Protocolo de fermentación para producción de Koji

Objetivo

Este protocolo tiene como objetivo estandarizar el proceso de producción de Koji a través de la definición y descripción de:

  • los materiales utilizados para su producción
  • las diferentes fases del proceso
  • los parámetros implicados durante el proceso
  • las correlaciones entre los parámetros del proceso y la producción enzimática
  • análisis de tipo teórico sobre los riesgos toxicológicos del proceso.

Se busca optimizar el proceso considerando el crecimiento del hongo, con el fin de obtener el máximo crecimiento de micelio, la máxima producción enzimática, evitar la contaminación bacteriana durante el cultivo del hongo y en los materiales empleados y  prevenir la inactivación de las enzimas producidas.

Introducción

El koji es un ingrediente muy importante en la tradición alimentaria en el sudeste asiático y en asia oriental, constituye el primer paso en la producción de alimentos fermentados como la salsa de soja, el miso, el mirin, el sake o el amazaké.  Su  producción se basa en la inoculación de un substrato de granos (ricos en carbohidratos y proteínas) con Aspergillus oryzae, el cual realiza un proceso fermentativo con la consecuente producción de enzimas  extracelulares (amilasas y proteasas) que tienen la capacidad de hidrolizar macromoléculas  como el almidón, dextrinas y proteínas, convirtiéndolas en carbohidratos más simples, péptidos o aminoácidos. La producción enzimática es una característica fundamental del proceso y es la actividad de estas enzimas sobre diversos substratos, lo que convierte al Aspergillus oryzae en la primera etapa de múltiples elaboraciones y fermentaciones.

Agente

El microorganismo responsable de la fermentación en el  proceso de producción de Koji  es  el Aspergillus oryzae, es un hongo filamentoso con  la capacidad de excretar, en grandes cantidades, diferentes enzimas  hidrolíticas. La capacidad de secretar proteínas al medio, se potencia si el cultivo se realiza en un medio sólido comparado con un medio sumergido (Biesebeke et al. 2002). Los dos principales metabolitos primarios secretados por el Aspergillus Oryrzae son la α-amilasas (endo-1,4- α -d-glucanglucohydrolase EC 3.2.1.1) y las proteasas (Chancharoonpong et al. 2012).

La α-amilasa realiza una hidrólisis random de los enlaces  α-1,4 en la cadena lineal de las macromoléculas de almidón. De su acción se obtienen dextrinas y cadenas cortas constituidas por glucosa. De este modo la amilasas encuentra particulares aplicaciones en la industria de alimentos, textil y en la industria del papel.

En relación a las proteasas, estas son clasificadas en función de su acidez en ácidas, neutras y alcalinas según el pH en cual tienen la máxima actividad. Las proteasas neutras son unas de las más importantes en la industria de alimentos ya que tienen la capacidad de hidrolizar los enlaces peptídicos a pH neutro reduciendo la amargura (Sandhya C. et al. 2005). Las proteasas ácidas están presentes en la mayor parte de aplicaciones del koji donde el pH es ácido.

Medio de cultivo

El medio de cultivo  puede ser  constituido por diferentes cereales (trigo, arroz, cebada, ect) los cuales presentan una composición de macromoléculas bastante similar Tabla 1.  La fermentación en cuestión se realiza en un medio sólido. Este tipo de medio es muy beneficioso para el crecimiento del hongo debido al bajo contenido de agua (40-60%), permitiendo la penetración de los micelios del hongo a través del substrato sólido. Por otra parte, la baja humedad en un medio de cultivo sólido,  hace que  los microorganismos adquieran la capacidad de producir metabolitos (deseados en el caso de la producción de Koji), que en medio líquido no serían  producidos. (Biesebeke et al. 2002).

Al considerar diferentes cereales como substrato, no hay diferencias significativas respecto a la producción enzimática. Sin embargo, el substrato de trigo permite  la máxima producción, a nivel de expresión génica, de enzimas hidrolíticas específicamente α-amilasas (Maeda et al., 2004). Como evidencian los estudios de (Machida et al., 2008) el A. oryzae en un terreno de cultura sólido constituido por trigo es capaz de producir cerca de  50 g de α-amilasas por kilo de trigo.  Otros terreno de cultivo  a base del arroz favorecen la producción de proteasa (Chutmanop et al., 2008).

Trigo
Proteína 15%
Grasa 6%
Carbohidratos 79%
Cebada
Proteína 13%
Grasa 6%
Carbohidratos 81%
Arroz
Proteína 8%
Grasa 4%
Carbohidratos 88%

Tabla 1. Datos del trigo. Fuente: Bedca  (Base de Datos Española de composición alimentaría)

Parámetros

Los parámetros fundamentales durante los procesos de fermentación son:

  • Humedad del substrato
  • Temperatura
  • Tiempo

Entre los parámetros antes mencionados no se encuentra el pH, ya que dicho parámetro en la producción de Koji no resulta un parámetro crítico  en la producción enzimática (amilasas y proteasas), si el intervalo de trabajo  es cercano a la neutralidad (pH 5,5- 7,5) como lo indica (Francis et al., 2003) y (Sandhya et al., 2005).

Por su parte la concentración de Aspergillus en el medio se fija a 10 esporas/g DS en el medio.

Es necesario mencionar que las condiciones óptimas de crecimiento del hongo, no corresponden  con las condiciones óptimas de producción enzimática. Por este motivo  para definir las condiciones se tienen  que considerar tres protagonistas en la producción del koji: el Aspergillus oryzae, α-smilasas y proteasas (neutras y ácidas). Las condiciones de producción óptimas resultan las condiciones en las cuales se permite el crecimiento del microorganismo y maximizan la producción de los metabolitos primarios de interés.

Otro aspecto importante radica en el hecho de que las amilasas y la proteasas son producidas en fases diferentes  del crecimiento del microorganismo. Por una parte, las amilasas son excretadas  al inicio del proceso metabólico (0-18h) puesto que son enzimas necesarias que permiten la disponibilidad de alimento (carbohidratos simples) para el  microorganismo (Chutmanop et al., 2008). Las proteasas, por su parte, son producidas en una segunda fase (18-48h) cuando el microorganismo ya ha crecido suficientemente y ha consumido los carbohidratos disponibles en el medio de cultivo (Chutmanop et al., 2008).

