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miércoles, 19 de octubre de 2016

Hipótesis elaboración de un queso a partir del penicillium desarrollado por una naranja

Comparto esta nota -que no es mía- porque coincide con una idea que yo tengo dando vueltas entre mis cotidianas alucinaciones. A partir del honguito que surge en las cascaras de cítricos o en el pan, inocular un queso o incluso, tofu.
Mis especulaciones no son ni científicas ni pretenden serlo, son sola una elucubración de alguien con mediana y moderada imaginacion.

Introducción

La idea de este proyecto parte de nuestro profesor de biología y otras asignaturas Miguel Ángel López.
El objetivo principal es elaborar un queso a partir de los distintos tipos de penicillium que se desarrollan en una naranja cuando esta comienza a degradarse, para ello analizamos más adelante las características del penicillium, elaboración de quesos y tras esta búsqueda desarrollaremos una posible hipótesis partiendo de una base teórica.

Características generales

¿Qué es el penicillium?

Penicilium es un género perteneciente al  reino Fungi.
La palabra Fungi proviene del latín, es un organismo eucariota.

Clasificación taxonómica

Reino: Fungi
Filo: Ascomycota
Clase: Euascomycetes
Orden: Eurotiales
Familia: Trichomaceae
Género: Penicillium
Morfología

Es un hongo filamentoso (a excepción de Penicillium marneffei, hongo termodimórfico) que presenta conidióforos tabicados de pared lisa (200-300 µm), ramificado al final, con métulas (de 8-12 µm) y fiálides en forma de botella (de 7-12 µm), donde nacen conidios lisos, elipsoidales (de 2,5-4 µm) azules o verde-azulados en cadenas, sin ramificar, con un penacho o pincel característico. Su forma reproductiva asexual, los conidióforos, crecen formando un denso cepillo como un cojinete. Los penicilios generan conidios, un tipo de espora caracterizada por formarse directamente en la hifa. El conidióforo, la parte vegetativa del cuerpo fructífero se ramificará dando lugar a la métula, un tipo celularintermedio. En el extremo de la métula aparece un tipo celular con forma de botella, llamado fiálide. La ramificación de los conidióforos, el número de métulas y fialides que aparecen en el extremo de cada conidióforo, se utiliza como carácter distintivo para la diferenciación de las especies del género. En el extremo de las fiálides es donde crecerán las ascosporas, una o varias una encima de otras. Las esporas más pegadas a la fiálide son las más jóvenes y las más alejadas son las más viejas y se acaban soltando para dispersar el hongo. Por lo general tan solo las esporas tienen color y éste es normalmente verde. Cuando existe solamente un verticilo se denomina monoverticilado y si existen varios biverticilado, terverticilado o poliverticilado. A modo de interés, se añade que la excepción mencionada al inicio Penicillium marneffei produce colonias filamentosas, lisas, con surcos radiales at 25°C. Estas colonias son azuladas – gris – verdosas en el centro y blancas en la periferia. Un pigmento soluble rojo, rápidamente difusible al medio, observado desde el reverso es muy típico. A 37°C, las colonias de Penicillium marneffei son cremosas a levemente rosadas y con textura glabra y plegada.
Hábitat

El Penicillium es un género grande y encontrado casi por todas partes, siendo comúnmente el género de hongos más abundante en suelos. El Penicilium prolifera fácilmente en los alimentos (algunas especies producen toxinas y pueden hacer el alimento no comestible o peligroso a su ingesta)
El micelio del hongo, conjunto de filamentos tubulares llamados hifas, crece en la superficie de frutas, pan, quesos y otros alimentos.
No muestra una notable variación estacional. Las máximas concentraciones de conidios en el aire se alcanzan en invierno y primavera (mayores en las áreas urbanas que en las rurales). Su temperatura óptima de crecimiento es de 23 Cº, pero crece entre 5 y 37 Cº.
El género es ubicuo, y muy fácil de aislar del suelo. Aunque también están presentes sus esporas en el aire. No necesitan mucha humedad para crecer, por lo que pueden hacerlo con muy poca materia, siendo junto con el género Aspergillus el género cuyas esporas prevalecen más tiempo en el aire.
Reproducción

El Penicilium tiene una reproducción asexual mediante unas células, los conidios, que se forman en el extremo de hifas especializadas, los conidióforos. Éstos son ramificados y en forma de abanico. Los órganos sexuales son gametangios arrollados en hélice.

