Equilibrio y Proceso de la Fermentación Láctica

La fermentación es uno de los métodos más antiguos para la transformación y conservación de los alimentos, con una vasta tradición en todo el mundo, siendo el continente asiático un lugar de referencia donde se encuentran indicios del uso de salmueras y salazón desde hace miles de años. Es un proceso natural que puede utilizarse de varias formas para una amplia variedad de productos alimenticios. Este proceso biológico ha acompañado al hombre desde tiempos prehistóricos, e incluso pudo existir en las primeras etapas de la vida en la Tierra.

El químico sueco Carl Wilhelm Scheele identificó el ácido láctico en 1780 a partir de la leche agria. Su abundancia en la naturaleza se debe principalmente a la frecuencia del proceso biológico que afecta a la leche, a la fermentación de frutas y verduras, así como a los embutidos. En 1856 Louis Pasteur descubrió el lactobacillus y su rol en la producción de ácido láctico, lo que marcó el inicio de la comprensión de los procesos de fermentación.

¿Qué es la Fermentación Láctica?

La fermentación láctica es un proceso biológico en el que azúcares (como la glucosa, galactosa, lactosa y fructosa) se transforman en ácido láctico. Es una ruta metabólica anaeróbica que ocurre en la matriz citoplásmica de la célula, en la cual se fermenta el azúcar para obtener energía metabólica y produciendo principalmente ácido láctico como desecho, ya sea puramente (fermentación homoláctica) o junto a otros ácidos (fermentación heteroláctica).

En este proceso, las células degradan anaeróbicamente la glucosa, obteniendo dos moléculas de ácido láctico y solo 2 ATP. El ácido láctico se forma a partir del ácido pirúvico procedente de la glucólisis, regenerando el NAD+ necesario para proseguir la glucólisis. La glucólisis genera piruvato (sales del ácido pirúvico) que puede ser degradado por distintas vías anaerobias.

Tipos de Fermentación Láctica

• Fermentación homoláctica: El proceso fermentativo en que su producto final es solo ácido láctico. Técnicamente consiste en la transformación de piruvato en lactato en una sola etapa. Ocurre principalmente en los tejidos animales, en algunas variedades de hongos y en bacterias del ácido láctico de los géneros Streptococcus, Lactococcus, Pediococcus y algunas especies de Lactobacillus.
• Fermentación heteroláctica: En este tipo de fermentación se produce ácido láctico y otros compuestos tales como ácidos acético y fórmico (Bifidobacterium), dióxido de carbono y etanol (Leuconostoc).

Microorganismos Clave en la Fermentación Láctica

Los microorganismos encargados de esta transformación se denominan "fermentos", y generalmente son bacterias o levaduras. En la fermentación láctica, las bacterias lácticas son microorganismos fundamentales en la producción de alimentos fermentados. Pertenecen al grupo grampositivo de bacterias, no son capaces de respirar oxígeno, incapaces de formar esporas, cocci o tubos. Su característica principal es que producen ácido láctico cuando se encuentran en presencia de carbohidratos.

Históricamente, las bacterias de los géneros Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus y Streptococcus, a los que se añadiría Lactococcus, son las especies consideradas como lácticas. La mayoría de ellas son homo-fermentativas.

Características de las Bacterias Lácticas

Las bacterias lácticas tienen varias características que las convierten en las más indicadas para llevar a cabo este proceso de fermentación:

• Tolerancia al ácido: Pueden sobrevivir en ambientes ácidos, lo que las hace prosperar en condiciones de fermentación donde el pH del medio disminuye a causa de la producción de ácido láctico.
• Temperatura óptima de crecimiento: Esta oscila entre los 25ºC y los 45ºC, lo que las hace ideales para fermentar alimentos a temperaturas moderadas.
• Producción de compuestos aromáticos: Pueden producir una variedad de compuestos aromáticos y sabores que contribuyen al perfil sensorial característico de los alimentos fermentados.
• Capacidad para utilizar diferentes sustratos: Esto incluye la lactosa, la glucosa, la fructosa y otros azúcares presentes en los alimentos.
• Formación de biopelículas: Esto puede ayudar a protegerlas de condiciones adversas y mejorar su tasa de supervivencia durante el almacenamiento.

