1.8: Verduras Fermentadas
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Producción de verduras en escabeche
Las verduras pueden conservarse por fermentación o acidificación. Los vegetales fermentados comerciales más comunes incluyen pepinos, repollo y aceitunas, pero hay muchas otras verduras que se han utilizado.
Definiciones:
- Verduras fermentadas: vegetales que han sido conservados con microorganismos productores de ácido (se puede agregar o no ácido adicional al proceso)
- Vegetales acidificados: verduras que se han conservado la adición directa de ácido
- Encurtidos: término genérico que se refiere a vegetales fermentados o acidificados pero generalmente se refiere al uso del ácido acético como agente acidificante primario
Proceso Típico para Fermentación Vegetal:
Carbohidratos Vegetales
Carbohidratos en verduras: Azúcares simples
La col fresca contiene alrededor del 4-8% de azúcares fermentables: glucosa, fructosa y sacarosa. Los pepinos tienen cantidades mucho menores de estos azúcares fermentables.
- Dibuja estos tres azúcares fermentables.
- Las fermentaciones de repollo alcanzan un pH mucho más bajo que los encurtidos de pepino provocando que el chucrut sea más agrio que otras verduras fermentadas. Explicar esta observación
Hay muchos polisacáridos complejos en las verduras que no son fermentables ni se metabolizan fácilmente. Esto a menudo se llama fibra.
Hidratos de Carbono en Verduras:
La celulosa es una cadena lineal de miles de unidades enlazadas de D-glucosa.
¿Qué tipo de enlaces se utilizan en este polisacárido? Encierra en un círculo las designaciones correctas.
- \(\alpha \text{ or } \beta\)
- 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 2-4
Carbohidratos en Verduras: Pectinas
La pectina es un polisacárido elaborado a partir de una mezcla de monosacáridos. Si bien muchos polisacáridos distintos han sido identificados y caracterizados dentro de esta “familia de polisacáridos pécticos”, la mayoría contienen tramos de cadenas lineales de ácido D-galacturónico unido a\(\alpha\) - (1—4).
- Dibujar una cadena lineal de cadenas lineales de ácido D-galacturónico unido a\(\alpha\) - (1—4).
Brining
La levadura y muchos microorganismos suelen estar presentes en la superficie de las verduras crudas. La sal, ya sea en forma de sólido o como solución de salmuera, se le agrega a la verdura. Col triturada u otras verduras adecuadas se colocan en un frasco. La sal, ya sea en forma de sólido o como solución de salmuera, se agrega a la verdura para que quede completamente sumergida. Se aplica presión mecánica al repollo para expulsar el jugo, el cual contiene azúcares fermentables y otros nutrientes adecuados para la actividad microbiana.
La sal, principalmente NaCl, cumple varios papeles importantes en la preservación de vegetales fermentados:
- La alta concentración de sal limita el crecimiento de muchos organismos de deterioro
- La sal ayuda a romper las membranas, liberando los azúcares fermentables en la solución para las bacterias
- La sal contribuye al sabor del pepinillo final
Además, la sal puede evitar que las enzimas pectinolíticas o celulolíticas funcionen.
- ¿Cómo podría la sal impactar una enzima a nivel molecular? Consideremos al FMI.
- ¿Por qué querrías evitar que las enzimas pectinolíticas y celulolíticas funcionen? Considera la textura de los pepinos encurtidos.
Proceso de Fermentación
Organismos de fermentación
La fermentación de vegetales generalmente involucra bacterias del ácido láctico (LAB) de origen natural. Esto se considera una fermentación silvestre ya que las bacterias LAB se encuentran naturalmente en las verduras. Al inicio, son muchas las bacterias que colonizan la verdura fresca; estos organismos competirán. A medida que el LAB comience a excretar ácido láctico, el pH disminuirá y la mayoría de los otros organismos morirán.
- Revisión: Esbozar la vía para la formación de ácido láctico.
- Algunos productores agregarán ácido acético a la salmuera al inicio. Sugerir una razón por la cual. La primera etapa de la fermentación vegetal involucra bacterias anaerobias, especies Leuconostoc, que fermenta los azúcares en ácido láctico.
- Se trata de una fermentación heteroláctica. ¿Cuáles son los otros productos producidos en este proceso?
- Es importante que las verduras fermentadoras permanezcan sumergidas en la solución salina/ácida y el sistema no se exponga al aire durante la primera semana. Explique por qué.
A medida que el pH baja, el ambiente se vuelve demasiado ácido para que estas bacterias sobrevivan y mueren. En la segunda etapa comenzarán a florecer especies de Lactobacillus que se adapten mejor a ambientes ácidos. Lactobacillus continuará fermentando anaeróbicamente los azúcares restantes en ácido láctico hasta que el pH alcance aproximadamente 3.
- Este es un proceso de fermentación homoláctica. ¿Cuáles son los productos de este tipo de fermentación?
Vías de Fermentación y Sabor: Producción de Manitol
En chucrut, Leuconostoc mesenteroides convierte los azúcares vegetales, típicamente glucosa, en ácidos láctico y acético y dióxido de carbono. Lc. mesenteroides también utiliza fructosa como aceptor de electrones, reduciéndola a manitol. La fructosa puede ser utilizada como aceptor de electrones reduciéndose a manitol; esta reacción contribuye a la reposición del pool de NAD + de las células.