Especies

La identificación a nivel de especie se basa en las características morfológicas, tanto macro como microscópicamente.
El Penicillium tiene entre 100 y 150 especies, siendo las más comunes Penicillium chrysogenum, Penicillium citrinum, Penicillium janthinellum, Penicillium  marneffei y Penicillium purpurogenum. Aquí se nombran algunas especies, varias de ellas detallados brevemente:
  • Penicillium bilaiae
  • Penicillium brasilianum, patógeno de las plantas.
  • Penicillium camemberti, que es usado para producir los quesos camembert y brie.
  • Penicillium candida, ídem.
  • Penicillium chrysogenum, que es usado para producir la penicilina.
  • Penicillium claviforme
  • Penicillium crustosum
  • Penicillium digitatum, un patógeno habitual de frutas como la naranja
  • Penicillium funiculosum, patógeno de las plantas.
  • Penicillium glaucum, que es usado para producir queso gorgonzola.
  • Penicillium italicum, hongo de colonia color azulada que es patógeno de frutas como la naranja.
  • Penicillium lacussarmientei
  • Penicillium marneffei, que desarrolla una micosis sistémica emergente que afecta a roedores y humanos, especialmente a personas inmunodeprimidas, conocida como penicilioisis
  • Penicillium notatum, también produce penicilina y fue el hongo que Alexander Fleming observó que inhibía el crecimiento de bacterias.
  • Penicillium purpurogenum, patógeno de plantas, cuyas enzimas son utilizadas como herramienta biotecnológica en la industria.
  • Penicillium roqueforti, que es usado para producir los quesos roquefort, danablu y recientemente también gorgonzola.
  • Penicillium stoloniferum
  • Penicillium viridicatum
  • Penicillium verrucosum 
 Penicillium

Penicillium digitatum

El penicillium Digitatum tiene un desarrollo a 20 grados y necesita de una humedad alta, este hongo puede permanecer meses sobre la piel y desarrollarse cuando la fruta tiene heridas en su superficie y es muy poco probable que se contagien al contacto con otras frutas, una vez que el moho se asienta en la fruta se producen hifas blanquecinas que secretan una enzima que deshace la corteza y producen un cambio reblandeciendo la superficie que a simple vista es notable.
Estos cambios en la frutas son producidos principalmente por esporas procedentes del suelo, envases en los almacenas, el mismo aire, casas o cuando son tratados. Lo más común es que la contaminación se produzca por las esporas que invaden la superficie que se ha golpeado Se aprecia a simple  vista ya que en la piel del fruto se produce una zona blanda humedecida que se va extendiendo poco a poco partiendo de  un moho blanco que viene siendo la parte vegetativa del hongo hasta llegar  a un color verde más característico y más fácil de distinguir. 

Mezcla de penicillium digitatum e italicum

Penicillium italicum

El penicillium italicum es el responsable de generar moho azul, fue descrito por Wehmer en 1894.
Su color característico  es causado por los metabolitos  volátiles tales como el etil, acetato, isopentanol…..
Su crecimiento se ve regulado por el equilibrio entre la cantidad de agua y una temperatura constante.
El penicillium italicum mantiene una temperatura ideal de germinado y crecimiento de 25ºC, pudiendo alcanzar mayores temperaturas, hasta una máxima de 30ºC. En temperaturas frías el penicillium italicum también es capaz de seguir desarrollándose,  incluso a temperaturas de entre 0 y 4ºC. Temperaturas tomadas por Wyatt and Parish (1995), en zumo de naranja y suero de agar, cuyas siglas en ingles son (OJSA, orange juice serum agar )
También es el fungi con mayor resistencia  bajos niveles de agua, 0.87 a.w estando también a 10ºC. Crecimiento en temperaturas de 25ºC, sin la modificación de los niveles de agua, el penicillium itallicum crece de entre 3-5 mm por día.
A partir de los 25ºC las colonias dispuestas en placas MEA Y PDA se mueven en suspensión llevando gran cantidad de esporas, de colores azules, grises verdosos, que aparecen a menudo en forma de gránulos agrupados en conidiophores  y cabezas de conidia.
Comparativa nivel de temperatura y agua en el crecimiento delpenicillium italicum

Penicillium Roqueforti

El penicillium roqueforti es un hongo saprófito (obtiene su energía a partir de materia orgánica muerta). Uno de los mayores usos industriales  del hongo es para la producción de quesos azules y saborizantes. El penicillium roqueforti ha sido consumido por los humanos desde hace ya más de 1000 años. En los comienzos del siglo XX se realizó un estudio sobre el género Penicillium por la importancia que tiene el mismo en la fermentación dentro del proceso de hacer queso. Se suele identificar a este organismo por sus características morfológicas, según su crecimiento. El desarrollo de este organismo suele ser de 5 a 6 centímetros en diez a doce días a temperatura ambiente. Actualmente se conocen más de setenta especies que descienden del género Penicillium, su taxonomía se identifica básicamente por sus características morfológicas. Existen poco casos en los cuales se han identificado infecciones patógenas asociadas a la penicillia. Sin embargo existen ciertas especies del género que producen micotoxinas, tales como: P. Notatum, P. Oxalicum, P. Communi, P. Expansium,entre otras. El penicillium roqueforti tiene un potencial patógeno realmente bajo, pero es considerado como un patógeno oportuno. Este no es patógeno para el medioambiente, sin embargo tanto elpenicillium digitatum como el penicillium italicum son responsables de daños en cítricos, manzanas y peras.