Humedad inicial

En los procesos fermentativos en estado  sólido, la humedad inicial del substrato es un factor crítico en el crecimiento del hongo y en la producción  enzimática. La presencia de agua en el sustrato hace que los nutrientes sean más  accesibles para el hongo, favoreciendo su crecimiento. Un exceso de la humedad del sustrato  afecta a la difusión del oxígeno en el medio reduciendo la porosidad, haciendo que las partículas se peguen entre si afectando negativamente a la transferencia de oxígeno al  hongo, y por consiguiente al crecimiento del microorganismo. Por otra parte, una disminución de la porosidad impide la disipación de calor, favoreciendo  un incremento de la temperatura durante la primera fase en donde hay una respiración muy activa. Una temperatura elevada (superior a 45ºC) puede matar el microorganismo.

Por su parte una baja humedad del sustrato reduce los valores de agua libre hasta niveles que no favorecen el  crecimiento del hongo.

Durante el proceso fermentativo, en especial durante la fase de crecimiento del microorganismo, se evidencia una actividad respiratoria del mismo elevada con consecuente  producción de CO2 y agua,  que se traduce en un aumento de humedad. Sin embargo después de esta primera fase de crecimiento el metabolismo de hongo disminuye su cinética y se presenta una reducción en la humedad de medio (Chancharoonpong et al. 2012).

Las condiciones óptimas de humedad para crecimiento del hongo, no  corresponden  con las condiciones óptimas de producción enzimática (Tablas 2).

Estado Humedad % subtrato
Crecimiento Aspergillus oryzae 40 a
Producción α-amilasas 70 a
Producción proteasas neutras 35 c

Tablas 2. Condiciones de Humedad óptima del sustrato para el crecimiento del Aspergillus oryzae, α-amilasas y proteasas neutras.  Fuente: a. Narahara et al, 198 , b.  Francis et al., 2003, c. Narahara et al, 1982

La humedad  inicial óptima  del medio de cultivo es 50-55%.  Esta humedad favorece el crecimiento del microorganismo y la producción de amilasa en las primeras horas de proceso. Considerando la disminución de la humedad durante la segunda fase metabólica, la humedad del medio resulta muy cercana a la humedad óptima para la producción de proteasas.

Figura 2: perfil del pH y de la humedad en el tiempo: Fuente (Chancharoonpong et al. 2012)

Temperatura

La temperatura resulta un parámetro fundamental en el desarrollo de los parámetros biológicos, ya que determina los efectos de la desnaturalización de las proteínas, la inhibición enzimática, y  la activación o supresión de la producción de metabolitos.

Al igual que con la humedad del medio de cultivo, la temperatura óptima de crecimiento del Aspergillus oryzae, difiere de la temperatura óptima de producción de  α-amilasas y proteasas (tabla 3)

Estado T Optima ºC
Crecimiento Aspergillus oryzae 38 a
Producción α-Amilasas 30-35  b
Producción Prótesis 25-30 c, d

Tablas 3. Condiciones de temperatura óptima del sustrato para el crecimiento del Aspergillus oryzae, α-amilasas y proteasas neutras.  Fuente a.  Narahara, H. et al, 198 , b.  Francis. et al., 2003, c.  Chutmanop et al., 2008, d. Narahara. et al, 1982

Por este motivo durante el proceso de producción de Koji es oportuno utilizar dos temperaturas a lo largo del proceso. Una temperatura en la fase inicial (0-18h)  de 32ºC, para favorecer el crecimiento del Aspergillus y la producción de amilasas y  otra temperatura en la fase de producción de proteasas (18-48h) de entre 25-30ºC.

El parámetro de la temperatura puede verse afectado si no tenemos en cuenta que durante la primera fase  de este proceso (0-18 h), como consecuencia de la actividad metabólica (respiración con consecuente liberación de energía térmica) se produce un aumento de la temperatura.

Por lo tanto sería oportuno durante la primera fase,  fijar el SP (set point) de temperatura en 32ºC. Esta temperatura aumentará  6ºC por el calor emitido por la actividad metabólica y por consiguiente se trabajara en un rango de temperatura de entre 32ºC y 38ºC, rango óptimo para el crecimiento microbiológico y para la producción de amilasas.

Tiempo

La producción de koji debe tener un tiempo máximo de 48 h, ya que la máxima producción de proteasas se alcanza después de 48h, acto seguido entra en una fase decreciente (Chancharoonpong  et al. 2012).

Por otra parte después de 50 h el Aspergillus oryzae, inicia la producción de metabolitos secundarios entre los que se encuentran el ácido Kojico, ácido ciclopiazónico, Maltorizina, ácido 3-Nitropropiónico, los cuales son tóxicos (Blumenthal, 200).

a)

b)

Figura 4. a) Temperatura y humedad de Set point (SP) en la producción de Koji. En términos de humedad del medio solo se considera la humedad inicial del medio a 55%.   Considerando la temperatura se establecen dos SP de temperatura  en función del tiempo.  Tiempo 0-18h de Temperatura SP= 32ºC y tiempo de 18-48h de   Temperatura SP=25ºC. b) Tendencia de la actividad enzimática de las proteasa y amilasa en función del tiempo. Fuente: Chutmanop  et al., 2008.

Figura 5. Descripción de las condiciones  tiempo y temperatura de crecimiento óptimo de Aspergillus oryzae y  producción de α-amilasas y proteasas. 

