thumb|Las aceitunas como aperitivo son uno de los alimentos fermentados lácticamente, precursores más populares de cocina mediterránea.
thumb|Los pepinillos son uno de los productos habituales.
La fermentación láctica es un proceso biológico en el que azúcares (como la glucosa, galactosa, lactosa y fructosa) se transforman en ácido láctico. Es una ruta metabólica anaeróbica que ocurre en la matriz citoplásmica de la célula, en la cual se fermenta el azúcar (se oxida)para obtener energía metabólica y produciendo principalmente ácido láctico como desecho,ya sea puramente (fermentación homoláctica) o junto a otros ácidos (fermentación heteroláctica). La presencia de ácido láctico en los alimentos, así como la ausencia de los azúcares que consume, provoca la desactivación de los procesos de descomposición, y por lo tanto la fermentación láctica es tradicionalmente empleada como un método de conservación de alimentos. Las bacterias capaces de promover este proceso biológico se denominan bacterias lácticas.
La fermentación láctica también se verifica en el tejido muscular cuando, a causa de una intensa actividad motora anaeróbica, no se produce una aportación adecuada de oxígeno que permita el desarrollo de la respiración aeróbica. Cuando el ácido láctico se acumula en las células musculares produce síntomas asociados con la fatiga muscular. Algunas células, como son los eritrocitos, carecen de mitocondrias de manera que se ven obligadas a obtener energía por medio de la fermentación láctica; por el contrario, el parénquima muere rápidamente ya que no fermenta, y su única fuente de energía es la respiración aeróbica.
Entre los alimentos que se ven sometidos a este proceso de fermentación láctica se encuentran las verduras frescas tales como la col (chucrut alemán, o el kimchi coreano), los encurtidos de verduras y hortalizas (pepinillos), las olivas (aceitunas), las leches fermentadas (yogures y quesos), el vino (durante el añejamiento), algunas carnes embutidas como el salami, los panes de masa madre y los productos sucedáneos que se elaboran sin trigo o cebada (el idli indio o el puto de Filipinas), las mezclas de cereal y leche (el kishk egipcio o el trahanas griego), los yogures fermentados de cereales (el ogi nigeriano, o el uji de Kenia), las verduras ricas en proteínas que son sucedáneos de la carne (el tempeh indonesio), las salsas y pastas producidas por fermentación láctica de cereales y legumbres (el miso japonés, la salsa de soja china), las mezclas de gambas y cereal (el Balao-Balao y el buron dalag de filipinas).
Historia
thumb|Unas judías rojas fermentadas (Nattō) mediante la actividad de la bacteria bacillus subtilis. Esta fermentación es muy popular en la cocina japonesa tradicional, que se emplea como acompañamiento en numerosas preparaciones.
thumb|La fermentación de la col salvó la vida de muchos marineros, evitando la aparición del escorbuto.
El ácido láctico (conocido como ácido 2-hidroxi-propanoico) formó parte de las primeras investigaciones de la historia de la química orgánica al ser una molécula de relativa sencillez: C3H6O3. Lo identifica el químico sueco Carl Wilhelm Scheele en 1780 a partir de la leche agria. Su abundancia en la naturaleza es debida principalmente a la frecuencia del proceso biológico que afecta a la leche, a la fermentación de frutas y verduras, así como a los embutidos. Es precisamente la espontaneidad de este proceso biológico el que hace pensar que la fermentación láctica haya acompañado al hombre desde tiempos prehistóricos. Pudiendo existir el proceso incluso en las primeras etapas de la vida en la tierra. Los procesos de fermentación en general han acompañado los procesos de alimentación en la historia de la humanidad.
En occidente durante el periodo del imperio romano se fermentaban salsas de pescado, existiendo cuatro tipos: garum, liquamen, allec, y muria. El garum era una fermentación láctica a la que se le añadían carbohidratos. En las cocinas asiáticas se han empleado frecuentemente las fermentaciones lácticas en el procesado de alimentos desde tiempos prehistóricos. En la cocina china tradicional el empleo de los productos lácteos fermentados, denominados "Lao" ha jugado un papel importante en los pueblos nómadas Han del norte de China. Las fermentaciones lácticas han supuesto ser un avance a las tribus nómadas de diversas partes de la tierra, proporcionan una forma de conservar y de mantener un alimento durante periodos de tiempos largos. En el imperio mongol, durante el , surge el koumiss como una fermentación láctea ideal para la alimentación de los guerreros a caballo. Se introducía leche de cualquier animal en un pellejo de cuero, y la fermentación proporcionaba un líquido que permanecía inalterable durante semanas.
La fermentación de las coles provocó que en la Edad Media los barcos marineros de Europa del Norte disminuyeran la aparición de casos de escorbuto. El escorbuto es una enfermedad de avitaminosis provocada por una carencia de vitamina C, vitamina que podría ingerirse en la col fermentada que se podía mantener comestible largos meses en las bodegas de los barcos. El viajero James Cook empleó la col fermentada como alimento en todas sus expediciones. Previamente el escritor romano Columela menciona en su obra Re Rustica la capacidad de conservar las coles en una salmuera durante largos periodos de tiempo. El proceso de fermentación no se comprendía, se ejecutaba mediante un ritual a ciertos alimentos. No fue hasta mediados del cuando comienza a entenderse que es un proceso biológico.