Rol del género Lactobacillus

El género Lactobacillus es uno de los grupos más importantes dentro de las bacterias lácticas. Incluye una amplia gama de especies que desempeñan roles diversos en la fermentación alimentaria, pero también en la salud humana. Algunas de sus funciones principales incluyen:

• Fermentación láctica: Son capaces de convertir los azúcares presentes en los alimentos en ácido láctico, lo que reduce el pH del medio y contribuye a la conservación de los alimentos.
• Producción de ácido láctico y otros compuestos: Estos incluyen el ácido acético, el etanol, el dióxido de carbono y compuestos aromáticos que contribuyen al sabor y aroma.
• Contribución a la salud intestinal: Algunas cepas son conocidas por sus efectos beneficiosos para la salud intestinal, puesto que ayudan a mantener un equilibrio saludable de la microbiota y protegen contra la colonización de patógenos.
• Producción de vitaminas y nutrientes: Algunas especies tienen la capacidad de producir vitaminas del grupo B, así como otros nutrientes esenciales que pueden contribuir a la salud humana.
• Protección contra patógenos: Esto puede ayudar a prevenir infecciones y enfermedades gastrointestinales.

Aplicaciones de la Fermentación Láctica en Alimentos

La presencia de ácido láctico en los alimentos, así como la ausencia de los azúcares que consume, provoca la desactivación de los procesos de descomposición, y por lo tanto la fermentación láctica es tradicionalmente empleada como un método de conservación de alimentos. La mayoría de los tipos de fermentación láctica que se producen en la industria alimentaria se deben a la gran capacidad de conservación del ácido láctico resultante.

Fermentación de la Leche

Gran parte de los productos fermentados de la leche se logran mediante este tipo de fermentación. El azúcar que interviene en la fermentación es la lactosa y aproximadamente un 30% es consumido durante el proceso. Ciertas bacterias (Lactobacillus, Streptococcus y Lactococcus), al desarrollarse en la leche utilizan la lactosa como fuente de energía. La lactosa, al fermentar, produce energía que es aprovechada por las bacterias y el ácido láctico es eliminado. La coagulación de la leche (cuajada) resulta de la precipitación de las proteínas de la leche, y ocurre por el descenso de pH (acidificación) debido a la presencia de ácido láctico. Este proceso es la base para la obtención del yogur.

En el yogur, las dos bacterias utilizadas en su producción, Streptococcus thermophilus y Lactobacillus delbruekii sp. bulgaricus, se ayudan mutuamente hasta alcanzar un equilibrio estable. S. thermophilus crece mejor en un ambiente neutro con alto contenido de oxígeno, utilizando oxígeno y produciendo nuevos compuestos que permiten a L. bulgaricus iniciar su metabolismo. Luego, L. bulgaricus descompone proteínas de la leche en aminoácidos, facilitando a S. thermophilus la recolección de nutrientes. A medida que crecen, ambas cepas consumen lactosa y la transforman en ácido láctico, aumentando la acidez de la leche y causando que las caseínas (proteínas de la leche) se agrupen para formar la consistencia espesa del yogur.

Una vez que la leche se ha convertido en yogur y se tiene el sabor y la textura deseados, se detiene el proceso de fermentación enfriándolo, ya que las temperaturas más bajas ralentizan el crecimiento de las bacterias, conservando su textura y sabor al evitar que se vuelva más ácido.

Fermentación de Vegetales

Muchas de las técnicas de fermentación empleadas con vegetales utilizan el uso de sal, pues en las cantidades adecuadas actúa inhibiendo microorganismos no deseados de la descomposición, del tipo hongos y esporulados, y a su vez estimula el desarrollo de microorganismos beneficiosos, del tipo bacterias productoras de ácido láctico y algunas levaduras, presentes naturalmente en el cuerpo de la planta. Con la adición de sal estimulamos la salida de líquido hacia el exterior por un proceso físico de osmosis, generando un "caldo de cultivo" ideal donde las bacterias ácido lácticas se desarrollan eficientemente, junto con algunas levaduras fermentativas ácido tolerantes, durante diferentes etapas de la fermentación.

Las verduras pueden verse sometidas a fermentación láctica y suele realizarse a temperaturas entre los 16 y 35 °C. La temperatura es uno de los parámetros significativos. La cantidad de sal añadida depende del tipo de verdura; por ejemplo, las aceitunas y pepinos se encuentran entre un 5-8%, las coles un 2%, pero las hortalizas como las zanahorias y los ajos pueden llegar a concentraciones de un 15-20 %. En algunos casos se denomina proceso de encurtido.