Materiales y Método

Materiales:
  • 1kg de Cereal (cebada, trigo o arroz).
  • 2 g Esporas de Aspergillus oryzae.
  • Horno o estufa con control de temperatura y conservador de humedad.
  • Paños limpios esterilizados
  • Recipiente rectangular plástico.
  • Termómetro.
  • Alcohol para desinfección de los materiales y equipos.
  • Guantes propileno
Método tradicional de la preparación del  Koji:

La preparación del Koji sigue las siguientes fases:

  • Remojo
  • Cocción (vapor)
  • Enfriamiento
  • Inoculación
  • Incubación

Los pasos de preparación se describen a continuación:

1. Remojar el cereal durante 12 h mínimo. Para el remojo se utiliza agua para favorecer que el grano se ablande.

2. Cocinar el cereal en un horno a vapor  100ºC durante 90 minutos utilizando una bandeja perforada filmada.

3. Una vez el cereal se ha enfriado (35-30ºC), esterilizar las manos con alcohol, ponerse guantes y verter el cereal en un contenedor hermético creando un estrato de aproximadamente 2 cm de espesor.

4. Preparar un paño, esterilizado caliente, húmedo y escurrido para cubrir el koji.

5. Cuando el salvado ha llegado a una temperatura de 35ºC y se ha dispuesto el cereal en una bandeja con las esporas de A. oryzae en polvo y se mezcla bien en modo de cubrir todos los granos.  A continuación se cubre el todo con el paño antes preparado.

6. Poner en una bandeja en la incubadora con control de temperatura a  32ºC. Consideraremos ahora tiempo 0 en la fermentación.

7.  Después de 18h (t=18h), se retira la bandeja y se mezcla  el koji para airear y asegurar una distribución uniforme de las esporas. Debe comenzar a oler afrutado y fragante.  Rehumedecer el paño, cubrir nuevamente. Cambiar el set point de la temperatura del horno a 25ºC. A este punto se introduce el recipiente en la incubadora nuevamente.

8. Al t=24h mover nuevamente el koji. Volver a introducir el recipiente ala incubadora con el paño humedecido.

9. Al t =30h, se mezcla  por la última vez el koji, Se humedece de nuevo el paño  y se introduce el recipiente en la incubadora.

10.  Después de 36h el micelio ha cubierto completamente  los granos  y se encuentra completamente mezclado con el substrato. En  este periodo se evidencia la producción de proteasas.

11. A las 48 h retirar el koji de la incubadora.

Evaluación Toxicológica

Durante la fermentación Aspergillus oryzae además de la producción de amilasas y proteasas,  se producen metabolitos secundarios muchos de los cuales pueden ser tóxicos: ácido kojico, ácido ciclopiazónico, maltorizina, ácido 3-Nitropropiónico entre otros. Sin embargo, como es declarado por Environmental Protection Agency (EPA), 1997b en su documento de decisión final, bajo las condiciones usuales de cultivo, la cepas comercializadas de Aspergillus oryzae no parecen  producir micotoxinas  a niveles significativos. Esta afirmación es confirmada por diferentes estudios científicos (Kusumoto, K. I.et al., 1998; Kusumoto, K. I.et al., 2000; Liu and Chu, 1998; Watson et al., 1999; Wei and Jong, 1986) en donde se afirma que los genes del A. oryzae responsables de la biosíntesis de aflatoxinas estas desactivados.

Por otra parte, la producción de ácido ciclopiazónico no se verifica con  tiempos de inoculación de A. oryzae inferiores a 50h como lo evidencia Goto et al. 1987. El  tiempo de inoculación descrita en este método, es  de 48 h por lo tanto,  se puede concluir que no habrá producción de este metabolito.

Por su parte, la producción de maltorizina depende de la composición del substrato y en el caso de producción de koji utilizando arroz, cebada,  trigo o maíz, no se verifica la producción de este compuesto (Blumenthal, 2004).

En cuanto al ácido kojico, fue demostrado por  Burdock et al, 2001 que no presenta un peligro para la salud humana en las concentraciones producidas durante la fermentación producida por Aspergillus oryzae.

Conclusiones

La producción de koji es un proceso fermentativo, a partir del crecimiento de Aspergillus oryzae en un substrato sólido, formado por cereales ricos en carbohidratos y proteínas, que tiene como objetivo  la producción de amilasas y proteasas.  Teniendo en cuentas que estos dos tipos de enzimas son secretadas en fases diferentes del proceso, se proponen finalmente  los siguientes parámetros para maximizar la producción de las dos enzimas: humedad inicial del medio 50-55 %; temperatura en las primeras 18h de proceso de 32ºC y temperatura en la segunda fase del proceso (18h-48h) de 25ºC; un tiempo de crecimiento máximo de 48h.

Se concluye  que el proceso de producción de Koji,  siguiendo las indicaciones presentadas en este estudio,  no  conlleva  la producción de sustancias tóxicas como aflatoxinas y otros metabolitos secundarios tóxicos.

Bibliografia

Biesebeke, R., Ruijter, G., Rahardjo, Y. S., Hoogschagen, M. J., Heerikhuisen, M., Levin, A.,  & Weber, F. J. (2002). Aspergillus oryzae in solid-state and submerged fermentations. FEMS yeast research, 2(2), 245-248.

Blumenthal, C. Z. (2004). Production of toxic metabolites in Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, and Trichoderma reesei: justification of mycotoxin testing in food grade enzyme preparations derived from the three fungi. Regulatory Toxicology and Pharmacology, 39(2), 214-228.

Burdock, G. A., Soni, M. G., & Carabin, I. G. (2001). Evaluation of health aspects of kojic acid in food. Regulatory toxicology and pharmacology, 33(1), 80-101.

Chancharoonpong, C., Hsieh, P. C., & Sheu, S. C. (2012). Production of enzyme and growth of Aspergillus oryzae S. on soybean koji. International Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics, 2(4), 228.

Chutmanop, J., Chuichulcherm, S., Chisti, Y., & Srinophakun, P. (2008). Protease production by Aspergillus oryzae in solid‐state fermentation using agroindustrial substrates. Journal of Chemical Technology and Biotechnology,83(7), 1012-1018.

Francis, F., Sabu, A., Nampoothiri, K. M., Ramachandran, S., Ghosh, S., Szakacs, G., & Pandey, A. (2003). Use of response surface methodology for optimizing process parameters for the production of α-amylase by Aspergillus oryzae. Biochemical Engineering Journal, 15(2), 107-115.

