Diferencia entre azúcar y almidón
Las moléculas orgánicas, como el azúcar, son moléculas que
pueden agruparse, cuando estas moléculas se encuentran sin estar agrupadas, se
llaman monómeros, cuando se agrupan se llaman polímeros. En el caso del almidón
y el azúcar, ocurre lo mismo, el azúcar, no es otra cosa que la molécula simple
de seis carbonos, doce hidrógenos y seis oxígenos, en el caso del almidón,
estamos hablando que es la agrupación de muchas moléculas de azúcar unidas, las
cuales forman una molécula gigante o polímero.
El azúcar o sacarosa es un disacárido formado por una
molécula de glucosa y una de fructosa (estas son monosacáridos hexosas) que se
obtiene de la caña de azúcar o de la remolacha azucarera.
El almidón es un polisacárido de reserva alimenticia
predominante en las plantas, y proporciona el 70-80% de las calorías consumidas
por los humanos de todo el mundo.
El almidón no es realmente un polisacárido, sino la mezcla de dos
polisacáridos, la amilosa y la amilopectina
FERMENTACION Y TIPOS
La fermentación es un proceso catabólico de oxidación incompleta, totalmente
anaeróbico, siendo el producto final un compuesto orgánico. Estos
productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de
fermentaciones.
Fue descubierta por Louis Pasteur, que la describió como la vie sans
l´air (la vida sin el aire). La fermentación típica es llevada a cabo por las
levaduras. También algunos metazoos y protistas son capaces
derealizarla.
El proceso de fermentación es anaeróbico ya que se produce en ausencia de
oxígeno; ello significa que el aceptor final de los electrones del
NADH producido en la glucólisis no es el oxígeno, sino un
que se reducirá para poder reoxidar el NADH a NAD+. El compuesto orgánico que
se reduce (acetaldehído, piruvato, ) es un derivado
del sustrato
que se ha oxidado anteriormente.
En los seres vivos, la fermentación es un proceso
anaeróbico y en él no interviene la mitocondria ni la cadena respiratoria. Son
propias de los microorganismos, como algunas bacterias y levaduras.
También se produce la fermentación en la mayoría de las células de los animales
(incluido el hombre), excepto en las neuronas que mueren rápidamente si no
pueden realizar la respiración celular; algunas células, como los eritrocitos,
carecen de mitocondrias y se ven obligadas a fermentar; el tejido muscular de
los animales realiza la fermentación láctica cuando el aporte de oxígeno a las
células musculares no es suficiente para el metabolismo aerobio y la
contracción muscular.
Desde el punto de vista energético, las fermentaciones son muy poco rentables
si se comparan con la respiración aerobia, ya que a partir de una molécula de
glucosa sólo se obtienen 2 moléculas de ATP, mientras que en la respiración se
producen 36. Esto se debe a la oxidación del NADH, que en lugar de penetrar
en la cadena respiratoria, cede sus electrones a compuestos orgánicos con poco
poder oxidante.
Enla industria la fermentación puede ser oxidativa, es decir, en presencia de
oxígeno, pero es una oxidación aeróbica incompleta, como la producción
de ácido acético a partir de etanol.
Las fermentaciones pueden ser: naturales, cuando las condiciones ambientales
permiten la interacción de los microorganismos y los sustratos orgánicos
susceptibles; o artificiales, cuando el hombre propicia condiciones y el
contacto referido.
|
USOS: El beneficio industrial primario de la fermentación es la conversión del
mosto en vino, cebada en cerveza y carbohidratos en dióxido de carbono para
hacer pan. De acuerdo con Steinkraus (1995), la fermentación de los alimentos
sirve a 5 propósitos generales:
* Enriquecimiento de la dieta a través del desarrollo de una diversidad
de sabores, aromas y texturas en los substratos de los alimentos.
* Preservación de cantidades substanciales de alimentos a través de ácido
láctico, etanol, ácido acético y fermentaciones alcalinas.
* Enriquecimiento de substratos alimenticios con proteína, aminoácidos, ácidos grasos esenciales y vitaminas.
* Detoxificación durante el proceso de fermentación
alimenticia.