Ejemplos de Fermentación de Vegetales:

• Aceitunas de mesa: La bacteria responsable es la Lactobacillus, junto con Lactobacillus plantarum y Lactobacillus pentosus.
• Chucrut (Sauerkraut): Fermentación de la col o repollo, preparada con aproximadamente un 2% de sal.
• Kimchi: Fermentación de la col china en la cocina coreana.
• Chiles y limones encurtidos: Como la salsa Tabasco elaborada con la fermentación láctica del chile tabasco o los limones encurtidos en la cocina magrebí.

Fermentación de Legumbres y Semillas

Las legumbres, al igual que los cereales, han formado parte de la alimentación humana desde periodos neolíticos. La soja (Glycine max) se fermenta tradicionalmente en algunos países asiáticos, obteniendo pastas fermentadas como el miso, que se elabora mediante fermentación de granos de soja en salmuera, o la judía negra fermentada (douchi), precursora de la salsa de soja. Otros ejemplos incluyen el Tempeh y el Sumbala en África occidental.

Fermentación de Carne y Pescado

Los microorganismos empleados en la fermentación de la carne consisten en un grupo de bacterias ácido-lácticas (Lactobacillus, Pediococcus) con la colaboración de Micrococcaceae (Staphylococcus, Micrococcus), Streptomyces, Debaryomyces y Penicillium. Estas bacterias lácticas, mediante una actividad anaeróbica, convierten el glucógeno de los tejidos muertos en ácido láctico (glucólisis post-mortem).

La industria cárnica emplea mezclas de cultivos comerciales que se inoculan en la fase de secado mediante sal en la elaboración industrial de algunos embutidos, como salchichas, chorizo y fuet. En el caso del pescado, lo habitual es que se encuentre bajo una mezcla, por ejemplo, pescado/sal con el objeto de secar los tejidos favoreciendo el fermentado láctico. El sushi, en sus orígenes, fermentaba el pescado con arroz.

La Fermentación Maloláctica en la Producción de Vino

La elaboración del vino exige control microbiológico, decisiones de proceso y seguimiento analítico finos. En ese marco, la fermentación maloláctica (FML) es clave para obtener vinos estables, equilibrados y con un perfil sensorial definido. La FML es la conversión del ácido L-málico en ácido L-láctico y CO₂ mediada por bacterias del vino, con Oenococcus oeni como especie diana.

Este cambio reduce la acidez agresiva asociada al málico, aporta suavidad en boca y contribuye a la estabilidad microbiológica en botella. No genera alcohol: actúa sobre el equilibrio ácido y sobre ciertos compuestos aromáticos. En términos sensoriales, genera notas lácteas o mantecosas que enriquecen la complejidad del vino. También tiene una función tecnológica relevante: al completarse correctamente, evita posibles refermentaciones o desviaciones que comprometan la calidad final del vino.

La inoculación secuencial post-alcohólica consiste en añadir la bacteria Oenococcus oeni después de la fermentación alcohólica (FA), una vez verificados azúcares residuales bajos y condiciones de proceso estables. Las bacterias lácticas realizan la transformación del ácido málico en ácido láctico, mejorando el perfil organoléptico y garantizando la estabilidad del vino en botella.

La Fermentación Láctica y la Masa Madre

En 1857 Louis Pasteur descubrió el papel fundamental que juegan las levaduras en la fermentación, y especialmente la variedad Saccharomyces cerevisae. Este descubrimiento ayudó a entender la naturaleza y funcionamiento de las masas madre, al tratarse estas de un ecosistema equilibrado entre levaduras aromáticas y bacterias ácido-lácticas. La levadura y la masa madre participan en el desarrollo de los aromas del pan a través de sus actividades como microorganismos de la masa: generan compuestos aromáticos y subproductos de la fermentación, segregando enzimas y ácidos orgánicos que cambian la matriz proteica de la masa y acidifican el medio.

Por todo esto, la levadura y la masa madre son sinérgicas, no son opuestas o competidoras. La acidez hace bajar el pH y favorece la conservación de los panes por su efecto anti moho. El equilibrio entre las levaduras y las lacto-bacterias es esencial para que cada microorganismo pueda desarrollar todo su potencial aromático y fermentativo. Las bacterias heterofermentativas producen tanto ácido láctico como acético. El ácido acético aporta sabores típicos de masa madre (afrutados, cereales, especias, ciruela, canela, etc.).

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