Resumen

Cuando comes yogurt o te enfermas ¿has oído que hablan de bacterias? Yo muchas veces, así que viéndome rodeado de esos famosos microrganismos quise conocer un poco más de ellos y saber cómo es qué se ven a través de un microscopio, porque a simple vista sería imposible.
Lo primero que tenemos que saber es que estos microrganismos no son vegetales, ni tampoco animales y que si pueden propiedades de ambos. Los científicos los clasifican en los reinos denominados protista y fungi.
Lo segundo es que todos los alimentos fermentados tienen un aroma y un sabor característicos que resulta de los microrganismos fermentadores. La fermentación es un proceso de cambio químico con efervescencia, un estado de agitación; es un proceso en que se cambia un sustrato gracias a la actividad de algunos microorganismos.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

En los alimentos que reconocemos como fermentados, por su olor o sabor característicos, debe ser posible encontrar a los microorganismos causantes de ella, y sólo de ese tipo. Sólo son visibles a través del microscopio. Para comprobar su presencia debemos realizar procesos adecuado de fermentación y preparar frotis con tinción simple y así garantizar su visibilidad a través del microscopio.

Antecedentes

1. Alimentos fermentados.

Todos los alimentos fermentados tienen un aroma y un sabor característicos que resulta de los microrganismos fermentadores. En algunos casos, el contenido de vitaminas aumenta y la digestibilidad de las materias primas.

La búsqueda de fuentes de alimento ha sido el motor del hombre desde su aparición sobre la Tierra y poco a poco al ir teniendo excedentes de alimentos la necesidad de mejorar su sabor y su conservación también se fue desarrollando. En este desarrollo tienen un papel fundamental algunos microorganismos, que probablemente primero al azar y después por selección y repetición y hoy en día por una delicada y minuciosa selección y adición, ya que permitieron mejorar algunos alimentos, crear otros y conservar algunos otros. Este proceso en que los microrganismos modifican los alimentos por lo general es una fermentación.

La fermentación es un proceso de cambio químico con efervescencia, un estado de agitación; es un proceso en que se cambia un sustrato gracias a la actividad de enzimas elaboradas por microrganismos. En la siguiente tabla podemos ver lo antiguo del uso de fermentación y diversos ejemplos de alimentos fermentados.

El yogurt se produce con un cultivo iniciador de yogurt, por lo general de Streptococus thermophilus acompañado de otra subespecie. El producto se prepara con leche, a la que se añade un 5% de sólidos de leche, se calienta antes de ebullición para dejarse enfriar, después cuando alcanza una temperatura alrededor de los 45°C se agrega el cultivo iniciador, y por último se deja fermentar mínimo unas tres horas. Adicionar fruta al yogurt no modifica la cantidad de microrganismos.

La mayoría de los quesos, pero no todos, resultan de una fermentación láctica de leche. En general, la operación de fabricación consta de dos pasos importantes: 1) se prepara la leche y se inocula con un cultivo iniciador láctico; 2) la cuajada se retrae y se prensa, seguida de salazón y en el caso de quesos madurados se deja que madure en condiciones apropiadas. El queso azul y el queso Roqueforte son dos ejemplos de quesos que son madurados con mohos (Penicillium roqueforti) de 2-12  meses.

La cerveza es una bebida de malta producida por cerveceo. Su fabricación es un proceso complicado con más ingredientes que la malta fermentada, pero en resumen podemos decir que el mosto (malta) se hierve con lúpulo y después se enfría y se fermenta al cargarlo de azúcar e inocularlo con Saccharomyces cerevisiae.

Los vinos son fermentaciones alcohólicas normales de uvas sanas seguidas de envejecimiento. La vinificación empieza cuando se aplastan las uvas, se tratan con un sulfito, levaduras silvestres y mohos; generalmente es inoculado con S ellipsoideus, se filtra y se deja envejecer para darle su olor y sabor característicos.

Otros ejemplos de bebidas serían la sidra (fermentación ligera del jugo de manzana por levaduras), y los aguardientes destilados alcohólicos –ginebra, vodka, ron, sake- (destilación de levaduras de la fermentación de granos, melaza o frutas)

Ejemplos de alimentos fermentados son también las aceitunas, la salsa de soya, vinagre y el caso del pan al que se adiciona levadura de cerveza. En algunos casos la fermentación solo es parte del proceso como lo es el caso del café y del cacao, que son fermentados frescos y después son tostados e industrializados.

