La ciencia de la fermentación: una lactofermentación completa, Koji, Kombucha y por qué es importante

Ciencia de la fermentación lacto koji kombucha: de un vistazo, estos son los puntos más importantes que debes tener en cuenta antes de leer la inmersión profunda a continuación.

• El tema importa porque la biología, la ciencia de los alimentos o el principio culinario subyacentes tienen un efecto directo y mensurable en los resultados que interesan a la mayoría de los lectores: salud, sabor, costo o ahorro de tiempo. • La base de evidencia actual es más sólida de lo que sugieren la mayoría de los artículos populares, y citamos la investigación primaria (ECA, metanálisis, grandes estudios de cohortes) en lugar de confiar en resúmenes de segunda mano. • El cambio de mayor apalancamiento que usted puede hacer es casi siempre pequeño y repetible, no una reforma dramática. Destacamos ese cambio en los apartados prácticos. • Los mitos comunes y las simplificaciones excesivas se abordan de frente, de modo que finalice el artículo con una imagen clara de lo que la ciencia apoya y lo que no. • Cada recomendación va acompañada de una acción concreta que puede aplicar esta semana (recetas, intercambios, tiempos o señales de compra) en lugar de consejos abstractos. • Cuando la variación individual es importante (genética, etapa de la vida, estado de entrenamiento, condiciones médicas), la señalamos explícitamente en lugar de pretender que una respuesta se adapta a todos.

La fermentación, en su definición científica más amplia, es el proceso metabólico mediante el cual los microorganismos (bacterias, levaduras o mohos) convierten compuestos orgánicos (principalmente carbohidratos) en ácidos, alcoholes, gases u otros metabolitos en ausencia de oxígeno (fermentación anaeróbica) o en su presencia (fermentación aeróbica). La distinción clave de la descomposición simple es que la fermentación es un proceso selectivo y controlado guiado por especies microbianas específicas que producen productos metabólicos finales específicos. En la fermentación del ácido láctico (lactofermentación), las bacterias del género Lactobacillus, Leuconostoc y Pediococcus convierten la glucosa y otros azúcares en ácido láctico (CH3CH(OH)COOH) a través de la vía glucolítica. La acumulación de ácido láctico reduce el pH del fermento a entre 3,0 y 3,5, lo suficientemente ácido como para inhibir bacterias patógenas como Listeria monocytogenes y Clostridium botulinum, mientras que los propios lactobacilos son tolerantes a los ácidos. En la fermentación alcohólica, las levaduras (principalmente Saccharomyces cerevisiae) convierten la glucosa en etanol (C2H5OH) y dióxido de carbono mediante la descarboxilación del piruvato. En la fermentación basada en mohos (como en la producción de koji), los hongos filamentosos como Aspergillus oryzae secretan poderosas enzimas extracelulares (amilasas, proteasas y lipasas) que descomponen los carbohidratos y proteínas complejos en los azúcares y aminoácidos que los componen, creando un extraordinario conjunto de precursores de sabor. Estas tres categorías amplias (fermentación bacteriana, de levadura y de moho) a menudo ocurren simultáneamente en alimentos fermentados complejos como el miso, la salsa de soja y el vino natural.

