Fermentación Láctica: La Ciencia Detrás del Yogur y Más Allá

El yogur es uno de los productos lácteos más populares y valorados en todo el mundo. Su cremosidad, sabor único y beneficios para la salud lo convierten en un alimento imprescindible en muchas dietas. El proceso para hacer yogur en casa o de manera industrial depende de los fermentos, una mezcla de bacterias lácticas que convierten la leche en este delicioso producto. En este artículo, exploraremos qué son los fermentos para yogur, cómo funcionan y cuáles son los beneficios de utilizar diferentes tipos de bacterias.

¿Qué son los Fermentos Lácticos?

Los fermentos lácticos son principalmente bacterias, que son necesarios durante el proceso de fermentación láctica. Este proceso transforma el azúcar presente en la leche, que se llama lactosa, en ácido láctico. Esto es lo que le da a los productos lácteos fermentados su textura, su sabor y sus propiedades características. Estos microorganismos vivos se utilizan mucho en la fabricación de productos lácteos como el yogur, el kéfir y algunos tipos de quesos. Además, están llenos de beneficios para la salud, como por ejemplo su contribución al equilibrio de la flora intestinal. Algunos de estos fermentos lácticos se consideran probióticos y pueden tener efectos positivos en la digestión de los alimentos, la inmunidad e incluso la salud mental.

Los fermentos para yogur son cultivos de bacterias lácticas que se añaden a la leche para iniciar el proceso de fermentación. Los microorganismos encargados de esta transformación se denominan “fermentos”, y generalmente son bacterias o levaduras. La fermentación es un proceso natural que utilizan microorganismos específicos para obtener energía para el crecimiento y desarrollo. La fermentación se produce mediante la producción de ácido láctico, obtenido de los bacilos que vamos a crear.

La Ciencia de 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). 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.

En la naturaleza, el crecimiento de una cepa bacteriana generalmente evita que otras crezcan, ya que compiten por los mismos nutrientes. Pero eso no es lo que sucede cuando se hace yogur. Por el contrario, las dos bacterias utilizadas en la producción de yogur, Streptococcus thermophilus y el Lactobacillus delbrueckii sp. bulgaricus, cada una ayuda al desarrollo de la otra hasta alcanzar un equilibrio estable. Juntos, transforman la lactosa presente de forma natural en la leche en ácido láctico, creando yogur.

¿Cómo se ayudan estas dos bacterias?

S. thermophilus crece mejor que L. bulgaricus en un ambiente neutro con un alto contenido de oxígeno como la leche, por lo que comienza a crecer primero. Utiliza oxígeno y produce nuevos compuestos, lo que crea condiciones que permiten a L. bulgaricus iniciar su metabolismo y comenzar a crecer. Ahora es el turno de L. bulgaricus quien toma la iniciativa al descomponer algunas de las proteínas de la leche en aminoácidos. Esto facilita a la S. thermophilus la recolección de los nutrientes que necesita para seguir creciendo.

Obteniendo la Consistencia Adecuada

A medida que crecen, ambas cepas bacterianas consumen la lactosa presente de forma natural en la leche y la transforman en ácido láctico. Cuanta más lactosa convierten en ácido láctico, más ácida se vuelve la leche. Una vez que la leche se vuelve lo suficientemente ácida, las caseínas (proteínas que se encuentran en la leche) comienzan a agruparse, lo que cambia la consistencia de la leche para formar una sustancia más espesa: el yogur. Estas cepas bacterianas en el yogur en realidad previenen el crecimiento de otras bacterias, que normalmente estropearían la leche. Por eso, la fermentación es una forma de conservación.

Deteniendo el Proceso de Fermentación: Bajando la Temperatura

Una vez que la leche se ha convertido en yogur y tenemos el sabor y la textura deseados, debemos detener el proceso de fermentación del yogur. La forma de hacerlo es enfriándolo, ya que las temperaturas más bajas ralentizan el crecimiento de las dos bacterias que llevan a cabo el proceso. Mantener el yogur a temperaturas más bajas ayuda a conservar su textura y su sabor, al evitar que se vuelva más ácido.