* Disminución de los tiempos de cocinado y de los requerimientos de
combustible.
La fermentación tiene algunos usos exclusivos para los alimentos. Puede producir nutrientes importantes o eliminar anti nutrientes.
Los alimentos pueden preservarse por fermentación, la fermentación hace uso de energía delos alimentos y puede crear condiciones
inadecuadas para organismos indeseables. Por ejemplo,
avinagrando el ácido producido por la bacteria dominante, inhibe el crecimiento
de todos los otros microorganismos.
De acuerdo al tipo de fermentación, algunos productos (ej.
alcohol fusel) pueden ser dañinos para la salud. En
alquimia, la fermentación es a menudo lo mismo que putrefacción, significando
permitir el pudrimiento o la descomposición natural de la sustancia.
Tipos de fermentaciones
* Fermentación acética
* Fermentación alcohólica
* Fermentación butírica
* Fermentación de la glicerina
* Fermentación láctica
* Fermentación ropica
Fermentación acética La fermentación acética es la fermentación bacteriana por
Acetobacter, un género de bacterias aeróbicas, que transforma el alcohol en
ácido acético 1] La fermentación acética del vino
proporciona el vinagre debido a un exceso de oxígeno y es considerado uno de
los fallos del vino. La fermentación acética es un
áera de estudio dentro de la Cimología.
Características
La formación de ácido acético (CH3COOH) resulta de la oxidación de un alcohol por la bacteria del
vinagre en presencia del oxígeno del aire. Estas
bacterias, a diferencia de las levaduras productoras de alcohol, requieren un suministro generoso de oxígeno para su crecimiento y
actividad. El cambio que ocurre es descrito generalmente por la ecuación
C2H5OH + O2 → Acetobacter aceti → CH3COOH + H2O
Hayotros muchos tipos de fermentación que se producen de forma natural, como la formación de
ácido butanoico cuando la mantequilla se vuelve rancia.
Fermentaciones específicas
Las fermentaciones específicas son manipuladas por el hombre con el objeto de
obtener el etanol en ciertas bebidas. Para ello se emplean principalmente los azúcares de las frutas, los
cereales y de la leche. La producción de estas bebidas es en la mayoría
de los casos local debido a la disponibilidad de los substratos, por ejemplo en
los países mediterráneos la uva es frecuente y por lo tanto la fermentación del vino también, el mismo
patrón puede hacerse con otros materiales como
el arroz en Asia o el maíz en Latinoamérica.
De esta forma la tradición de los procesos de fermentado se han
asociado a las diversas etnias o grupos sociales.
Fermentación del vino
La fermentación del
vino es de las más conocidas y estudiadas por afectar a una industria muy
extendida y con gran solera (véase: Historia del vino). En el caso del
vino las levaduras responsables de la vinificación son unos hongos
microscópicos que se encuentran de forma natural en los hollejos de las uvas
(generalmente en una capa en forma de polvo blanco fino que recubre la piel de
las uvas (vitis vinifera l.) y que se denomina 'pruina'). Los vinos
deben tener una cantidad de alcohol debido a la fermentación de al menos un 9% en volumen. Con la excepción de los vinos verdes como puede ser el chacolí que pueden tener unagraduación
inferior 34] La fermentación alcohólica del vino es muy antigua
y ya en la Biblia se hacen numerosas referencias al proceso. Las especies de
levaduras empleadas en la elaboración del vino suelen ser por regla general las
Saccharomyces cerevisiae aunque a veces también se emplean la S. bayanus y la S.
oviformis, aunque en muchas variedades de vides la kloeckera apiculata y la
metschnikowia pulcherrima son levaduras endógenas capaces de participar en las
primeras fases de la fermentación.[35] Para frenar la aparición de bacterias
indeseables y otros organismos limitantes de la fermentación se suele
esterilizar el mosto a veces con dióxido de azufre (SO2) antes del proceso.
La elaboración del
vino pasa por una fermentación alcohólica de la fruta de la vid en unos
recipientes (hoy en día elaborados en acero inoxidable) en lo que se denomina
fermentación tumultuosa debido a gran ebullición que produce durante un periodo
de 10 días aproximadamente (llegando hasta aproximadamente unas dos semanas).