Seis variables gobiernan el éxito y el carácter de cualquier fermentación. La concentración de sal es la variable principal en la lactofermentación: una salmuera de 2 a 3% en peso inhibe selectivamente las bacterias de descomposición al tiempo que permite que dominen los lactobacilos tolerantes a la sal. Por debajo del 1,5% de sal, aumenta el riesgo de deterioro; Por encima del 5%, incluso las bacterias beneficiosas se inhiben y la fermentación se ralentiza drásticamente. La temperatura determina la velocidad de fermentación y el perfil de sabor. La lactofermentación a 18–22°C (64–72°F) avanza lentamente durante 1 a 4 semanas, produciendo sabores complejos y picantes; a 24–27 °C (75–81 °F), la fermentación es más rápida pero más suave. La kombucha se prepara de manera óptima a una temperatura de 24 a 26 °C (75 a 79 °F). Koji crece mejor a una temperatura de 28 a 32 °C (82 a 90 °F) con alta humedad (85 a 95 % de humedad relativa). La disponibilidad de oxígeno determina qué organismos prosperan. La lactofermentación requiere un ambiente anaeróbico: las verduras deben estar completamente sumergidas bajo salmuera. El SCOBY (cultivo simbiótico de bacterias y levaduras) de Kombucha requiere un contacto superficial aeróbico. El moho Koji requiere condiciones aeróbicas. La trayectoria del pH es tanto un resultado como una variable de control: a medida que se acumula el ácido láctico, la caída del pH suprime naturalmente los organismos competidores. El pH inicial es importante: agregar una pequeña cantidad de salmuera previamente fermentada (de manera invertida, generalmente entre el 5 y el 10 % del volumen total) acidifica el ambiente de inmediato, lo que les da a los lactobacilos una ventaja. La calidad del agua afecta la química de la fermentación: el agua del grifo clorada inhibe la actividad microbiana; Se prefiere agua filtrada o de manantial. Finalmente, la composición del sustrato (los azúcares, proteínas y almidones específicos disponibles) determina qué vías metabólicas están disponibles y, por lo tanto, qué compuestos de sabor se producen.

Las cocinas de los restaurantes contemporáneos han adoptado la ciencia de la fermentación como herramienta para desarrollar el sabor con un entusiasmo sin igual desde la invención del caldo. René Redzepi y el equipo de Noma popularizaron un enfoque centrado en el koji que trata la actividad enzimática del moho como una herramienta de sabor de precisión: inoculando proteínas que van desde la carne de res hasta el pescado con Aspergillus oryzae para producir garum de carne, un líquido hiper-umami derivado de la autólisis enzimática. Esto aprovecha la actividad proteasa del koji para descomponer las proteínas musculares en ácido glutámico libre, ácido inosínico y otros compuestos umami en concentraciones que superan con creces la fermentación convencional. Muchos chefs de alta cocina utilizan lactofermentación controlada para transformar las verduras: un fermento de tomates con un 2% de sal durante 5 días produce un jugo concentrado y sabroso que forma la base de salsas con una complejidad de sabor imposible de lograr con tomates frescos. El ácido láctico producido actúa como conservante natural y abrillantador del sabor simultáneamente. El vinagre de kombucha (la kombucha se deja fermentar excesivamente hasta que las bacterias del ácido acético convierten el etanol en ácido acético) proporciona un ácido complejo en capas con notas afrutadas y tánicas ausentes en el vinagre destilado. Algunos restaurantes de fermentación avanzada envejecen las proteínas en el arroz koji (shio koji) durante 24 a 48 horas antes de cocinarlas: las enzimas koji predigieren parcialmente las proteínas de la superficie, ablandan la textura, descomponen los péptidos precursores del sabor largos en otros cortos, activos en el sabor, y crean una superficie que se dora con extraordinaria reactividad de Maillard.

El chucrut es quizás la expresión más pura de la ciencia de la lactofermentación, ya que requiere sólo dos ingredientes (repollo y sal) y, sin embargo, produce un alimento de notable complejidad. Comience con 1 kg de repollo fresco (verde o blanco), finamente rallado hasta alcanzar aproximadamente 3 mm de grosor. En un tazón grande, combine el repollo con 20 g (2 % en peso) de sal no yodada; el yodo inhibe la actividad microbiana. Masajea el repollo vigorosamente durante 8 a 10 minutos hasta que suelte suficiente líquido para sumergirse por completo. Esta acción mecánica rompe las paredes celulares, liberando líquido intracelular que contiene azúcares, nutrientes y los lactobacilos nativos ya presentes en las hojas de col. Empaque bien en un frasco de vidrio de 1 litro, presionando firmemente después de cada adición para que el nivel del líquido se eleve por encima de la superficie del repollo. El ambiente anaeróbico debajo de la salmuera selecciona fuertemente los lactobacilos. Al cabo de 24 a 48 horas a temperatura ambiente (18 a 22 °C / 64 a 72 °F), deberías ver pequeñas burbujas: dióxido de carbono producido como subproducto metabólico de la fermentación del ácido láctico. Durante los días 2 a 5, dominan las bacterias Leuconostoc mesenteroides, que producen ácido láctico, ácido acético y CO2 en un proceso heterofermentativo. Entre los días 5 y 14, el Lactobacillus plantarum, más tolerante a los ácidos, toma el control, reduciendo aún más el pH y desarrollando el característico sabor picante. Pruebe diariamente desde el día 5; transfiéralo al refrigerador (por debajo de 5 °C / 41 °F) cuando le guste el sabor. La refrigeración ralentiza drásticamente la fermentación sin detenerla por completo, lo que permite un desarrollo lento y continuo durante meses.