Tipos de Fermentos y Yogures

Los fermentos lácticos aportan diferentes características de sabor y textura y actúan como probióticos que aportan propiedades beneficiosas para la salud. Los fermentos lácticos, así como el cuajo, son también fundamentales para hacer queso. De hecho, para hacer queso hay que coagular la leche para recuperar su parte "sólida" y extraer la parte líquida. Dado que las bacterias lácticas digieren la lactosa para producir ácido láctico, los quesos tienen un menor contenido en lactosa que la leche. Cabe señalar que los quesos duros como el Comté contienen aún menos lactosa que los quesos blandos: en los primeros, los fermentos lácticos han consumido aún más lactosa para producir una cuajada sólida.

• Lactobacillus bulgaricus: Inicia la fermentación de la leche, produciendo ácido láctico.
• Streptococcus thermophilus: Trabaja en sinergia con el Lactobacillus bulgaricus para producir ácido láctico.
• Lactobacillus acidophilus: Fermenta la lactosa y contribuye a los beneficios probióticos del yogur.
• Bifidobacterium: Se incluye a veces en los fermentos para yogur para aumentar los beneficios probióticos.

Para que un alimento sea denominado yogur, la fermentación de la leche debe obtenerse únicamente mediante la acción conjunta de estos dos fermentos: Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus. En cambio, se define como leches fermentadas a todas aquellas que incorporan además de los fermentos propios del yogur otros fermentos.

Tipos de Yogur

• Yogur Natural o Búlgaro: El tipo más básico de yogur, sin aditivos ni sabores añadidos. Utiliza fermentos básicos de Lactobacillus delbrueckii subsp.
• Yogur Griego: Un yogur más espeso debido a la eliminación del suero adicional.
• Yogur bebible: Un yogur más líquido, diseñado para ser consumido como una bebida.

Beneficios de la Fermentación Láctica y los Fermentos

Las bacterias presentes en el yogur, como Lactobacillus acidophilus y Bifidobacterium, promueven una flora intestinal saludable, mejorando la digestión y previniendo problemas gastrointestinales. El consumo regular de yogur puede ayudar a fortalecer el sistema inmunológico gracias a los efectos probióticos de las bacterias lácticas.

El ácido láctico (conocido como ácido 2-hidroxi-propanoico) formó parte de las primeras investigaciones de la historia de la química orgánica al ser una molécula de relativa sencillez. Su abundancia en la naturaleza es debida principalmente a la frecuencia del proceso biológico que afecta a la leche, a la fermentación de frutas y verduras, así como a los embutidos. Es precisamente la espontaneidad de este proceso biológico el que hace pensar que la fermentación láctica haya acompañado al hombre desde tiempos prehistóricos. Pudiendo existir el proceso incluso en las primeras etapas de la vida en la tierra.

Los fermentos lácticos ofrecen una amplia gama de beneficios para la salud. Aquí tienes algunos de sus beneficios:

• Mejora de la salud intestinal: Los fermentos lácticos actúan como probióticos. Contribuyen a mantener un equilibrio saludable de la flora intestinal al inhibir el crecimiento de bacterias patógenas y favorecer la proliferación de bacterias beneficiosas. Esto puede ayudar a reducir problemas gastrointestinales como la hinchazón, el estreñimiento o incluso la diarrea y a mantener el equilibrio del microbiota intestinal.
• Fortalecimiento del sistema inmunológico: Los fermentos lácticos desempeñan un papel clave en el fortalecimiento de las defensas inmunitarias, y esto al reforzar la barrera intestinal, ya que esta juega un papel crucial en la regulación de la respuesta inmunitaria y en la protección contra los agentes patógenos.
• Reducción de la inflamación: Algunos fermentos lácticos contribuyen a reducir la inflamación en el cuerpo. Esto se logra regulando las respuestas inmunitarias, modulando los niveles de citocinas proinflamatorias y reduciendo el estrés oxidativo en el intestino gracias a sus propiedades antioxidantes.
• Mejora de la salud mental: Existen pruebas crecientes sugiriendo un vínculo entre la salud intestinal y la salud mental. Los fermentos lácticos juegan un papel en esta relación, ya que una salud intestinal óptima a menudo se asocia con una mejor salud mental.
• Reducción del riesgo de enfermedades crónicas: Los estudios han demostrado que el consumo regular de fermentos lácticos puede contribuir a reducir los factores de riesgo cardiovascular, como el colesterol LDL (colesterol malo), la presión arterial y la inflamación, y también ayuda a reducir el riesgo de desarrollar ciertas enfermedades crónicas como la diabetes tipo 2 o algunos tipos de cáncer.
• Mejora de la digestión de la lactosa: Entre los diferentes beneficios de los fermentos, algunos de ellos pueden ayudar a mejorar la digestión de la lactosa en personas intolerantes a la lactosa, en particular el Lactobacillus bulgaricus y el Streptococcus thermophilus, que producen lactasa (la enzima necesaria para descomponer la lactosa en glucosa y galactosa).

