Ácido Láctico Láctico a partir de la leche El ácido láctico se prepara normalmente por fermentación bacteriana de lactosa, almidón, azúcar de caña o suero de la leche en la forma DL o racémica. Pequeñas cantidades de ácido Lláctico están presentes en la san!re " en otros fluidos " ór!anos del cuerpo# este ácido se forma en los te$idos, sobre todo los musculares, que obtienen ener!%a metabolizando azúcar en ausencia de o&%!eno. La acumulación de !randes cantidades de este ácido en los músculos produce fati!a " puede causar calambres. El ácido láctico que se forma en la leche por la fermentación de la lactosa es el que hace que aquélla se a!rie. El ácido láctico se utiliza para elaborar queso, "o!urt, col fermentada, bebidas " otros productos. Para la producción de ácido láctico a partir de suero de leche, se emplea !eneralmente el or!anismo L. bul!aricus el cual es incubado a '( a () !rados *elsius. La concentración de azúcar de los mostos se a$usta normalmente del ( al +), se!ún la naturaleza de la materia prima " las condiciones del proceso.
Propiedades f%sicas
Ácido Láctico -cido láctico ácido /hidro&ipropiónico0, /hidro&ipropiónico0, compuesto l%quido l%quido transparente, incoloro o débilmente amarillo, casi inodoro, !iroscópico " de consistencia siruposa, de fórmula *12*131*331. 4e da ba$o dos formas ópticamente acti5as, de&tró!ira " le5ó!ira, frecuentemente denominadas ácido Dláctico " ácido Lláctico. En su estado natural es una mezcla ópticamente inacti5a compuesta por partes i!uales de ambas formas D " L, conocida como mezcla 6racémica6.
7o&icidades " Primeros 8u&ilios9 L%quido que sin ser corrosi5o puede producir inflamaciones en caso de contacto bre5e o repetido, pudiendo causar irritación de la piel " los o$os por contacto. Por lo cual se recomienda e5itar contacto con o$os " piel, " no inhalar 5apores.
Fabricación :hittier " ;o!ers describen la producción de ácido láctico con un culti5o de un lactobacilo " un micoderma.
.(. El suero neutralizado o leche descremada se siembra con un microor!anismo productor de ácido láctico Lactobacillus bul!aricus más un micoderma o Lactobacillus delbruec?ii, los dos son homofermentati5os0. Después se calienta el suero hasta apro&imadamente '2@* para facilitar la fermentación de la lactosa# de cuando en cuando se añaden cantidades adicionales de carbonato cálcico u ó&ido cálcico para mantener el p1 entre (.( " >.). La temperatura " el p1 se mantienen en sus 5alores óptimos para que la fermentación de lactosa se produzca con la ma"or rapidez posible# por lo !eneral, en '+'A horas ha fermentado toda la lactosa. 8l terminar la fermentación se neutraliza el l%quido con cal " lue!o se calienta hasta apro&imadamente B=@* para coa!ular las prote%nas del suero " permitir su separación por sedimentación. El l%quido claro se separa " se lle5a a un tanque " los sedimentos se pasan por un filtro prensa. El precipitado se seca
para utilizarlo como pienso alimento para !anado0 " el filtrado se a!re!a al l%quido claro del tanque de almacenamiento. Después se trata el l%quido claro con carbón descolorante, se filtra " se concentra en un e5aporador de 5ac%o hasta C( @ <é. La solución concentrada de lactato de calcio se pone entonces en tanques de cristalización pro5istos de camisa para circulación de a!ua fr%a. El lactato de calcio cristaliza en C)C+ horas. 4e separan del l%quido los cristales por centrifu!ación, se la5an, se concentra el a!ua de la5ado " se obtiene más lactato de calcio, que se añade al lote principal. Los cristales se disuel5en ahora a ==@* " se añade carbón descolorante " a "uda de filtro. 4e filtra la solución, se concentra, se enfr%a, se de$a que se produzca la cristalización " se separan los cristales. ;epitiendo estos pasos se obtiene lactato de calcio de di5ersos !rados de pureza, entre ellos la calidad .4.P. El lactato de calcio obtenido por este procedimiento tiene la fórmula *a*12*131*330+(1+3. n suero de case%na que conten!a '.= de lactosa debe dar teóricamente >.A F! de lactato de calcio por C)) F! de suero. En la práctica, se obtienen apro&imadamente (.( F! de lactato impuro por cada C)) F! de suero.