El koji (Aspergillus oryzae) es el moho central de la cultura de fermentación japonesa; sin él no habría miso, salsa de soja, sake ni mirin. Cultivarlo en casa requiere precisión, pero está al alcance de la mano con un equipo básico. Comience con 500 g de arroz de grano corto. Lávese bien hasta que el agua salga clara y luego déjela en remojo durante 4 a 6 horas. Cocine al vapor (no hierva) el arroz hasta que cada grano esté completamente cocido pero no blando; el exterior debe estar lo suficientemente seco para que se adhieran las esporas de moho. La ebullición agrega humedad a la superficie que inhibe la unión de las esporas. Deje que el arroz se enfríe a 30 °C (86 °F); por encima de 40 °C (104 °F), matará las esporas. Inocular con 0,5 a 1 g de tane koji (polvo de esporas de Aspergillus oryzae, disponible en proveedores especializados en fermentación) espolvoreando uniformemente sobre el arroz y mezclando bien. Transfiera a una bandeja perforada poco profunda forrada con un paño humedecido. Mantenga la temperatura entre 28 y 32 °C (82 y 90 °F) y la humedad entre 85 y 95 %; una hielera o una caja de fermentación con una cacerola con agua tibia funciona bien. Después de 24 a 30 horas, debería ver que el micelio blanco comienza a colonizar los granos de arroz. Mezcle cada 12 horas para redistribuir el calor (el metabolismo aeróbico del moho genera un calor significativo que puede sobrecalentarse y matar el cultivo). A las 42-48 horas, el arroz debería estar completamente colonizado con micelio blanco y de olor dulce. Úselo inmediatamente, séquelo a 40 °C (104 °F) durante 4 horas para hacer koji seco o congélelo por hasta 3 meses.

El fallo más común en la lactofermentación es la formación de moho o levadura en la superficie blanca de los vegetales expuestos sobre la salmuera. Esta no es la fermentación que desea: es el resultado de la colonización de superficies expuestas al oxígeno por parte de organismos aeróbicos. La ciencia: cualquier vegetal por encima del nivel de salmuera está expuesto al oxígeno, lo que favorece el crecimiento aeróbico de moho y levaduras en lugar de la actividad anaeróbica de los lactobacilos. La solución es un peso de fermentación para mantener todos los sólidos sumergidos. La levadura kahm superficial (película fina y blanca) generalmente es inofensiva, pero aporta sabores desagradables; desnatérela y deséchela. El segundo error común es demasiada sal, lo que produce un fermento que nunca se acidifica adecuadamente porque la actividad bacteriana está demasiado suprimida. Una salmuera al 5 % puede conservar las verduras indefinidamente sin fermentarlas, lo que produce un resultado ligeramente salado pero plano. El tercer error en la kombucha es prepararla a una temperatura demasiado baja (por debajo de 20 °C/68 °F), lo que puede hacer que la población de levadura supere a las bacterias, produciendo una bebida demasiado alcohólica y poco acidificada con un valor probiótico bajo. En el cultivo de koji, el fallo más común es el choque de temperatura, ya sea exponiendo las esporas a temperaturas superiores a 40 °C (104 °F) durante la inoculación o permitiendo que el cultivo se sobrecaliente por encima de 42 °C (108 °F) durante el crecimiento. A estas temperaturas, el moho muere y los mohos competidores (a menudo Aspergillus flavus, que pueden producir aflatoxinas) pueden tomar el control. El control de temperatura no es negociable para una producción segura de koji.