Más Allá del Yogur: Otros Usos de la Fermentación Láctica

Más allá de la preparación de yogur, los fermentos lácticos ofrecen un abanico amplio e impresionante de diversas utilizaciones en otros campos. Los fermentos lácticos se utilizan en la producción de varios otros alimentos fermentados, como el chucrut, el kimchi, el pan de masa madre, los pepinillos... Estos fermentos lácticos favorecen la conservación de los alimentos, la mejora de su sabor y textura, y sus propiedades nutricionales.

Existen suplementos alimenticios que contienen fermentos lácticos, comúnmente llamados probióticos. Disponibles en forma de cápsulas o comprimidos, estos productos tienen como objetivo favorecer el equilibrio intestinal, fortalecer la mucosa intestinal y aliviar los trastornos digestivos regulando las bacterias intestinales.

Los fermentos lácticos se utilizan ampliamente en la industria farmacéutica como agentes de fermentación en la producción de ciertos medicamentos y suplementos farmacéuticos.

También se utilizan en la industria cosmética por sus acciones beneficiosas sobre la piel. Estos fermentos lácticos están presentes en algunos productos de cuidado de la piel, como las cremas hidratantes, las lociones limpiadoras y las mascarillas, para ayudar a mantener el equilibrio del microbioma cutáneo. También pueden fortalecer la barrera cutánea natural, ayudando a proteger la piel contra las agresiones externas, como la contaminación y los rayos UV.

Los fermentos lácticos se utilizan en la agricultura para la producción de bacterias beneficiosas para el suelo. Cuando se aplican en los cultivos o se mezclan en el suelo, estos fermentos pueden favorecer la descomposición de la materia orgánica, aumentar la biodiversidad microbiana del suelo y estimular el crecimiento de las plantas, lo que puede aumentar los rendimientos agrícolas y reducir la dependencia de productos químicos agrícolas.

Historia y Aplicaciones de la Fermentación Láctica

En occidente durante el periodo del imperio romano se fermentaban salsas de pescado, existiendo cuatro tipos: garum, liquamen, allec, y muria. El garum era una fermentación láctica a la que se le añadían carbohidratos. En las cocinas asiáticas se han empleado frecuentemente las fermentaciones lácticas en el procesado de alimentos desde tiempos prehistóricos. En la cocina china tradicional el empleo de los productos lácteos fermentados, denominados "Lao" ha jugado un papel importante en los pueblos nómadas Han del norte de China. Las fermentaciones lácticas han supuesto ser un avance a las tribus nómadas de diversas partes de la tierra, proporcionan una forma de conservar y de mantener un alimento durante periodos de tiempos largos. En el imperio mongol, durante el siglo XII, surge el koumiss como una fermentación láctea ideal para la alimentación de los guerreros a caballo. La fermentación de las coles provocó que en la Edad Media los barcos marineros de Europa del Norte disminuyeran la aparición de casos de escorbuto. El escorbuto es una enfermedad de avitaminosis provocada por una carencia de vitamina C, vitamina que podría ingerirse en la col fermentada que se podía mantener comestible largos meses en las bodegas de los barcos. El viajero James Cook empleó la col fermentada como alimento en todas sus expediciones. Previamente el escritor romano Columela menciona en su obra Re Rustica la capacidad de conservar las coles en una salmuera durante largos periodos de tiempo.