- Dibuja un mecanismo de flecha curva para este proceso.
- ¿Cuál es el producto secundario formado? ¿Cómo ayuda eso a las bacterias?
Dado el tiempo suficiente, Lc. mesenteroides continuará fermentando manitol a ácido láctico.
- ¿Por qué esto lleva tiempo?
Vías de fermentación y sabor: el manitol como contribuyente al sabor
El consumo de chucrut ha disminuido en EU. En las comparaciones de sabor de chucrut parcialmente fermentado europeo vs chucrut americano vs chucrut completamente fermentado, la mayoría de los consumidores prefirieron los sabores del chucrut europeo parcialmente fermentado. Las diferencias químicas primarias fueron mayores niveles de azúcares restantes, manitol y etanol (probablemente por adición post-procesamiento de vino). El manitol es dulce y tiene un efecto refrescante deseable que a menudo se usa para enmascarar los sabores amargos. Sin embargo, el chucrut 'parcialmente fermentado' puede causar problemas en el almacenamiento a granel; los azúcares restantes permiten que los organismos de deterioro prosperen (y la evolución de gas). El chucrut completamente fermentado no tiene azúcares restantes, por lo que no necesita más procesamiento.
- Si fueras productor de chucrut en EU, ¿qué proceso usarías? Defiende tu respuesta.
Vías de Fermentación y Sabor: Fermentación Maloláctica
Muchas cepas de Lc. mesenteroides y Lactobacillus pueden fermentar el ácido málico (que se encuentra naturalmente en las verduras) en ácido láctico. La fermentación maloláctica (MLF) implica la conversión de ácido málico en ácido láctico y dióxido de carbono. Algunas bacterias LAB convierten el ácido málico en un solo paso; mientras que otras utilizan estos pasos que incluyen intermedios del ciclo de TCA.
- Completar los pasos de esta vía bioquímica para convertir el ácido málico en ácido láctico.
- En la fermentación del pepino, esto es un problema porque la producción de ____________ provoca burbujas de gas en los pepinos, suaviza el encurtido y crea 'hinchadores y flotadores'.
- 'Heaving' es un rápido aumento en el volumen de chucrut que resulta en el atrapamiento de gas dentro del chucrut y un aumento en el nivel de salmuera en el tanque. Esto es un problema en la producción industrial de chucrut. Probablemente se deba a la fermentación maloláctica. Explicar.
- Sugerir un método para reducir la fermentación maloláctica en la producción de encurtidos y chucrut.
- Por otro lado, el ácido málico tiene un sabor más duro y agresivo que el ácido láctico. Los altos niveles de ácido málico disminuyen las calificaciones de sabor del chucrut. ¿Cuánto se debe suprimir el MLF?
Perfiles de sabor a chucrut
Compuestos de azufre
Los aromas y sabores de azufre están fuertemente asociados con las verduras crucíferas como la col, los rábanos, la col rizada y el brócoli. El sulfóxido de S-metil cisteína (SMCSO) se presenta naturalmente en grandes cantidades en la col fresca.
Los sabores de chucrut se caracterizan principalmente por notas saladas, ácidas y de azufre. El carácter de azufre del chucrut puede aportar tanto sabores deseables, como aromas y sabores desfavorables. Esto a menudo depende de los niveles de concentración.
Muchos de los compuestos (mostrados a continuación) que se encuentran en el chucrut se derivan de la degradación enzimática de SMCSO.
DMTS y MMTSO 2 parecen ser los compuestos más críticos para el sabor a azufre de chucrut.
Se sabe que el chucrut comercial con especias de alcaparra es menos sulfuroso y de sabor más suave que el chucrut tradicional, se encontró que no contenía DMTS y el nivel del DMDS también fue menor. Las semillas de alcaparra parecen eliminar el precursor de estas moléculas, el metanotiol.
- Proponer un método de cómo las semillas de alquitrán podrían reducir la presencia de metanotiol
Post-Fermentación
Se pueden agregar especias, vinos y otros ingredientes a los encurtidos para aumentar su sabor.
Después de la fermentación y eliminación del almacenamiento de salmuera, los pepinos pueden desalarse o enjuagarse para reducir el contenido de ácido.
- ¿Cuáles son algunos problemas asociados con la disminución del contenido de sal o ácido?
Muchos productos de encurtidos y chucrut se someten a pasteurización en sus recipientes de vidrio antes de ser vendidos.
- ¿Por qué se pasteurizan estos productos?
- ¿Cuál es la desventaja de la pasteurización de las verduras?
Fuentes
Fleming HP, McFeeters RF. Azúcares residuales y productos de fermentación en chucrut comercial crudo y acabado En el Seminario de chucrut, 1985, N. Y. State Agric. Expt. Sta. Informe Especial No. 56:25-29.
Johanningsmeier, et. al. Propiedades Químicas y Sensoriales del Sauerkraut, J. Food Sci., 2005, 70 (5), 343-349.
Pérez-Díaz IM, Breidt F, Buescher RW, Arroyo-López FN, Jimenez-Díaz R, Bautista-Gallego J, Garrido-Fernández A, Yoon S, Johanningsmeier SD. 2014. Capítulo 51: Hortalizas Fermentadas y Aciduladas. En: Pouch Downes F, Ito KA, editores. Compendio de Métodos para el Examen Microbiológico de Alimentos, 5ta Ed. Asociación Americana de Salud Pública.