Goto, T., Shinshi, E., Tanaka, K., & Manabe, M. (1987). Production of cyclopiazonic acid by koji molds and possibility of cyclopiazonic acid contamination of Japanese fermented foods. Report of National Food Research Institute (Japan).

Kusumoto, K. I., Nogata, Y., & Ohta, H. (2000). Directed deletions in the aflatoxin biosynthesis gene homolog cluster of Aspergillus oryzae. Current genetics, 37(2), 104-111.

Kusumoto, K. I., Yabe, K., Nogata, Y., & Ohta, H. (1998). Aspergillus oryzae with and without a homolog of aflatoxin biosynthetic gene ver-1. Applied microbiology and biotechnology, 50(1), 98-104.

Sandhya, C., Sumantha, A., Szakacs, G., & Pandey, A. (2005). Comparative evaluation of neutral protease production by Aspergillus oryzae in submerged and solid-state fermentation. Process biochemistry, 40(8), 2689-2694.

Machida, M., Yamada, O., & Gomi, K. (2008). Genomics of Aspergillus oryzae: learning from the history of Koji mold and exploration of its future. DNA research, 15(4), 173-183.

Maeda, H., Sano, M., Maruyama, Y., Tanno, T., Akao, T., Totsuka, Y., … & Akita, O. (2004). Transcriptional analysis of genes for energy catabolism and hydrolytic enzymes in the filamentous fungus Aspergillus oryzae using cDNA microarrays and expressed sequence tags. Applied microbiology and biotechnology, 65(1), 74-83.

Narahara, H., Koyama, Y., YOSHIDA, T., PICHANIGKURA, S., UEDA, R., & TAGUCHI, H. (1982). Growth and enzyme production in a solid-state culture of Aspergillus oryzae. Journal of fermentation technology, 60(4), 311-319.

Liu, B. H., & Chu, F. S. (1998). Regulation of aflR and its product, AflR, associated with aflatoxin biosynthesis. Applied and environmental microbiology,64(10), 3718-3723.

Watson, A. J., Fuller, L. J., Jeenes, D. J., & Archer, D. B. (1999). Homologs of Aflatoxin Biosynthesis Genes and Sequence of aflR in Aspergillus oryzae andAspergillus sojae. Applied and environmental microbiology, 65(1), 307-310.

Wei, D. L., & Jong, S. C. (1986). Production of aflatoxins by strains of the Aspergillus flavus group maintained in ATCC. Mycopathologia, 93(1), 19-24.

BCulinaryLAB Symposium: Fermentation

El pasado 14 de Noviembre se celebró la primera edición de “BCulinaryLAB Symposium” siendo esta primera edición sobre fermentaciones.

El principal objetivo de este primer simposio era reunir personas de referencia en el tema de la fermentación pero que todos pudieran aportar la visión y experiencia desde distintos puntos de vista en cada área. Teniendo así, la industria por parte de Sempio, restauración del lado de Mugaritz y la parte académica de Basque Culinary Center.

Joxe Mari Aizega, director general de Basque Culinary Center, dio inicio a la jornada hablando sobre la importancia de este encuentro y como la fermentación se ha convertido en una de las técnicas más importantes y representativas de la gastronomía en estos momentos, presentando a uno de los personajes más destacados en el mundo de la fermentación como Sandor Ellix Katz.

El primer ponente de la jornada fue Sandor Ellix Katz, autor del libro más importante en la actualidad sobre fermentaciones “The Art of Fermentation”, publicado el 2012 y convirtiéndose en referente. Sandor habló, con un enfoque cultural, la influencia que han tenido las fermentaciones y aceptación cultural entre lo podrido y fermentado:

 “Si dejamos una col partida tres semanas sin más, veremos que poco a poco va a aparecer un moho verde y luego marrón que al final pudre y transforma la col en una gelatina marrón como si fuera barro que huele muy mal. Pero si queremos hacer Chucrut hemos de potenciar los microorganismos regeneradores que tiene la col cuando está viva. Y eso lo hacemos con sal y de una manera determinada, que viene de una tecnología ancestral de conservación tradicional de los alimentos. Así tendremos una col crujiente y maravillosa en su sabor y nutrientes, que puede durar años sin estropearse. Incluso en nuestra cultura occidental estamos rodeados de alimentos fermentados aunque no nos demos cuenta: vino, cerveza, queso, yogurt, chocolate, te, café, salami… Lo primero que nos llama la atención en esos alimentos es el sabor. La fermentación genera una potenciación del sabor, que no es para todos los gustos. ¿Dónde está la línea de diferencia entre la comida que se fermenta de la que se pudre? No está claro. Es un tema cultural. Hay pescado fermentado en Siberia que para los siberianos es delicioso pero que aquí se tiraría a la basura”.

Una mirada desde la industria Sempio de la mano del Sr. Hurh, jefe del departamento de I+D, mostrando la filosofía de la empresa “No produciré ni venderé lo que mi familia no pueda comer”. En Sempio Foods Company la innovación forma parte del ADN: fueron los primeros en abrir un centro de Investigación y Desarrollo (I+D) en el campo de la fermentación en 2013. Sempio se centra en el desarrollo de nuevos productos saludables y sabrosos gracias al uso de nuevas e innovadoras técnicas de fermentación. Corea es una cultura donde el 70% de las elaboraciones tienen un producto fermentado, presentaron elaboraciones como el jan o gochu jang, y realizaron una comparación sobre cómo en la cocina occidental se utilizan como ingredientes básicos la sal y mantequilla para realzar sabores y condimentar, logrando una paleta de sabores limitada; y en Corea utilizando el jang como base de la gastronomía para lograr mezclas de más complejas de sabores. El jang es una salsa fermentada elaborada a base de habas de soja cocinadas que se dejan fermentar en bloques colgados para que estén en contacto directo con el aire, para luego mezclar con agua y sal, contiene péptidos aminoácidos de bajo peso molecular y péptidos gamma glutamil que resaltan el sabor del ingrediente y enriquecen el sabor. Tiene variantes como ganjang (pasta sólida) o el gochujang (pasta con chiles), todas bases fundamentales de la gastronomía coreana. Se explicó también la relación entre el sabor y los nutrientes, cómo el cuerpo siente cuando está comiendo algo nutritivo, “bueno para el cuerpo = rico en sabor”; y cómo se crean, a través de la fermentación, elementos beneficiosos para el ser humano que no existían en el ingrediente original, dando especial énfasis en poder usar la fermentación en la gastronomía moderna para mantener la salud y prevenir enfermedades.