La fermentación se utiliza desde hace milenios para la conservación de los alimentos y no se descubrió hasta tarde, en el siglo XIX, precisamente en los productos lácteos. El proceso de fermentación no se comprendía, se ejecutaba mediante un ritual a ciertos alimentos. Una de las primeras aplicaciones industriales fue el empleo del ácido láctico como agente blanqueante de los tejidos en la primitiva industria textil preindustrial. El químico francés Louis Joseph Gay-Lussac en colaboración con Théophile-Jules Pelouze desarrollan investigaciones con remolacha fermentada en a que obtiene ácido láctico. En 1808, Jöns Jacob Berzelius descubrió que se libera ácido láctico en los músculos al realizar esfuerzos físicos intensos. En 1856 Louis Pasteur descubrió el lactobacillus y su rol en la producción de ácido láctico, la pista le fue proporcionada por el físico Jean Baptiste Biot. Fue a partir de este descubrimiento de Pasteur cuando se comienza a comprender los procesos de la fermentación. El ácido láctico comienza a ser producido comercialmente por la compañía alemana Boehringer Ingelheim en 1895. Es precisamente el biólogo Joseph Lister quien comienza a investigar sobre las bacterias responsables de la fermentación láctica con el objeto de comprender el proceso desde u punto de vista biológico. En 1950 una empresa japonesa comenzó a producir ácido láctido de forma artificial sin mediar la fermentación.

La fermentación es producida generalmente por bacterias en ausencia del aire (entorno anaeróbico), que actúan sobre los azúcares contenidos en las plantas y en sus frutos, o semillas. La fermentación láctica tiene la característica de producirse igualmente en los tejidos animales en condiciones anaeróbicas. La fermentación es un proceso metabólico en las bacterias que tiene como objeto lograr energía procedente de ciertas moléculas: generalmente azúcares. La fermentación anaeróbica, en todos los casos posibles, comienza con una primera fase con una glucólisis que posee una ruta metabólica como la ruta de Entner-Doudoroff. La glucólisis genera como resultante piruvato (sales del ácido pirúvico). El piruvato obtenido puede ser degradado por distintas vías anaerobias que llevan a la formación de compuestos característicos que definen los distintos tipos de fermentaciones.

Fermentación Homoláctica vs. Heteroláctica

• Fermentación homoláctica: El proceso fermentativo en que su producto final solo es 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).

Existen fermentaciones como la maloláctica que, siguiendo un proceso natural, el ácido málico se convierte por degradación en ácido láctico. El ácido málico se encuentra en algunas frutas, tales como las manzanas, las uvas, etc. Por cada molécula de glucosa que se oxida mediante glucólisis dos moléculas de NAD son reducidas a NADH, y se obtienen dos piruvatos y dos moléculas de ATP. En la fermentación láctica, el sustrato endógeno utilizado es el propio piruvato producto de la glucólisis, que se reduce a ácido láctico.

Bacterias Ácido Lácticas (BAL)

Las lacto-bacterias o bacterias lácticas pertenecen al grupo gram positivo de bacterias, no son capaces de respirar oxígeno, incapaces de formar esporas, cocci o tubos. Carecen de citocromos y son incapaces de sintetizar porfirinas. Su característica principal es que producen ácido láctico cuando se encuentran en presencia de carbohidratos. Históricamente, las bacterias procedentes del género Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus y Streptococcus, al que se añadiría Lactococcus, son las especies consideradas como lácticas. La mayoría de ellas son homo-fermentativas.

Las BAL pueden sobrevivir tanto en ambientes ricos en oxígeno (aeróbicos) como en ambientes con poca presencia en oxígeno (anaeróbicos). Sin embargo, solo en condiciones de oxígeno limitado su metabolismo cambia hacia la fermentación.