Tras esta fermentación 'principal' en la industria del vino se suele hacer referencia a una
fermentación secundaria que se produce en otros contenedores empleados en el
trasiego del vino joven (tal y como puede ser en las
botellas de vino). Los vinos blancos fermentan a temperaturas
relativamente bajas de 10s-15sC y los vinos tintos a temperaturas mayores de
20s-30sC. A veces se interrumpe voluntariamente la
fermentación etílica en el vino por diversascausas, una de las más habituales
es que haya alcanzado la densidad alcohólica establecida por la ley. En
otros casos por el contrario se activa de forma voluntaria el proceso de
fermentado mediante la adición de materiales azucarados, este fenómeno recibe
el nombre de chaptalización y está muy regulado en los países productores de
vino ]
La cerveza es una bebida alcohólica producida por la fermentación alcohólica
mezcla de algunos cereales (en forma de malta) mezclados con agua. Los
cereales empleados son por regla general: cebada, centeno, trigo, etc. El
contenido de la cerveza ya se reglamentó en Europa en la famosa ley alemana de
la Reinheitsgebot que data del año 1516. Las levaduras
empleadas en el proceso de fermentación de la cerveza se dedican a trabajar
contra la maltosa y por regla general suelen depender de las características
del producto cervecero final que se desee obtener, por ejemplo se suele emplear
la Saccharomyces cerevisiae para elaborar cervezas de tipo ale (de color
pálido) y la saccharomyces carlsbergensis que sirve para la elaboración de la
cerveza tipo lager (Generalmente de color rubio) y la Stout (Cerveza oscura de
alto contenido alcohólico generalmente más dulce, un ejemplo: Guinness). El
proceso de fermentación en la cerveza en las cubas de
fermentación ronda entre los 5 y 9 días.
La industria cervecera ha seleccionado durante siglos las cepas de levaduras
para que se adaptaran al proceso de elaboración de cerveza,logrando
una gran variedad de las mismas. Durante el proceso se le añade lúpulo (Humulus
lupulus) con el objeto de saborizar, aromatizar y controlar las reacciones
enzimáticas durante el proceso de elaboración de la
cerveza. El proceso de fermentación de la cerveza se produce en un medio ácido
que suele oscilar entre los pH 3 y 5,6. Por regla
general la fermentación de la cerveza se regula mediante la regulación de la
temperatura de la fermentación del
mosto de malta.
Existen en la elaboración de la cerveza dos tipos fundamentales de fermentación
etílica, dependiendo del lugar físico donde se realiza la fermentación en la
cuba madre, la razón de esta fermentación se debe a la estructura química de la
capa celular de la levadura y a la propiedad floculante de las levaduras de la
cerveza:
* Baja fermentación - Estas cervezas son fermentadas con levaduras específicas
que se hunden en la parte inferior de la cuba (de ahí su nombre de fermentación
baja). Las fermentaciones de este tipo se producen a
temperaturas relativamente bajas 4–9 °C.
* Alta fermentación - Son cervezas elaboradas con levaduras del tipo
saccharomyces cerevisiae, las fermentaciones de este tipo se producen a
temperaturas relativamente altas 15–20°C. Estas levaduras tienden a flotar y
por eso se denominan 'fermentación alta”
* Fermentación del arroz En los países asiáticos la abundancia natural del arroz debido a las características climáticas permite
que se pueda emplear enla elaboración de fermentaciones alcohólicas en forma de
bebida como es el sake (conocida en Japón como nihonshu (æ—¥æœ¬é… nihonshu? 'alcohol
japonés'), así como
el vino de arroz. Los principales microorganismos empleados en la elaboración
de estas bebidas alcohólicas a base de arroz .La fermentación se toma un periodo que va desde los 30 a los 40 días.
En el sake, aparte de una concentración de entre 15 y 20% de etanol producto de
la fermentación, los principales componentes responsables de su sabor característico
son: ácido succínico (500 a 700 mg/L), ácido málico (200 a 400 mg/L), ácido
cítrico (100 a 500 mg/L), ácido acético (50 a 200 mg/L), isoamil alcohol (70 a
250 mg/L), n-propanol (120 mg/L), 2-fenil etanol (75 mg/L), isobutanol (65
mg/L), etilacetato (50 a 120 mg/L), etilcaproato (10 mg/L) e isoamil acetato
(10 mg/L). Estos metabolitos también pueden encontrarse en
cervezas y la mayoría de vinos ya que provienen de la fermentación alcohólica.