BCulinaryLAB, resaltó la importancia que tiene la fermentación como una de las líneas de investigación y cómo eso se transmite a los alumnos del Basque Culinary Center, mostrando la importancia de enseñar esta técnica y también como ha sido parte fundamental del programa de desarrollo de productos en base a descartes generados por los propios alumnos en el BCC. Uno de los principales trabajos está directamente relacionado con la ortiga y fermentación láctica, en el que se ha utilizado el contenido bacteriano de la ortiga fresca para cuajar y fermentar leche para hacer queso.  De este proyecto ya se publicó un artículo científico para el “International Journal of Gastronomy and Food Science”, también basándose en fermentaciones lácticas como el “umeboshi” para fermentar distintos tipos de fruta, vinagres con gas carbónico por segundas fermentación en botella. Parte importante del trabajo realizado en el marco del plan de sostenibilidad es como a través de la fermentación se han podido desarrollar nuevos productos gastronómicos utilizando, por ejemplo, SCOBY de kombucha para hacer una bebida fermentada con los posos de café, que normalmente se tirarían a la basura en la cafetería del BCC; hacer salsas de pescado, utilizando los descartes de pescado de los alumnos  y mojí de cebada, tipo “garúa”, que los mismos alumnos utilizarán en años posteriores; también vinagres en base de pieles de verduras y fruta que se descartan para ser fermentados alcohólicamente en una primera etapa para luego lograr vinagres con distintos perfiles organolépticos. Todo esto enfocado en la importancia de que los alumnos adquieran estos conocimientos sobre fermentación y puedan verlo de manera empírica en clases.

“Coberturas biológicas” fue el nombre de la presentación de Ramón Perisé y Dani Lasa, encargados del departamento de I+D en Mugaritz, uno de los referentes mundiales a la hora de la investigación y desarrollo de fermentaciones para la restauración basando gran parte de su menú en productos fermentados, buscando “creatividad a través de microorganismos” como ellos dicen para enmarcar el desarrollo con estas fermentaciones, como los ejercicios de creatividad que hacen en Mugaritz trabajando con los microorganismos y las fermentaciones.

“Este trabajo nos conduce a algunas reflexiones, pero sobre todo nos proporciona un poderosa herramienta con la que podemos provocar, seducir, inspirar… e incluso molestar a nuestro comensales cómplices. ¿Quién cocina? El cocinero, el comensal, otros…? Cuando la comida trasciende nuestra naturaleza biológica (nutrición, metabolismo o química)”

Explicaron como siempre en Mugaritz se había utilizado elementos fermentados como en pan y el queso, hablaron de como empezaron a probar con vinagres y zumo de manzana:

“Un amigo, Jakoba Errekondo nos enseñó a hace vinagre, pero sobre todo nos enseñó  a apreciar la vida que hay en él. Nos trajo una de sus madres, nos contó su historia; lo antigua que era, como había pasado de mano en mano y como él la había perpetuado y diversificado.

Durante el proceso, el alcohol etílico es transformado totalmente en ácido acético y agua por acción de bacterias del grupo acetobacter en presencia de oxígeno (bacterias aeróbicas)

Otras transformaciones paralelas tienen lugar, como son la transformación del ácido málico ácido láctico y glicerina y la aparición de otros subproductos químicos que pueden alterar el producto final. En la obtención de una buena fermentación es fundamental la rapidez de esta transformación y en esto es muy importante la presencia de oxígeno durante todo el proceso y la siembra inicial de bacterias seleccionadas.”

Mostraron distintas pruebas y desarrollos realizados en el restaurante como “chucrut de flores de acacia” o “Sourflower”, una forma de prolongar la vida de los recursos naturales que se desechan de forma sistemática cada año y que suponen una gran oportunidad para seguir mostrando la vinculación que mantienen las personas que lo habitan con el territorio. Distintos tipos de garum con anchoas con hierbas o bonito, pero sin duda su punto de inflexión fue con el tempeh, pudiendo no solamente obtener subproductos o productos derivados de las fermentaciones, sino que las propias fermentaciones, las estructuras que estas son capaces de generar, como los mohos o madres, pueden ser parte de esas nuevas elaboraciones, logrando platos como el “turrón cocido” o la “manzana terciopelo”. Otros desarrollos con Penicillium candidum y penicillium roqueforti, hongos característicos de los quesos pero utilizando otros medios como peras o cuajadas, kombuchas para comer directamente el SCOBY y como esto ha sido parte fundamental de llevar las ideas de limite a un plato. “Mugaritz siempre ha sido un continuo oxímoron desde el mismo día que aceptó sus contradicciones”.

Luego la mesa redonda donde  todos los ponentes participaron de un tema principal “¿Cuál es el futuro de las fermentaciones?”, hablando de como las fermentaciones tomarán un rol fundamental en la salud de las personas, como el Sr. Hurh decía “En poco tiempo el mejor médico va a ser el que sepa usar bien la fermentación”, como eso ya ha sido radicalizado en algunos países vendiendo “pastillas de kombucha” dándole un valor medicinal sobre lo gastronómico, encontrado los fermentados incluso en los lineales de medicina, pero sacando de contexto lo que realmente nos interesa que es su valor gastronómico. También la gran evolución e importancia que ha tenido tomando en cuenta que hace 4-5 años en restaurantes como Noma o Mugaritz no se utilizaba ningún tipo de fermentación y hoy en día en Noma hay todo un departamento sólo dedicado al desarrollo de nuevos productos en base a fermentaciones y todo sigue creciendo haciendo que las fermentaciones sean cada vez técnicas más cotidianas.