Originalmente la zona de elaboración de este queso  era la región de Roquefort-sur-Soulzon pero se amplió la zona a Córcega y los Pirineos atlánticos, pero todos los quesos roquefort maduran un mínimo de 3 meses en cuevas naturales de roca caliza, temperatura constante, elevada humedad y buena ventilación
El moho se añade a la leche o se pincha en la cuajada. Originalmente añadían panes molidos especiales enmohecidos a la cuajada.
El picado es fundamental para abrir paso al aire y se desarrolle el moho en condiciones adecuadas
El afinado es clave para desarrollar distintos aromas. El tiempo de maduración normal es de 4 meses pero puede llegar a 9. Si el queso es joven el hongo es verde claro, se vuelve azul grisáceo al madurar formando ojos.
La intensidad de la curación y el sabor dependen del tipo de moho, su maduración, tamaño, clima de la cueva y el tiempo que pasa en esta.

La materia prima debe ser leche cruda de oveja de raza Lacaune, con alto contenido de grasa (8%) y proteína (6%) y aproximadamente pH = 6,5. Debemos disponer de cultivos lácticos: De hongos de Penicillium roqueforti y el cuajo es preferible que tenga origen animal.

  • Cuajado: Temperatura de 30 ºC y tiempo de unas 2-3 horas.
  • Corte o troceado: 2 horas después del cuajado de la leche se corta la cuajada en pequeños cubos de 1-3 cm de tamaño.
  • Agitación: Se agita la cuajada ya troceada, unas 2 a 5 veces, durante unos 45 minutos.
  • Desuerado: Se separa el suero de la cuajada, por gravedad o por bombeo, agitando nuevamente en caso necesario.
  • Moldeado: Se introduce la cuajada desuerada en los moldes, pulverizando superficialmente la masa con el cultivo fúngico.
  • Prensado: Por gravedad o colocando encima de los moldes unas placas o chapas para completar lentamente el desuerado (2-3 días).
  • Salado: Por frotación superficial con sal seca, dejando una capa de sal en la cara superior durante unas 24-48 horas, seguidamente se dan la vuelta y se añade otra capa en la cara inferior dejando actuar la sal otras 24-48 horas. También puede realizarse el salado en solución de salmuera. La concentración de la sal oscila entre 4,5 y 5%.
  • Maduración: Los quesos tienen una primera fase madurativa en cámara frigorífica a una temperatura de 8-10 ºC y humedad relativa del 90-95% durante unos 20-30 días, y una segunda fase en cuevas o cavas naturales a 5-8 ºC y 95% de humedad hasta finalizar la maduración (3-5 meses). Durante la maduración se suele realizar el picado, mediante el método de agujas metálicas, de la masa para favorecer la aireación en su interior y por tanto el crecimiento de los hongos verde-azulados.
  • Conservación y almacenamiento: Los quesos ya madurados pueden almacenarse a una temperatura de 1-2 ºC hasta unos 6-10 meses
Período de elaboración

El período de elaboración del queso se extiende desde el mes de abril al de octubre. Sin embargo lo venden durante todo el año, que se consigue demorando el afinado del queso manteniendo el mismo prácticamente a cero grados, en cámaras específicas para ello.

Cambios en el queso

Los mohos perjudiciales aparecen en forma de manchas verdes. Muchos están provocados por Penicillium digitatum que, en la cáscara de los cítricos, aparecen con sus características esporas verdeazuladas. Se desarrolla sobre todo a temperaturas de unos 20ºC y humedad alta y suele introducirse en la fruta a través de heridas. Este tipo de mohos son grandes expertos de la reproducción.
Según el tipo de alimento que tengamos en cuenta, el tipo de moho que se formará sobre su superficie será de diferente especie, así como el tipo de posible micotoxina generada. Así tendremos que los principales mohos perjudiciales, se encuentran:
  • En cítricos(limones, naranjas, mandarinas, limas o pomelos): los mohos delgénero Penicillium, destacando las especies digitatium (moho verde), P. italicum (moho azul) o P. uliaense (micotoxinas: ácido penicílico y citrina) y en menor medida, Alternaria citri.
Los mohos que crecen en superficie tienen las características:
  • No son patógenos ni tóxicos, es decir se pueden comer
    • Son capaces decrecery desarrollarse porque tienen en la superficie del queso las condiciones necesarias.
  • No producen sustancias que afecten a otros microorganismos o al desarrollo normal del proceso fermentación del queso.
  • Durante su desarrollo, segregan sustancias que aportan al producto saboresy aromas característicos, de ahí que cumplan un papel tan importante en el afinado o maduración de los quesos. El moho superficial es capaz de crear un queso único y exquisito.

 Cambios químicos en la maduración de un queso

  • La maduración comprende una serie de cambios en las propiedades físicas y químicas que hacen que el queso adquiera unas condiciones de aspecto, textura y condiciones olfato gustativas características
  • Glucolisis: Mediante la cual se produce la transformación de la lactosa en ácido láctico, cantidades pequeñas de acético y propiónico, así como diacetilo y CO2. Esta comienza durante la coagulación y se prolonga hasta la desaparición total de la lactosa. El ácido láctico también sufre transformaciones, según el tipo de queso, (en Gruyere da propiónico, acético y CO2
  • Proteolisis: Mediante la cual se transforma las proteínas en derivados. Es uno de los procesos más importantes, ya que además de intervenir en las características olfato-gustativas, interviene fundamentalmente en la textura y el aspecto al mismo tiempo que se acumulan, dependiendo del tiempo, una notable variedad de productos. Este proceso no es siempre uniforme en toda la masa del queso siendo, generalmente, más intenso en la superficie que en el interior.
  • Lipolisis: Mediante la cual se produce la hidrólisis de la grasa, generalmente en pequeñas cantidades, cuyos derivados; ácidos grasos y productos de su transformación, influyen decisivamente en las características olfato-gustativas del queso.

Agentes responsables de la maduración

  • Enzimas: Algunas de ellos como las lipasas y proteasas pueden proceder de la propia leche en pequeñas cantidades. Otros son segregados por los microorganismos presentes en el queso.
  • Cuajo: Es un enzima proteolítico que no sólo interviene en la coagulación, sino que dependiendo de la cantidad, puede actuar en la evolución posterior del queso
  • Flora microbiana: La cuajada tiene microorganismos procedentes de la propia leche, cuando no se pasteriza, de los fermentos añadidos y otros que se desarrollan en la superficie y el interior, los cuales interviene en la maduración mediante sus enzimas. Esta flora microbiana está en la cuajada en constante evolución generando, además de distintos grupos microbianos, una población extremadamente elevada, que puede superar los 1000.000.000 de microorganismos por gramo de cuajada.
Factores que actúan en la maduración

  • Aireación: El oxígeno condiciona el desarrollo de la flora aerobia y la facultativa, asegurando las necesidades de oxígeno en la flora superficial como son los mohos, levadura y algunas bacterias proteolíticas de superficie.
  • Humedad: Favoreciendo el desarrollo microbiano, siendo mayor en las cuajadas más húmedas que en las muy desueradas. Como consecuencia de ello, las más secas maduran más lentamente que las más húmedas.
  • Temperatura: Influye regulando el desarrollo microbiano y también la actividad enzimática. La producción máxima de enzimas tiene lugar a una temperatura inferior a la óptima de desarrollo del microorganismo, siendo la actividad enzimática máxima entre 35-45ºC. La maduración, en la práctica se suele hacer a temperaturas muy inferiores a las óptimas y según la variedad de queso
  • Concentración salina: La sal regula la actividad del agua y por tanto también la flora de la cuajada. El contenido habitual en quesos es del  2-2,5%
  • Acidez: El pH condiciona el desarrollo microbiano, siendo este también consecuencia del propio desarrollo microbiano. Los valores oscilan entre 4,9 a 5,5, en la mayoría de los quesos, aunque en algunos madurados por mohos pueden llegar a 7.

Hipótesis

Una vez investigado los principales penicillium (digitatum e italicum) que se desarrollan sobre la superficie de una naranja, la elaboración de un queso como el Roquefort el cual se elabora con un moho. Basándonos sobre estas bases teóricas, cultivando los diferentes penicillium sobre la superficie de una naranja y después siguiendo los distintos procesos que se utilizan para la elaboración de un queso con penicillium, de forma teorica se pude elaborar un queso partiendo de una naranja.
Sin embargo nos quedan preguntas sin contestar, como ¿qué color adaptara el queso?, ¿tendrá un sabor acido o sabor a naranja?

Bibliografía




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