También hay que añadir a estos componentes el
eti-lleucinato, que es el que contribuye en mayor medida al aroma del saké. No obstante,
la concentración de todos estos compuestos en el Saké es significantemente
mayor. No hay que olvidar la presencia de de ácido láctico (0
a 0,5 mg/L) que es casi enteramente fruto de la actividad de las bacterias
fermentadoras acidolácticas presentes durante la etapa del
moto (etapa inicial en la cuba
de fermentación). También se detecta, aunque en concentraciones menores,una variedad de aminoácidos. La presencia de estos tiende a
ser la mínima posible, ya que le dan al Saké un sabor
desagradable.
Se han llevado a cabo gran cantidad de mejoras
genéticas de las cepas de Saccharomyces sake con tal de incrementar la
presencia de algunos de estos metabolitos (como
es el caso del
fenil etanol, el isoamil alcohol o el etilcaproato), al igual que reducir la de
otros (aminoácidos, etilcarbamato, urea). También se han
dado el caso de cepas diseñadas para mejorar la productividad, ya sea
disminuyendo la formación de espuma, el incremento de tolerancia al etanol o la
no proliferación de cepas productoras de toxinas. Los productos fermentados de
arroz no son exclusivos de Japón, se puede encontrar en diversas culturas del
mundo como puede ser: el binburán (Filipinas), el pachwai (en la India se
denomina como 'cerveza de arroz'), el arrack (el denominado عرق, a€›araq es
muy popular en Oriente Medio frecuentemente destilado), el rakshi (bebida
elaborada con arroz y mijo en el Nepal), etc. siendo algunas de estas bebidas
destiladas.
Fermentación alcohólica de la leche La leche por regla general sufre una
fermentación láctica (la mayoría de los productos lácteos) que produce algunas
bebidas alcohólicas. El proceso es alimentado por la lactosa (azúcar natural de
la leche) y por la enzima lactasa que segregan algunas levaduras específicas . La fermentación láctica y etílica es muy
sensible a la temperatura y suele denominarsefermentación heteroláctica Entre las bebidas lácteas que han sufrido una fermentación
etílica se encuentra una bebida denominada koumiss que se elabora mediante la
adicción de sacarosa (azúcar de caña) a la leche pasteurizada y suele
proporcionar bebidas de bajo contenido alcohólico, oscila entre un 1% y un 3%,
el microorganismo responsable de este proceso es Lactobacillus bulgaricus. Se
denomina a veces como:
'vino de leche' y posee un aspecto grisáceo. En estas bebidas lácteas
la fermentación láctica se produce al mismo tiempo que la alcohólica,
cooperando ambas en un complejo proceso
interrelacionado. Otra de las bebidas es el kéfir, muy popular en los países
del Cáucaso y Asia Central[] que contiene una cierta cantidad de etanol, que
puede oscilar entre un 0.040% y un 0.300%[] su bajo contenido se debe a las
relativamente altos niveles de pH que paran el proceso fermentativo alcohólico.[]
Otras fermentaciones alcohólica Algunos alimentos fermentados poseen ciertas
cantidades de etanol debido a pequeñas reacciones de fermentación etílica que
se realizan durante la fermentación del alimento, las diferentes culturas del
mundo emplean de una forma u otra esta fermentación como identificación
cultural, debido quizás a que se suele emplear alguna fruta o verdura propia de
la región. Uno de los ejemplos es el natto de la culinaria japonesa.[41] Una de
las bebidas más populares en los pueblos de Europa del Norte es la hidromiel
elaborada con agua y mielfermentadas cuya solera se remonta a la época de los
vikingos, de la misma forma se elabora el tej etiope.
Las fermentaciones realizadas con azúcar de caña en los vinos azucarados como
puede ser el basi filipino, el japonés shoto sake. Los vinos de palma elaborados con la hoja de
la palmera, algunos como puede ser el ogogoro de
Nigeria, el tuba de
Filipinas, el kalu de la India.