Una de las primeras aplicaciones industriales fue el empleo del ácido láctico como agente blanqueante de los tejidos en la primitiva industria textil preindustrial. El químico francés Louis Joseph Gay-Lussac en colaboración con Théophile-Jules Pelouze desarrollan investigaciones con remolacha fermentada en a que obtiene ácido láctico. En 1808, Jöns Jacob Berzelius descubrió que se libera ácido láctico en los músculos al realizar esfuerzos físicos intensos. En 1856 Louis Pasteur descubrió el lactobacillus y su rol en la producción de ácido láctico, la pista le fue proporcionada por el físico Jean Baptiste Biot. Fue a partir de este descubrimiento de Pasteur cuando se comienza a comprender los procesos de la fermentación. El ácido láctico comienza a ser producido comercialmente por la compañía alemana Boehringer Ingelheim en 1895. La producción de ácido láctico se realiza gracias a la actividad de una bacteria que se denomina bacterium lactis. Estas bacterias se diferenciaban de las levaduras responsables de la fermentación alcohólica del vino.
Es precisamente el biólogo Joseph Lister quien comienza a investigar sobre las bacterias responsables de la fermentación láctica con el objeto de comprender el proceso desde u punto de vista biológico. En 1950 una empresa japonesa comenzó a producir ácido láctido de forma artificial sin mediar la fermentación. Los mecanismos de la glucólisis se conocen desde 1940, incluyendo las variantes finales de fermentación alcohólica y láctica.
Consideraciones generales
thumb|Esquema de la fermentación láctica.
La fermentación es producida generalmente por bacterias en ausencia del aire (entorno anaeróbico), que actúan sobre los azúcares contenidos en las plantas y en sus frutos, o semillas. La fermentación láctica tiene la característica de producirse igualmente en los tejidos animales en condiciones anaeróbicas. La fermentación es un proceso metabólico en las bacterias que tiene como objeto lograr energía procedente de ciertas moléculas: generalmente azúcares. La energía obtenida en las células procedente de la fermentación se almacena en moléculas como el ATP (adenosín trifosfato), que se forma al romperse un enlace de alta energía de la glucosa y que almacena en los enlaces del ATP la energía liberada.Brock, T.D. & M.T. Madigan. 1991. Biology of microorganisms (Sixth Edition). Prentice-Hall International (UK) Limited. London.
La fermentación anaeróbica, en todos los casos posibles, comienza con una primera fase con una glucólisis que posee una ruta metabólica como la ruta de Entner-Doudoroff. La glucólisis genera como resultante piruvato (sales del ácido pirúvico). El piruvato obtenido puede ser degradado por distintas vías anaerobias que llevan a la formación de compuestos característicos que definen los distintos tipos de fermentaciones. Existen dos tipos de fermentaciones lácticas, dependiendo del producto final:
Fermentación homoláctica- El proceso fermentativo en que su producto final solo es ácido láctico. Técnicamente consiste en la transformación de piruvato en lactato en una sola etapa. Ocurre principalmente en los tejidos animales, en algunas variedades de hongos y en bacterias del ácido láctico de los géneros Streptococcus, Lactococcus, Pediococcus y algunas especies de Lactobacillus. Estas bacterias se caracterizan como homofermentadoras. Fermentación heteroláctica - En este tipo de fermentación se produce ácido láctico y otros compuestos tales como ácidos acético y fórmico (Bifidobacterium), dióxido de carbono y etanol (Leuconostoc). Las bacterias son heterofermentadoras.
Existen fermentaciones como la maloláctica que, siguiendo un proceso natural, el ácido málico se convierte por degradación en ácido láctico. El ácido málico se encuentra en algunas frutas, tales como las manzanas, las uvas, etc. Este proceso ocurre en la maduración de los vinos tintos, así como en la elaboración de la sidra.
Proceso
Por cada molécula de glucosa que se oxida mediante glucólisis dos moléculas de NAD son reducidas a NADH, y se obtienen dos piruvatos y dos moléculas de ATP. En los organismos fermentadores, dada la imposibilidad de utilizar el poder reductor generado en forma de NADH en la cadena transportadora de electrones, se recurre a la reducción de un sustrato endógeno (esto es, un producto del propio metabolismo), como forma de reciclar el NADH en NAD para permitir que la glucólisis continúe y se siga generando ATP.
En la fermentación láctica, el sustrato endógeno utilizado es el propio piruvato producto de la glucólisis, que se reduce a ácido láctico. El ácido láctico, dado que otorga acidez al medio, tiene excelentes propiedades conservantes de los alimentos. Glucólisis: Glucosa (C6H12O6) + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD -> 2 Piruvato (C3H4O3) + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ Reducción del piruvato a lactato: 2 Piruvato (C3H4O3) + 2 NADH + 2 H+ -> 2 Lactato (C3H6O3) + 2 NAD
La fermentación de un mol de glucosa genera dos moles de ácido láctico.
Lacto-bacterias
Las lacto-bacterias o bacterias lácticas pertenecen al grupo gram positivo de bacterias, no son capaces de respirar oxígeno, incapaces de formar esporas, cocci o tubos. Carecen de citocromos y son incapaces de sintetizar porfirinas. Su característica principal es que producen ácido láctico cuando se encuentran en presencia de carbohidratos. Históricamente, las bacterias procedentes del género Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus y Streptococcus, al que se añadiría Lactococcus, son las especies consideradas como lácticas. La mayoría de ellas son homo-fermentativas. Algunas otras han sido identificadas, pero poseen un rol menor en las fermentaciones lácticas.
Fermentaciones lácticas específicas
thumb|El yogur surge del proceso de la acidificación de la leche.