Luego de todas las ponencias de la mañana, se realizó un almuerzo de la mano de Sempio mostrando distintos platos de la gastronomía coreana y española siempre utilizando productos fermentados de la marca, kimchi, patatas bravas con gochu jang o sam de panceta fueron algunos de los platos probados.

Por la tarde se realizaron 3 Workshops: Sempio, Sandor Ellix Katz y Mugaritz. Sempio realizó un workshop basado en la tradición coreana de las fermentaciones, fermentaciones con vegetales como distintos tipos de kimchi, realizando algunos paso a paso, la variedad de métodos para fermentar vegetales, la cultura de la fermentación en el mundo. Realizaron un jang, mostrando el “Meju” siendo la base de las fermentaciones coreanas (un símil del Koji Japonés), el “meju” es un bloque de soja cocinada, fermentada y seca, la cual luego se mezcla con agua, sal y condimentos para realizar distintos tipos de productos fermentados como el jang, denjang o gochujang. Mostrando claramente el interés que tienen las fermentaciones coreanas y la importancia que tendrán en la alta gastronomía.

Sandor Ellix Katz, mostró un enfoque más doméstico realizando de manera muy lúdica un sauerkraut de verduras, hablando sobre todo de lo sencillo que es fermentar y que todos lo pueden hacer, acercando la fermentación a todos, también realizó una kombucha de manera muy sencilla, para que todos pudieran aprender sobre los parámetros de una kombucha.

Ramón Perisé, de Mugaritz, realizó un workshop enfocado a todas las fermentaciones que han realizado en los últimos años en el restaurante, como se han atrevido a jugar con el rechazo a lo descompuesto para generar platos a través de la fermentación, velos de Penicillium candidium sobre cuajadas de leche, Rhizopus oligosporus sobre manzanas y avellanas, Penicillium roqueforti sobre peras, Kombucha sobre puré de fresas generando un SCOBY que luego curan con azúcar quedando textura de gominola. Una gran oportunidad de probar y entender cómo realizan todos estos fermentados.

Luego de un gran simposio este 2016 sobre fermentaciones, ya estamos organizando la edición 2017 con un nuevo tema que sea de interés gastronómico en estos últimos años, juntando a los expertos en este tema de distintas áreas con un objetivo en común.

Datos de interés:

www.wildfermentation.com
www.mugaritz.com
www.mugaritzak.com
www.sempio.com

Fermentation Symposium, by BCulinaryLab

BCulinaryLAB Symposium es un congreso anual organizado por BCulinaryLab, en el que se expondrá un tema de interés basado en las últimas tendencias en centros de investigación, restaurantes líderes y proyectos desarrollados dentro del departamento del BCC INNOVATION.

Los ponentes serán especialistas del tema realizando charlas y workshops específicos, terminando con una mesa redonda en la que se compartirán las ideas y conclusiones generadas durante la jornada.

Paralelamente se organizaran otras actividades como comidas para los asistentes que tengan relación con el tema del simposio.

Como era evidente el primer tema del simposio será la fermentación en esta primera edición. Pues hoy día está siendo un tema de gran relevancia gastronómica, tratándose en numerosos restaurantes, centros de investigación en todo el mundo y gran repercusión en el área de salud.

Lo interesante será reunir en una misma jornada a personalidades de relevancia mundial en fermentaciones procedentes de distintos ámbitos de conocimiento y experiencias. Con una visión más cultural, estará Sandor Ellix Katz; Mugaritz lo desde la innovación en restaurante de alta gastronomía; Sempio, como referencia mundial en la industria de la fermentación; y BCulinaryLab, desde un punto de vista científico y académico.

La primera edición de este congreso será una jornada de todo un día el 14 de Noviembre del 2016.


PONENTES

Sandor Ellix Katz

Autor del libro “Arte de la fermentación”, en el que ofrece, de manera comprensiva pero detallada, una guía sobre fundamentos teóricos de fermentación y pautas prácticas para la elaboración casera de productos fermentados.

Se ha convertido en uno de las obras de referencia dentro de la literatura gastronómica como la “biblia” de las fermentaciones.


Mugaritz

Desde el restaurante Mugaritz, Dani Lasa; y Ramón Perisé han llevado a cabo numerosos proyectos de investigación sobre fermentación, que se han visto reflejadas en las elaboraciones de los menú que ofrecen.


Sempio

Es la compañía coreana más antigua y de renombre en producción de salsa de soja. Ha llevado a cabo importantes investigaciones sobre la salsa de soja y su producción además del desarrollo de salsas tradicionales coreanas y otras salsas reconocidas por su calidad. Por su tecnología y calidad de producto se ha posicionado como líder en producción de salsa de soja y condimentos en el mercado.

Contaremos con el señor Hur, jefe del i+d de la compañía.


BCulinaryLAB

BCulinaryLab es un departamento de Investigación y Desarrollo gastronómico con líneas de trabajo propias en el marco de funcionamiento del Centro de Investigación, Innovación y Emprendimiento del Basque Culinary Center.

La charla la impartirá Diego Prado, profesor del centro y coordinador del BCulinaryLab. En la que expondrá cómo vemos la fermentación desde el Basque Culinary Center y los principales proyectos que se están realizando relacionados con la fermentación.


Para más información sobre precios e inscripciones diríjanse a la página del Basque Culinary Center.

http://www.bculinary.com/es/cursos-profesionales/cocina-producto-y-tecnica/bculinarylab-symposium-fermentation


AGENDA DE LA JORNADA

PONENCIAS

8:45 AM

   Joxe Mari Aizega

   Palabras de bienvenida.

9:00 AM

   Sandor Ellix Katz

   The Art of Fermentation.

10:00 AM

   BCulinaryLab

   Fermentación académica.

11:00 AM

   Coffe break

11:30 AM

   Sempio

   Un mirada desde la industria sobre fermentaciones coreanas.