El pulque de México elaborado con la fermentación alcohólica del zumo de la
agave tequilana (en la que participa la levadura Zymomonas mobilis), algunas
bebidas similares son el colonche (o el nochoctli) elaborados de la
fermentación de cactus. En México son conocidas también el tesgüino elaborado
con la fermentación del maíz, el tibicos, la
tuba ] Una bebida que se hace a partir de la panela
es una variante del guarapo que es una bebida
alcohólica producto de la fermentación alcohólica del agua de panela. El kenyan
urwaga que es una bebida efervescente elaborado de bananas típico en Ruanda,
similar es el mwenge de Uganda
elaborado similarmente con sorgo y bananas. Las
fermentaciones de maíz que elaboran la la Chicha, a veces denominada tepache.
De la misma forma ocurre con la fermentación de la manzana en la sidra (muy
popular en países como
España, Francia, Gran Bretaña) y en el apfelwein alemán, bebida muy popular en
los países del norte de Europa, así como en algunas zonas del
Cantábrico.
Fermentación alcohólica casera Una de las actividades lucrativas de algunas personas
es lafermentación etílica casera, se trata de un proceso químico de baja
eficiencia y del que se obtiene etanol en cantidades relativamente altas 31] El equipo básico para realizar la fermentación de
forma casera puede consistir en las siguientes piezas:
* Fermentador o Cuba madre - Suele ser un recipiente de gran volumen de 30 L
(es preferible que tenga escala graduada en sus paredes). Este recipiente
(generalmente de polietileno) se puede llenar de agua con sacarosa o cualquier
zumo de fruta (pudiendo poner incluso fruta madura en su interior). El recipiente debe ser amplio en su boca superior para que el
dióxido de carbono pueda liberarse y facilitar su limpieza posterior. Se
denomina a veces a este recipiente como simplemente 'fermentador' y es el
espacio en el que se realiza la fermentación. Debe ser de un
tamaño tal que permita ser removido de vez en cuando.
* Tapón de fermentación - El recipiente, o fermentador, debe tener un calibre de 'boca' sufiente para que pueda enroscarse un
tapón de fermentación con un agujero sobre el que se pueda introducir un
airlock. Este tapón debe garantizar la estanqueidad del proceso, permitiendo tan sólo acceso a
través del
airlock.
* Cubierta de goma para el tapón - Se debe hacer notar que el tapón debe ser cubierto
con una funda de goma para que garantice la estanqueidad del fermentador
durante el proceso. Este accesorio no es realmente necesario
y su función es la de garantizar la estanqueidad que debeproporcionar el tapón.
* Airlock - La misión de este dispositivo es la de permitir la salida del
dióxido de carbono generado mientras que al mismo tiempo se evita la entrada de
aire en el 'fermentador' y evitar así la contaminación del proceso (que
oxidaría el alcohol etílico en ácido acético). El bloqueo de este
aparato se hace mediante el empleo de agua introducida en unas ampolletas
comunicadas, estas ampolletas permiten la salida del
CO2 pero no la entrada del
aire (O2). Este dispositivo puede encontarse elaborado en
vidrio o en plástico.
Se suele comercializar para poder hacer la mezcla inicial diferentes productos
con levaduras deshidratadas en su interior, la elección del producto dependerá fundamentalmente del tipo de azúcar
empleado. Las levaduras deshidratadas deben pasar un
periodo de hidratación de unas horas antes de ser añadido al subtrato. Se debe considerar que la fermentación debe empezar aproximadamente
a las 10 horas de componer el sistema y suele durar entre dos y cuatro días.
A veces se incluyen además esencias diversas que se añaden en la elaboración
final de estas bebidas caseras con el objeto de aromatizar o proporcionar
diferentes sabores. En el kit de desarrollo debe incluirse un
termómetro y un densímetro.
Este proceso es normalmente asociado el proceso de destilación casera para
aumentar la pureza del
alcohol resultante, permitiendo de esta manera producir aguardientes y otras
bebidas de alto contenido alcohólico.