1. Fermentación.

La fermentación es un proceso más complejo, ya que la transformación del  alimento (el cereal, la fruta o, eventualmente, la leche) se produce por acción de microorganismos del medio ambiente, los cuales, al utilizar los componentes disponibles del alimento, pueden reproducirse transformando el sabor, el color, el olor, la textura e incluso el valor nutrimental del producto en el que están creciendo y fermentando.

Sin duda alguna, este fue un proceso de prueba y error, en el que muchos productos y muchas formas de procesarlos y almacenarlos fueron descartados después de enfermar a quienes los consumían. Así, la fermentación vino a dar una muy importante variedad a la dieta, al tiempo que permitió la conservación de los alimentos.

Ahora ya podemos identificar tres tipos de fermentaciones:

• Fermentación láctica: derivados lácteos: quesos, yogures; derivados cárnicos (embutidos); derivados vegetales
• Fermentación alcohólica: panadería; bebidas alcohólicas
• Fermentación acética: vinagre

Algunos de los beneficios de la fermentación son la tolerancia de aquellos individuos que no toleran la lactosa, la reducción del colesterol y la actividad cancerígena. (Jay, 2002)

1. Microrganismos benéficos

Los microorganismos son anteriores al homo sapiens sapiens, dado su carácter microscópico, durante siglos realizaron una actividad desconocida para los seres humanos. No saber de la existencia de los microorganismos, no impidió almacenar verduras en recipientes cerrados (hoy sabemos que en ausencia de oxígeno en condiciones anaeróbicas), lo cual da lugar a la generación de ácido láctico, que no sólo permite conservar a los vegetales, sino que les confiere un sabor agradable.

No fue sino hasta el siglo XVIII que Antonie van Leewenhoek desarrolló los lentes que más tarde dieron lugar al microscopio, instrumento que permitió a los seres humanos adentrarse en el mundo invisible que nos rodea, mundo en el que los microorganismos son los habitantes centrales. Un siglo después, Pasteur relacionó los microorganismos con la descomposición y con la fermentación, y Koch, con las enfermedades.

Aunque de todo esto hace menos de dos siglos, es sólo durante las últimas décadas que se ha puesto en evidencia que la gran mayoría de los alimentos fermentados cuentan con una serie de propiedades fundamentales para una dieta variada y equilibrada, quizás una de las razones por las cuales su preparación y consumo se ha mantenido hasta nuestro días. En casi todos los casos, estos productos están fuertemente arraigados a la cultura de las regiones en las que fueron desarrollados o adaptados; en otros casos los alimentos se han beneficiado de los avances científicos y tecnológicos, como la cerveza, el vino o la producción de yogurt; en otros, el proceso se mantiene con muy poca innovación: tal es el caso del pozol o del pulque en México

Podemos identificar a los microorganismos que participan en las principales fermentaciones. Los especialistas verifican la existencia de estas y de las cepas adecuadas para tener un estricto control en los alimentos que se comercializan y se consumen.

En la fermentación láctica:

Yogurts: Estreptococo Thermophilus + l. Delbrueckii subsp. Bulgaricus

Quesos:

• semiblandos: l. Lactis subsps. Cremoris y lactis
• suizos: l. Delbrueckii subsp. Bulgaricus+ s. Thermophilus +Propionibacterium freudenreichii subsp. Shermanii (olor y ´”ojos”)
• “azules”: penicillium roquefortii
• “blancos”: p. Camembertii

En la fermentación alcohólica:

Pan: Saccharomyces cerevisiae.

Bebidas, cerveza:

• Saccharomyces cerevisiae (fermentación tipo “ale”)

• S. Carlsbergensis (tipo “lager” fermentación profunda)
• S ellipsoideus, etc.g

Los microorganismos o microbios son demasiado pequeños para que se perciban de forma clara a simple vista. Si un objeto tiene un diámetro inferior a 0,1mm, el ojo humano no lo percibe. Incluso en un objeto 10 veces mayor se apreciarían muy pocos detalles. Las bacterias son uno de estos seres microscópicos. La mayoría prefiere vivir en medios templados, húmedos y que no sean demasiado ácidos ni salados. Pero algunas viven en todo tipo de espacios.

