivel de $ 1,124 mil millones y alcanzará el nivel de $ 1,670 mil millones en 2027, principalmente dependiendo del desarrollo de Asia Pacífico.
Cuando observamos el mundo en general, se ve que la producción con cultivos iniciadores en la industria láctea se lleva a cabo principalmente en Europa, América del Norte y Asia Pacífico. En los países relativamente en desarrollo y subdesarrollados, el cultivo iniciador ha permanecido limitado en paralelo con el nivel de la industria.
Sin embargo, para garantizar la continuidad de los sabores locales, especialmente en Europa, muchos tipos de queso producidos por métodos tradicionales sin usar cultivos iniciadores están protegidos por ley.
Los cultivos iniciadores están sujetos a diferentes clasificaciones según varios criterios. Esta clasificación se da en la siguiente tabla. Según sus formas comerciales, los cultivos se dividen en cultivos líquidos, en polvo y congelados.
Los cultivos iniciadores se produjeron primero en forma líquida. Los cultivos líquidos, que pueden mantener su viabilidad durante aproximadamente una semana a 5°C, están siendo reemplazados actualmente por cultivos en polvo y congelados debido a su baja concentración, alto riesgo de contaminación, rápido deterioro de la relación entre cepas en cultivos mixtos y compleja preparación para su uso.
La facilidad de uso directo de cultivos en polvo y congelados producidos en alta concentración, conocidos como DVS (Direct Vat Set) o DVI (Direct Vat Inoculation), ha sido una razón importante para la preferencia.
Los cultivos en polvo son formas obtenidas mediante el secado de cultivos líquidos mediante la técnica de pulverización o liofilización. Los cultivos en polvo contienen una cantidad mucho mayor de células de microorganismos por unidad de masa que los cultivos líquidos y pueden almacenarse hasta 6 meses a 5°C y hasta 1 año a -20°C.
Por otro lado, los cultivos congelados se producen congelando cultivos líquidos a -20 a -40°C o en nitrógeno líquido a -196°C y pueden almacenarse hasta 3 meses a -45°C y hasta un año a -196°C.
Si es necesario mencionar otros criterios brevemente, los cultivos mesófilos se refieren a cultivos que contienen microorganismos que pueden crecer óptimamente a 20-30°C y los cultivos termófilos se refieren a cultivos cuya temperatura óptima de desarrollo es de 37-45°C.
En la clasificación según las cepas de microorganismos que tienen, los cultivos que consisten en una sola cepa de una especie son cultivos monocepa; los cultivos que contienen diferentes cepas de la misma especie se denominan cultivos multicepa y los cultivos compuestos por las combinaciones de diferentes cepas de más de una especie se denominan cultivos mixtos.
Cabe señalar aquí que los cultivos monocepa son altamente susceptibles a los fagos. Los cultivos multicepa y mixtos son más resistentes a los ataques de fagos porque otras cepas pueden seguir funcionando incluso si una cepa que contienen se vuelve inactiva debido al fago.
Se puede decir que la clasificación por tipos es una subclasificación de las culturas mesófilas. El tipo L contiene Leuconostoc, el tipo D contiene la cepa Lactococcus diacetylactis, el tipo DL contiene las cepas Leuconostoc y Lactococcus diacetylactis, y el tipo O se expresa como cultivos iniciadores mesófilos que no contienen cepas productoras de aroma.
Aunque la mayoría de ellos son bacterias, los microorganismos como las levaduras y los mohos también se pueden utilizar como cultivos iniciadores en la industria láctea. Por ejemplo, los mohos Penicillium roqueforti se utilizan para producir queso roquefort, las bacterias Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus se utilizan como cultivos iniciadores en la producción de yogur.
En la muestra de kéfir, las levaduras son Kluyveromyces lactis, Kluyveromyces marxianus, Torula kéfir, Saccharomyces cerevisiae y las bacterias son Lactobacillus brevis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus delbruecki, Streptococcus salivarus, Lactococcus lactis ssp. thermophilus, Lactococcus cremoris y Leuconostoc mesenteroides como cultivo iniciador mixto.
Sin duda, los microorganismos utilizados como cultivos iniciadores se seleccionan de acuerdo con el producto y sus características.
En términos generales, la característica más crítica de la industria que se espera de un cultivo iniciador es producir ácido láctico a partir de lactosa. Además, entre las propiedades deseadas se encuentra proporcionar el aroma y la textura específicos del producto, inhibir los microorganismos no deseados en el producto debido al aumento de la acidez y producir componentes como H2O2, nisina, diacetilo y acetaldehído. Su sensibilidad a los antibióticos es eficaz en la selección de cultivos iniciadores.
Por otro lado, los productos probióticos se han vuelto muy populares hoy en día y los científicos están trabajando intensamente en cultivos iniciadores probióticos.
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