Las BAL juegan un papel principal en la fermentación de muchos alimentos. El proceso de lacto-fermentación transforma ingredientes comunes como la leche, el trigo, las verduras y la carne en alimentos con sabores ácidos o ligeramente agrios, como el yogur, el pan de masa madre, el kimchi y el saucisson. Las BAL pueden encontrarse de manera natural en los alimentos (en las condiciones adecuadas), o bien se pueden añadir cepas específicas, llamadas "cultivos iniciadores", para conseguir resultados particulares.

Aquí te muestro cómo las BAL mejoran los alimentos:

• Conservación: Las BAL bajan el pH de los alimentos, creando un ambiente ácido que previene el crecimiento de bacterias dañinas. Este método natural de conservación mantiene los alimentos frescos por más tiempo y extiende su vida útil.
• Sabor y textura: Las BAL dan a los alimentos fermentados sus característicos sabores ácidos, como en el kimchi o el pan de masa madre, o texturas suaves y cremosas, como en el yogur. Esto se debe a que producen exopolisacáridos que aumentan el espesor del producto final.
• Seguridad: Algunas especies de BAL producen compuestos antimicrobianos que inhiben el crecimiento de patógenos dañinos (microorganismos que pueden representar un riesgo para la salud humana).

Más allá de la alimentación, las BAL tienen aplicaciones en la agricultura, la medicina, la cosmética y en la producción de alternativas ecológicas a los plásticos.

Alimentos que Contienen Ácido Láctico y Bacterias Ácido Lácticas

El ácido láctico se genera durante la producción de varios alimentos fermentados, incluyendo:

• Productos lácteos fermentados: yogur, queso, mantequilla, suero de leche, kéfir y kumis.
• Verduras y frutas fermentadas: verduras firmes como el repollo, el pepino, el rábano, y frutas jugosas como el mango, las bayas, los albaricoques o las ciruelas, a menudo se fermentan con lacto-fermentación.
• Cereales y granos fermentados: injera (panqueque etíope), pan de masa madre, pasta de miso (con cebada) y recetas tradicionales como el dhokla (torta de arroz de la India).
• Bebidas fermentadas: kombucha y bebidas tradicionales como boza, pito o merrisa.
• Carnes curadas: ciertos embutidos (como el salami) y pescado curado.

La cantidad exacta de BAL consumida a través de alimentos fermentados específicos varía mucho, debido a las diferencias en su origen, el proceso de fabricación, las condiciones de almacenamiento y otros factores. Por esta razón, aún no se sabe con certeza cómo interactúan exactamente los BAL en nuestro intestino. El proceso de elaboración también influye en si se ingieren BAL vivas o no. Por ejemplo, los productos de panadería fermentados como el pan de masa madre que se cocinan, o las verduras fermentadas que se pasteurizan, ya no contienen "microorganismos vivos". Sin embargo, los alimentos fermentados que no contienen microorganismos vivos aún pueden ofrecer otros beneficios para la salud. Los microbios pueden producir compuestos beneficiosos que luego son ingeridos por los consumidores (como vitaminas), pueden eliminar factores antinutricionales y mejorar la digestibilidad.

¿Son las Bacterias Ácido Lácticas Probióticos?

Sí, muchas BAL están clasificadas como probióticos, pero no todas lo están. Los probióticos son organismos vivos que, cuando se consumen en cantidades adecuadas, pueden proporcionar beneficios para la salud. Los probióticos pueden ayudar a equilibrar el microbioma intestinal, mejorar la digestión y apoyar el sistema inmunológico. Algunas cepas de BAL cumplen con los criterios para ser consideradas probióticos, como especies de Lactobacillus (L. acidophilus), Bifidobacterium (B. bifidum) y Streptococcus thermophilus.

Sin embargo, no todas las BAL pueden clasificarse como probióticos, ya que deben cumplir con criterios específicos. Por ejemplo, deben ser capaces de sobrevivir al ambiente ácido de nuestro estómago, adherirse a nuestras células intestinales y proporcionar beneficios para la salud medibles. Por eso, cada cepa debe ser evaluada individualmente para determinar sus propiedades probióticas.

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