Empleos del ácido láctico: Los usos del ácido láctico son numerosos, tanto en la alimentación como en las fermentaciones, fabricación de productos farmacéuticos " dentro de la industria qu%mica. *omo acidificante se emplea la calidad comestible de ácido láctico en confiter%a " fabricación de e&tractos, esencias " zumos de frutas, limonadas, 5ariantes, $arabes " otros productos. 7ambién puede emplearse en el curado de la carne " en la conser5as de pescado " 5e!etales. En las coles ácidas " 5ariantes actúa como preser5ati5o de la putrefacción. 4e emplea también para acidular los e&tractos de malta en la manufactura de cer5eza, para a$ustar la acidez de la salmuera en la preparación de aceitunas, para impedir el desarrollo de las bacterias de ácido but%rico en la fabricación de le5adura " en la fabricación de bebidas efer5escentes. Dentro de la industria qu%mica se emplea en el teñido de seda " otros te&tiles, como mordiente en el estampado de la lana, en la preparación de cueros, en el decalado de pieles, en el curtido 5e!etal " como fundente en las pastas de soldar. La calidad transparente se emplea en la industria de plásticos. 7ambién los lactatos tienen empleos importantes.
Ácido láctico El ácido láctico es un ácido or!ánico natural de importancia industrial en las aplicaciones farmacéuticas como electrolito " fuente de minerales# en la industria cosmética como p1 buffer, antimicrobiano " re$u5enecedor de la piel# como neutralizante, sol5ente " a!ente limpiador en la industria qu%mica " en la industria alimentaria como acidulante, preser5ante " antimicrobiano, se utiliza en una !ran 5ariedad de alimentos procesados como caramelos, productos de panader%a, sopas, lácteos, cer5eza, $aleas, mermeladas, ma"onesas " hue5os procesados. E&isten dos formas ópticas acti5as, donde el ácido L G0 láctico es el preferido. La aplicación de procesos de separación, concentración " secado permiten obtener ácido L G0 láctico purificado. La producción biotecnoló!ica de ácido láctico ofrece 5arias 5enta$as como el ba$o costo de los sustratos, ba$as temperaturas de producción " ba$o consumo de ener!%a. Las recientes in5esti!aciones están enfocadas en encontrar nue5as " efecti5as fuentes nutricionales " nue5as técnicas de fermentación encaminadas a alcanzar altas con5ersiones de sustrato " altos rendimientos en ácido láctico. Esta re5isión se enfoca en las distintas tecnolo!%as de fermentación para producir ácido láctico a partir de los microor!anismos, las materias primas reno5ables, los sistemas de fermentación e5aluados " las herramientas estad%sticas de los análisis usadas para optimizar el proceso biotecnoló!ico de producción de éste. El ácido láctico se denomina ácido +hidro&ipropanoico " está formado por los !rupos funcionales alcohol " carbo&ilo, conformando un carbono asimétrico que le confiere su acti5idad óptica. E&isten dos isómeros ópticos, el D0 láctico " el LG0 láctico " una forma racémica constituida por fracciones equimolares de las formas LG0 " D0. El isómero D0es per$udicial al metabolismo humano " puede !enerar acidosis " descalcificación. El ácido LG0 láctico es clasificado por la HD8 como una sustancia I;84, !eneralmente reconocido como se!uro
para uso como aditi5o alimenticio.
7anto las dos formas ópticamente acti5as como la racémica se encuentran en formas l%quidas, incoloras " solubles en el a!ua. En estado puro son sólidos altamente hi!roscópicos de punto de fusión ba$o. Las formas isoméricas del ácido láctico pueden ser polimerizadas " producidas con diferentes propiedades. Los isómeros puros del ácido láctico pueden ser obtenidos por fermentación microbiana a partir de una fuente reno5able. La producción biotecnoló!ica está basada en la fermentación de sustratos ricos en carbohidratos Hi!ura0 por medio de bacterias u hon!os para formar los enantiómeros ópticamente acti5os " depende del tipo de microor!anismo utilizado, la inmo5ilización o recirculación del microor!anismo, el p1, la temperatura, la fuente de carbono, la fuente de nitró!eno, el método de fermentación empleado " la formación de los subproductos. Dependiente del tipo de carbohidrato, el proceso requerirá de una etapa que con5ierta las materias primas reno5ables a sustratos fermentables, sea ésta por de!radación enzimática, qu%mica o por adaptación metabólica del microor!anismo.
Microorganismos utilizados en la producción de ácido láctico La ma"or%a de las in5esti!aciones se han lle5ado a cabo con las
Características de las bacterias ácido lácticas 4on Iram positi5os, microaerof%licos " catalasa ne!ati5os, forman ácido láctico como producto principal de la fermentación de los azúcares " pueden ser homofermentati5os o heterofermentati5os se!ún la cantidad " la presencia del ácido. E&isten bacterias homofermentati5as obli!adas " facultati5as# dando lu!ar al ácido láctico como producto principal de la fermentación.