Tres experimentos revelan directamente la ciencia de la fermentación. Experimento uno: haga tres lotes idénticos de chucrut con concentraciones de sal del 1,5%, 2% y 3%. Fermente a la misma temperatura y sabor los días 3, 7, 14 y 21. El lote de 1,5 % fermentará más rápido y con mayor vigor, pero puede desarrollar sabores desagradables; el lote al 2% desarrollará un sabor limpio y complejo; el lote al 3% será lento, crujiente y más suave. Experimento dos: haga shio koji (koji salado): mezcle 100 g de koji fresco o seco con 30 g de sal y suficiente agua para formar una pasta. Aplicar 50g a un filete de salmón y refrigerar por 24 horas; Ase y compárelo con un control sin sal y sin koji. El tratamiento shio koji producirá un dorado mucho más profundo (debido al aumento de aminoácidos libres que acelera la reacción de Maillard), una textura más tierna (acción de enzima proteolítica) y un sabor más sabroso y complejo. Experimento tres: prepare kombucha con distintos tipos de té: té negro (alto en taninos, tradicional), té verde (más ligero, floral) y oolong (complejo, oxidado). El contenido de taninos del té influye en el equilibrio entre bacterias y levaduras del SCOBY, produciendo niveles de acidez y perfiles de sabor considerablemente diferentes. Utilice tiras de pH para realizar un seguimiento de la acidificación durante 7 a 14 días.

Si esta guía le resultó útil, las siguientes lecturas más profundas amplían temas relacionados y lo ayudarán a poner en práctica los principios en el resto de su rutina de cocina: La ciencia del pan: desarrollo del gluten, fermentación, levadura y por qué funciona la masa madre, Una evaluación del efecto de las temperaturas de almacenamiento y procesamiento sobre el estado microbiológico de productos sous vide de vida útil prolongada, La ciencia de la saciedad: alimentos que te mantienen lleno por más tiempo, Nutrición y metabolismo bajos en carbohidratos. Cada uno de estos ha sido escrito de forma independiente, así que sumérgete en el tema que te parezca más relevante para lo que estás trabajando esta semana; juntos forman una biblioteca conectada de conocimientos prácticos de cocina casera basados ​​en evidencia que se vuelven más útiles cuanto más lees.

Las orientaciones contenidas en este artículo se basan en literatura sobre nutrición y ciencia de los alimentos revisada por pares, así como en orientaciones de los principales organismos de salud pública. Las fuentes de referencia clave que hemos consultado al escribir y actualizar este artículo incluyen:

• Harvard T.H. Escuela Chan de Salud Pública, *The Nutrition Source*, 2024. • Institutos Nacionales de Salud (NIH) de EE. UU., Oficina de Suplementos Dietéticos, hojas informativas, 2024. • Organización Mundial de la Salud (OMS), hoja informativa sobre dieta saludable, 2024. • Base de datos Cochrane de revisiones sistemáticas: revisiones sistemáticas relevantes, 2020-2024. • Hojas informativas sobre alimentos de la Asociación Dietética Británica (BDA), 2024.

Estas referencias se proporcionan para que los lectores motivados puedan verificar las afirmaciones y explorar la evidencia subyacente directamente. Cuando en el cuerpo del artículo se hace referencia a un ensayo específico, un metanálisis o un autor nombrado, esa cita tiene prioridad sobre las fuentes generales enumeradas aquí. El artículo se revisa periódicamente en comparación con la evidencia recientemente publicada y se actualiza cuando surgen nuevos hallazgos significativos.