Unas necesitan oxígeno (aerobias) y se desarrollan en la superficie de los alimentos. Otras prefieren ambientes sin oxígeno (anaerobias) y se desarrollan en el interior de latas o carne. También las hay que varían sus necesidades, en función del entorno (con o sin oxígeno). Se diferencian, según su comportamiento frente a las personas, en tres grupos:

La mayoría de las bacterias son inofensivas e incluso útiles porque originan los sabores y aromas de ciertos alimentos: queso, yogur, embutidos, etc. También forman parte de algunos órganos, como la flora del intestino que, además de protegerlo, ayuda en sus funciones.

Los hongos y levaduras son organismos pertenecientes al reino Fungi, con nutrición heterótrofa. Poseen una pared celular de quitina (carecen de celulosa) y pueden ser parásitos, que causan enfermedades al hombre y otros animales y a vegetales, o saprófitos, que se desarrollan sobre materia orgánica en descomposición.

Hay hongos unicelulares (levaduras) y pluricelulares, con organización tipo talo, formados por filamentos ramificados del genero penicillium son hongos saprófitos, cosmopolitas y patógenos de cítricos y de frutas (mohos azules y verdes) y son productores de ácidos orgánicos como el ácido cítrico, el ácido fumárico, el ácido oxálico, el ácido glucónico y el ácido gálico. Dentro del género Penicillium encontramos hongos como Penicillium roqueforti que es el responsable del sabor del queso de Cabrales, al igual que el queso Camembert debe su gusto a Penicillium camembert. También encontramos hongos del género Penicillium que sirven para sintetizar antibióticos como Penicillium griseofulveum o hongos como P. notatum y P. chrysogenum que son fuentes de penicilina. De la morfologia de Penicillium comentaremos que produce conidios sobre fiálides de conidióforos ramificados en forma de pincel llamados penicilo.

Penicilium Roqueforti se emplea en los quesos con mohos en su interior por su acción lipolítica y proteolítica poderosa, responsable del aroma típico del queso Roquefort o del queso de Cabrales, en particular la acción lipolítica.

La función de este tipo de fermentos en quesería es:

• Provoca la desacidificación de la pasta del queso, mediante la utilización del ácido láctico.
• Segregan un conjunto de enzimas que le confiere un poder proteolítico importante.
• Desarrolla una gran actividad lipolítica, produciendo el aroma típico de los quesos de pasta azul.

Por su parte la levadura más común es la levadura de cerveza, aunque el término empleado en nuestro idioma puede ser algo confuso al incluir la palabra “cerveza”, pero es así debido a que se suele obtener de la fermentación de la cebada, la Saccharomyces cerevisiae, que tras fermentarla se desactiva, se lava, se deseca y se tritura antes de envasarla.

La levadura de cerveza destaca por su contenido en variadas vitaminas, minerales y proteínas. Aunque su proporción de vitaminas liposolubles, como la A o D, es baja, lo que hace destacar a este producto es la cantidad de vitaminas del grupo B. En algunos casos se añade la B12, la única que no se encuentra de forma natural.

Lo que convierte a esta levadura en un producto muy usado por vegetarianos es su alto contenido en proteínas, con todos los aminoácidos esenciales, que tradicionalmente se obtienen de productos animales. También destaca la presencia de grasas insaturadas, fibra y minerales como el hierro o el fósforo.

Objetivo

Poder ver los microrganismos en el microscopio además de conocer las técnicas especiales para observar la morfología de los microrganismos (preparación de frotis y tinciones simples)

Utilizar el microscopio en forma adecuada

Identificar aquellos microrganismos que participan en la preparación de alimentos y bebidas.

Justificación

Quiero aprender a utilizar el microscopio y preparar frotis de los microrganismos, como las bacterias, levaduras y hongos, que son benéficos al ser humano ya que permiten preparar y mejorar algunos alimentos, para comprender el proceso de fermentación ya que no es magia es ciencia.

Hipótesis

Si utilizo el microscopio y preparó adecuadamente frotis de los microrganismos de algunos alimentos específicos en portaobjetos y con distintas tinturas, entonces los podré observar en el microscopio y constatar la presencia de ellos en los alimentos así describir las diferencias fisiológicas entre bacterias, hongos y levaduras

Método (materiales y procedimiento)

Método

1. Visita a la Facultad de Veterinaria de la UNAM

Visité los laboratorios de microbiología de la Facultad de Veterinaria  en ellos prepararon cultivos de levadura de cerveza. Estos cultivos se hacen crecer en incubadoras para mantenerlos calientes y sin que otros microorganismos los vayan a afectar.