FERMENT! LÁCT"C! 4e puede decir que los estudios de microbiolo!%a láctica comenzaron con la in5esti!ación del proceso de acidificación que ocurre naturalmente en la leche, suero de queser%a o suero de manteca. Estos productos acidificados "a se hab%an utilizado mucho tiempo antes como inóculo para producir queso, mantequilla, " culti5os lácticos, pero las fermentaciones resultantes eran impre5isibles " de calidad desi!ual. Pasteur, en CA(>, fue el primero en demostrar que la fermentación láctica era de ori!en microbiano. Jás tarde, en CA>A, Lister aisló culti5os puros de bacterias ácidolácticas responsables de la acidificación de la leche. En los años CAA), *onn en los Estados nidos, 4torch en Dinamarca, " :ei!mann en 8lemania demostraron las 5enta$as de usar bacterias ácido lácticas en culti5os puros aisladas de nata la fabricación de mantequilla. La producción comercial de culti5os lácticos iniciadores " su uso crecieron rápidamente en la industria láctea debido a sus numerosas 5enta$as. 8ntes de su empleo para producir queso *heddar era necesario madurar la leche => h " muchas 5eces el producto no resultaba de buena
calidad. La fermentación lenta también ten%a sus implicaciones en la salud pública, porque la leche para la fabricación de quesos no se pasteurizaba. 8ctualmente, muchos productos lácteos se elaboran con culti5os lácticos iniciadores comerciales, que han sido aislados " seleccionados en función de la 5ariedad, de las propiedades deseadas " de la 5elocidad de producción de ácido láctico. Entre las propiedades deseadas pueden incluirse la producción de saboresKaromas, resistencia a los bacteriófa!os, tolerancia a la sal, producción de bacteriocinas, etc.
#roducción de ácido La lactosa es el azúcar ma"oritario de la leche '.+(0 " su metabolismo en las <8L ha sido estudiado con detalle. En la ma"or%a de las especies del !énero Lactococcus " al!unos Lactobacillus, la lactosa es fosforilada durante su paso a tra5és de la membrana por medio del sistema enzimático PEPKfosfotransferasa. La lactosa=P es hidrolizada por la acción de la fosfoM !alactosidasa a !lucosa, que si!ue la 5%a !lucol%tica, " !alactosa=P, que se metaboliza por la 5%a de la ta!atosa=fosfato #R"MER$ F"%&R$0. En el !énero Leuconostoc " en la ma"or%a de las especies de Lactobacillus, el transporte de la lactosa se realiza mediante una permeasa espec%fica. La lactosa penetra en la célula a e&pensas de la fuerza protónmotriz, donde es hidrolizada por la M!alactosidasa a !alactosa " !lucosa. En función de los enzimas utilizados " de los productos resultantes de la fermentación se distin!uen dos 5%as principales9
'ía (omo)ermentati*a9 propia de los !éneros Lactococcus, 4treptococcus, Enterococcus, Pediococcus " de especies de Lactobacillus de los !rupos N " NN. Jetabolizan la !lucosa a piru5ato por la ruta !licol%tica o de EmbdenJe"erhof Parnas #R"MER$ F"%&R$0, obteniéndose ácido láctico como producto ma"oritario de la fermentación. La producción de este ácido como único producto metabólico tiene lu!ar solamente en condiciones de e&ceso de fuente de carbono !lucosa o lactosa0. *uando ésta se encuentra en condiciones limitantes " en anaerobiosis, o cuando el azúcar fermentado es la !alactosa, tiene lu!ar la fermentación heteroláctica o ácido disminu"endo la producción de láctico " produciéndose un aumento en los ni5eles de fórmico, acético " etanol !E%&N+$ F"%&R$0. En condiciones de aerobiosis los productos acumulados son principalmente láctico, acético " pirú5ico debido a la inhibición por el o&%!eno del enzima piru5atoformatoliasa.
'ía (etero)ermentati*a, propia del !énero Leuconostoc " de especies del !énero Lactobacillus del !rupo NNN. La fermentación de l a !lucosa tiene lu!ar por la ruta de la fosfocetolasa, siendo éste el enzima cla5e de la misma. Los productos ori!inados por esta 5%a son ácido láctico, *3+ " cantidades 5ariables de acético " etanol F"%&R$0. El crecimiento de las bacterias con este tipo de metabolismo se 5e fa5orecido en condiciones de aerobiosis "a que la re!eneración de O8DG consumido en la o&idación de la !lucosa se r ealiza utilizando el o&%!eno del medio como aceptor de electrones, lo que permite des5iar el acetil*o8 hacia la s%ntesis de acético " !enerar una molécula e&tra de 87P. En el caso concreto de la fermentación quesera, la producción de ácido ori!ina la precipitación de las case%nas de la leche, aumenta la acti5idad del cua$o " me$ora la sinéresis de la cua$ada, todo lo cual conduce a una modificación de la materia prima, dando lu!ar al queso, con un p1 " una acti5idad de a!ua menores " una 5ida útil más lar!a, "a que la acidificación actúa inhibiendo el crecimiento de microor!anismos alterantes "Ko pató!enos. 8demás, la acidificación colabora en los procesos enzimáticos que tienen lu!ar durante la fase de maduración, inter5iniendo en las caracter%sticas finales del queso.