12:30 AM

   Dani Lasa & Ramón Perisé

   Mugaritz:

   Coberturas biológicas.

13:30 AM

   Mesa redonda: ¿Tradición o tendencia? El futuro de las fermentaciones.

   Dani Lasa, Sr. Hur, Sandor Katz y Diego Prado.

14:00 PM

   Almuerzo

   Cocina Koreana elaborada por Sempio.

Workshops

15:30 PM

   Sandor Ellix Katz

   Workshop: Fermentation of vegetables and kombucha.

17:30 PM

   Dani Lasa & Ramón Perisé

   Workshop: Mugaritz, muestra de técnicas y platos.

“Uviboshi”, fruto andino fermentado

En una entrada anterior hemos presentado la Cátedra Ecuador junto con un resumen de todo el trabajo de investigación y desarrollo de dos productos ecuatorianos, plátano macho (musa paradisiaca) y el physalis (physalis peruviana l.). En esta ocasión vamos a presentar solo uno de los productos que es el physalis o uvilla como lo llaman coloquialmente en su país de procedencia, Ecuador.

Vamos a introducir algunos datos más sobre el physalis para un mayor conocimiento del producto:

La uvilla (physalis peruviana l.) es una planta perteneciente a la familia de las Solanáceas y sus frutos crecen y maduran dentro de su cáliz. Su origen es confuso pero se cree que fue en los Andes sudamericanos como Perú (Leggue, 1974), Brasil (CRFG, 1997) y Ecuador (Bartholomaus et al., 1990).

Datos Uvilla

Principalmente, la encontramos en la zona tropical de América, Antillas y Australia. Según algunas fuentes los principales países productores de uvilla son Colombia, Sudáfrica, Nueva Zelanda, Kenia, la India, Italia, Argentina, Suráfrica, Reino Unido, Canadá, México, República Dominicana, Honduras y Perú. A nivel mundial los principales países exportadores son: Zimbabue, Colombia,  Costa Rica, Ecuador, Kenia, Sudáfrica, Perú, Bolivia y México. (Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca, 2011, Ecuador, FAO 1982).

Taxonomía

El género de las “physaloides “ incluye de 90 a 100 especies (D`Arcy, 1991; Martínez, 1998) y una de las comestibles hoy día es la physalis peruviana, también conocida como guchuba, uchuva, uvilla, cape gooseberry o andean cherry.

Fig. 2 Taxonomía del Physalis
 Nombre científico physalis peruviana L.
Nombre vulgar Uvilla, uchuva, alquequenje
Reino Plantae
División Magnoliophyta
Clase Magnoliophyta
Orden Tubiflorae
Familia Solanaceae

 

 

 

 

 

 

 

Análisis nutricional

Fig. 3 Composición química por 100g de pulpa de uvilla
Parámetros Valores
Calorías 54
Agua 85.9%
Proteína 1.5 g
Grasa 0.5 g
Carbohidratos 11.0 g
Fibra 0.4 g
Ceniza 0.7 g
Calcio 9.0 mg
Fósforo 2.1 mg
Hierro 1.7 mg
Vitamina A 1730 U.I
Tiamina 0.01 mg
Rivoflavina 0.17 mg
Niacina 0.80 mg
Ácido Ascórbico 20.0 mg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Es una fruta considerada “alimento funcional” ya que según Harman (2004) tiene características inmuno-estimulantes, anticancerígenas, antibacterianas, antivirales y diuréticas. Además se le contribuyen propiedades medicinales tales como purificar la sangre, disminuir la albúmina de los riñones, aliviar problemas en la garganta, fortificar el nervio óptico, limpiar las cataratas y controlar la amibiasis (Corporación Colombia Internacional, la Universidad de los Andes y el Departamento de Planeación Nacional, 1994). Es una fuente de provitamina A y vitamínica C (Herman, 1994b).

“Uviboshi”

Dentro del BCulinaryLAB estamos trabajando intensamente sobre fermentaciones.  Por lo que el primer desarrollo fue fermentar uvillas para su posterior análisis a través de encuestas realizadas a un número total de 100 personas tanto profesionales del sector de gastronomía como consumidores reales. Las catas han sido de tipo afectivas con el simple objetivo de lograr una respuesta positiva o negativa de la aceptación de la fruta fermentada.

Nos hemos inspirado en una técnica y costumbre japonesa de fermentar fruta lácticamente como por ejemplo el conocido “umeboshi”. La palabra “ume” o albaricoque japonés es realmente una ciruela (prunnus mume, armeniaca mume) siendo la traducción literal “ciruela seca”. El “umeboshi” es tradicionalmente utilizado para hacer “umeshu” licor macera con “umeboshis”.

En el caso de la umeboshi, se trata de un albaricoque japonés que se cultiva a principios de verano cuando está empezando a cambiar su color de verde a amarillento y se conserva a través de la fermentación lactica en salazón durante unos meses. Seguido se deshidratan al sol y se conservan semi-secos. Normalmente son de color rojo debido a que se fermentan con hojas de shiso rojas, pero también existen sin shiso. La forma de consumirlos más habitual en Japón es dentro de una taza de té bacha, desalados en tempura o el más significativo encima de un bol con arroz (hinomau bento, haciendo referencia a la bandera japonesa). (Hosking, R., 2001)

Proceso de Uvilla fermentada

El objetivo de este desarrollo es conseguir physalis fermentado similar a un producto japonés llamado “umeboshi” de gran valor gastronómico fomentando su uso y difundirlo en calidad de nuevo producto andino comercializable en todo el mundo.

Fermentación láctica

Se llama al proceso celular donde se utiliza glucosa para obtener energía, en el cual se oxida parcialmente la glucosa y donde el producto de desecho es el ácido láctico, tradicionalmente utilizado en la elaboración principalmente de productos lácteos como el yogur, viili, creme fraiche, cervezas de tipo lambic tanto como verduras y frutas como sauerkraut, kimchi o umeboshi.