De esos cultivos  tomamos las muestras para observar al microscopio. Una vez que colocamos muestras en el portaobjetos y las teñimos entonces las pudimos observar al microscopio.En estos laboratorios tienen un microscopio especial que permite observar con una cámara lo que se observa con sus diversos aumentos, ya que no es posible captar una imagen a través del lente.

El cómo se hace un frotis para poder observar los microrganismos al microscopio lo capturamos en video.

1. B. Preparación de frotis con microorganismos de los alimentos.

Materiales:

Procedimiento:

1. Limpiar un portaobjetos aplicando la llama a una superficie y colocarlo en una superficie limpia como una servilleta, sobre la mesa con el lado tratado hacia arriba

2. Tomar el asa de inoculación como si fuera un lápiz e introducirlo en la llama de la lámpara y calentar al rojo toda la parte de alambre del asa.

3. Extraer con el asa una parte muy pequeña de la sustancia a examinar (yogurt*, levadura**, etc.) y colocarla en la superficie limpia del portaobjetos. Extenderlo en el centro del portaobjetos con la misma asa y dejarlo secar al aire.
4. Flamear el asa de inocular.
5. Aplicar unas gotas de una solución colorante al frotis y dejar en reposo de 30-60 segundos.

6. Quitar el exceso del colorante vaciándolo y enjuagando suavemente con agua; colocar un cubreobjetos.

7. Dejar secar el portaobjetos.
8. Se puede observar al microscopio.

Galería Método

Resultados

Los procesos de fermentación son muy obvios a los sentidos:

La leche pasa de líquida y dulce a espesa y de olor ácido, la levadura en el agua produce de inmediato gases y el olor característico de la cerveza. Ahora lo maravilloso es poder observar los microrganismos que producen estos cambios y ver que son imperceptibles, casi transparentes pero que con la ayuda de algunos colorantes y del microscopio podemos observar esos pequeños cuerpos. Bueno en realidad observamos sus contornos.

Galería Resultados

Discusión

Cuando la muestra no está bien repartida en todo el centro del portaobjetos, entonces me cuesta trabajo poder encontrar un solo lugar para observar en el microscopio. Pero eso no significa que no estén ahí.

Algo que es perceptible a los sentidos pero no visiblemente explicable, se vuelve una realidad cuando vemos a los responsables de convertir mi leche en yogurt o de hacer que mi pan esté esponjosito.

Conclusiones

Alimentos que nos encantan como el yogurt o el pan sólo son posibles gracias a la acción que ejercen algunos microrganismos en las materias primas como la leche o la harina de trigo: la fermentación.

Y para conocer a estos pequeñitos creadores, tenemos que adentrarnos en el mundo microscópico, ya que es la única forma de poder observarlos.

El estudio profesional de estos microrganismos y su continua conservación garantizan que tengamos alimentos de calidad y que no estén contaminados por algunos otros que resulten nocivos a la salud.

Bibliografía

George A. Weistreich, Max Lechtman (1984) Prácticas de laboratorio en microbiología. México, Limusa, 255pp.

James M. Joy (2002), Microbiología moderna de los alimentos, España, Acribia, 615pp

Carmen Wacher Rodarte, La biotecnología alimentaria antigua: los alimentos fermentados, disponible en http://www.revista.unam.mx/vol.15/num8/art64/

http://sgpwe.izt.uam.mx/files/users/uami/acym/historia_de_la_fermentacion.pdfhttps://cv4.ucm.es/moodle/pluginfile.php/894449/mod_resource/content/0/Clases_de_teoria/Tema_8_Microbiologia_de_los_alimentos_industrial_y_ambiental/Tema56AGBN.pdf

http://www.consumer.es/seguridad-alimentaria/sociedad-y-consumo/2010/04/15/192394.phphttp://www.bedri.es/Comer_y_beber/Queso/Penicillium_Roqueforti.htm

http://centros.edu.xunta.es/iesastelleiras/depart/bioxeo/lgazon/presen/bac2/bio/pdf/bacter.pdf

http://www.jisanta.com/Biologia/Experimentos%20de%20biologia.htm

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography