Ejercicio resuelto de Respiración celular · Biología · 2022

El yogurt se obtiene por un proceso de fermentación.

a) ¿Qué tipo de microorganismos interviene?
b) Explica cuáles son los sustratos y los productos de la reacción responsable de la formación de este alimento.
c) La fabricación de yogurt se realiza alrededor de los 40ºC. Explica qué efecto tiene la temperatura en el proceso.

$\textbf{a) ¿Qué tipo de microorganismos interviene?}$

Bacterias lácticas, procariotas y anaerobias. En concreto, dos especies que actúan asociadas: $\textit{Lactobacillus delbrueckii}$ subsp. $\textit{bulgaricus}$ y $\textit{Streptococcus thermophilus}$.

$\textbf{b) Explica cuáles son los sustratos y los productos de la reacción responsable de la formación de este alimento.}$

La reacción responsable es la fermentación láctica, un catabolismo anaerobio que transcurre en el citoplasma bacteriano.

El sustrato de partida es la lactosa de la leche, el disacárido que las bacterias hidrolizan mediante la $\beta$-galactosidasa en glucosa y galactosa. La glucosa se degrada después por glucólisis hasta ácido pirúvico, y este se reduce a ácido láctico por la lactato-deshidrogenasa:

$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \rightarrow 2\,\text{CH}_3\text{-CHOH-COOH} + 2\,\text{ATP}$

Los productos son, por tanto, ácido láctico y dos moléculas de ATP por cada glucosa. Para la bacteria, la finalidad de la última reacción es regenerar el $\text{NAD}^{+}$ que la glucólisis necesita para seguir funcionando sin oxígeno.

El efecto sobre el alimento es doble. El ácido láctico acumulado hace descender el pH hasta unos $4{,}5$, y a ese pH las caseínas alcanzan su punto isoeléctrico, se desnaturalizan y precipitan formando el coágulo: de ahí la textura y el sabor ácido del yogur. Y esa misma acidez lo conserva, porque impide el crecimiento de las bacterias de la putrefacción.

$\textbf{c) La fabricación de yogurt se realiza alrededor de los 40ºC. Explica qué efecto tiene la temperatura en el proceso.}$

Los $40\,^{\circ}\text{C}$ son la temperatura óptima de crecimiento de estas dos bacterias y, con ella, la de máxima actividad de sus enzimas.

Como toda enzima, las de la fermentación aumentan su velocidad con la temperatura hasta un valor óptimo, porque crece la energía cinética y la frecuencia de encuentro entre enzima y sustrato. A los $40\,^{\circ}\text{C}$ la fermentación es rápida y el yogur se forma en unas pocas horas; a temperatura ambiente sería mucho más lenta y a temperatura de refrigeración quedaría prácticamente detenida, que es justamente lo que se busca al enfriar el yogur ya cuajado para que no siga acidificándose.

Por encima del óptimo el efecto se invierte: las enzimas se desnaturalizan, pierden su conformación y su actividad cae bruscamente, y por encima de unos $55\text{-}60\,^{\circ}\text{C}$ las bacterias mueren. Por eso la leche, que previamente se pasteuriza para eliminar la flora indeseable, debe enfriarse hasta los $40\,^{\circ}\text{C}$ antes de inocular el fermento: si se añadiera caliente, se destruiría.

La temperatura elegida cumple, además, una función selectiva: favorece a estas bacterias termófilas frente a otras que podrían competir con ellas.