La fermentación láctica ocurre en tres fases; en un comienzo bacterias anaeróbicas como Klebsiella y Enterobacter actúan de manera mayor en la fermentación, produciendo un ambiente ácido favorable para las próximas bacterias. La segunda fase comienza cuando el ambiente es muy ácido para la mayoría de las bacterias y Leuconostoc mesenteroides y otros Leuconostoc spp. toman control. En la tercera fase varios Lactobacillus fermentan cualquier azúcar remanente y bajan el pH.

Estas bacterias tienen la gran característica de ser halófilas a diferencia de muchos otros microorganismos que mueren en condiciones salinas, es por eso que siempre las fermentaciones lácticas han estado relacionadas con porcentajes de sal, siempre hablamos de un mínimo de un 2% – 3% de sal en relación al total del peso de lo que se vaya a fermentar. La sal en este caso además de generar un ambiente selectivo para que vivan las bacterias lácticas, extrae el agua de los productos por osmosis acelerando la fermentación. En el caso del “umeboshi” se realiza tradicionalmente con un 20%-25% de sal, pero se pueden encontrar en el mercado desde el 4%.

Tradicionalmente para este tipo de fermentaciones se utilizan frascos de vidrio o madera siempre cuidando que el producto este completamente cubierto del líquido para evitar que el producto esté en contacto directo con oxígeno pero sí tenga una fermentación aeróbica es por eso que actualmente se utilizan bolsas de vacío (siempre dejando oxigeno) para facilitar su manejo.

Materiales

Uvillas frescas (physalis peruviana), sal de Añana, bolsas de vacío, máquina de vacío y deshidratadora.

Se probaron distintos porcentajes de sal: 2%, 3% y 6%, se eligió este rango ya que en fermentados y pruebas anteriores fueron rangos aceptados de sal. Todos fueron realizados en bolsa de vacío con un 85% de vacío.

La fermentación fue realizada en nevera a 4ºC por 2 meses, se hizo de esta forma ya que en pruebas con otros productos el realizar la fermentación en frio dio mejores resultados desde el punto de vista organoléptico, mejorando sabor y olor.

Análisis organoléptico

Las pruebas realizadas con una mayor cantidad de sal nos resultan demasiado saladas y gran parte del sabor específico del physalis se esconde detrás de la intensidad de la sal. Las pruebas con menor cantidad de sal tuvieron mejor aceptación. Aun así las primeras pruebas se pueden utilizar tras un remojo y un desalado del producto, insistiendo en que parte de su sabor y aroma se pierde en ese remojo.

Posibles usos del “uviboshi” o  physalis fermentado

Podríamos decir que la uvilla fermentada puede ser utilizada de la misma forma que el “umeboshi” debido a su acidez y salinidad de características muy similares, como parte de una guarnición, salsas, etc., o como un simple snack. En esta parte si diferenciamos el producto fermentado del líquido de fermentación que se extrae de la de la uvilla, un líquido transparente y salino que se puede utilizar como cualquier salsa fermentada potenciando cualquier preparación como aliños, caldos, salsas, adobos, etc.

Conclusión

Tras varios meses de desarrollo de los fermentados y distintas pruebas organolépticas y de consumidores vimos que el mas aceptado fue el de un 3% de sal teniendo un 80% de aceptación en una cata de aceptación del producto realizada a 100 personas, otro porcentajes de sal como 6% y 8% si fueran aceptados en menor cantidad siendo el menos aceptado el de 12% .

Esto nos abre grandes posibilidades en distintas frutas fermentadas lácticamente, ya hemos probado con distintas frutas y verduras buscando otros usos para la fermentación láctica en estos casos teniendo muy buenos resultados tanto nutricionales como gastronómicos de uso en la restauración como de manera cotidiana.

Referencias

– ÁLVARES CAJAS, GILBERTO; CAMPOVERDE VIVANCO, GENNY; ESPINOSA MEJÍA, MARCO; Manual Técnico para el cultivo de la uvilla (physalis peruviana L.) en Loja. Loja, Ecuador, 2012.

– ASOCIACIÓN MACROREGIONAL DE PRODUCTORES PARA LA EXPORTACIÓN (AMPEX). Perfil de aguaymanto. Lambayeque, Perú.

– FISHER, GERARD; MARTÍNEZ, ORLANDO. Calidad y madurez de la Uchuva (physalis peruviana L.) en relación con la coloración del fruto. Universidad Nacional de Colombia, Santafé de Bogotá. 1999.

– FISHER, GERARD; MIRANDA, DIEGO; WILSON PIEDRAHITA, JORGE ROMERO. Avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana L.) en Colombia. Universidad Nacional de Colombia, Facultad de  Agronomía, Bogotá, 2005. ISBN: 958-701-603-3.

– HOSKING R., Ingredientes y cultura, Diccionario de la cocina japonesa,  Editorial Zendrera Zariquiey, 2001, ISBN 84-8418-058-1

– JUNTAMAY TENEZACA, ELVIA ROCIO. Evaluación nutricional de la uvilla (physalis peruviana L.) deshidratada, a tres temperaturas mediantes un deshidratador de bandejas. Riobamba, Ecuador, 2010.

– KATZ, E. SANDOR. Pura fermentación, Editorial Gaia Ediciones, 2012. ISBN 978-84-8445-457-1

– MINISTERIO DE AGRICULTURA, GANADERÍA Y PESCA, COORDINACIÓN GENERAL DEL SISTEMA DE INFORMACIÓN NACIONAL; DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y GENERACIÓN DE DATOS MULTISECTORIALES (DIGDM). Zonificación agroecológica económica del cultivo de uvilla (physalis peruviana L.) en el Ecuador Continental. Quito, Ecuador, 2014.

– MINISTERIO DE COMERCIO EXTERIOR, DIRECCIÓN DE INTELIGENCIA COMERCIAL E INVERSIONES. Boletín mensual de Comercio exterior Pág. 16. 2013.

– MINISTERIO DE TURISMO DE ECUADOR, DIRECCIÓN TÉCNICA PROVINCIAL DE TUNGURAHUA. Guía Gastronómica de Tungurahua.