SUSTRATOS PARA LAS FERMENTACIÓNES INDUSTRIALES

Definición: Son medios de cultivo o de fermentación que

deben cumplir con los requerimientos del crecimiento y de formación de productos y además suministrar energía para la síntesis de metabolitos y para el mantenimiento celular.

COMPONENTES DE LOS MEDIOS DE FERMENTACIÓN:

a) Macronutrientes (g/L): representados por las fuentes de C, N, S, P, K y Mg.

b) Micronutrientes o elementos trazas (mg ó ug/L): representados por las sales de Fe, Mn, Mo, Ca, Zn y Co.

c) Factores de crecimiento: constituídos generalmente por componentes orgánicos suministrados en baja concentración y que no son sintetizados ni metabolizados por las células, sino incorporados a estructuras celulares y de función metabólica específica, como vitaminas, algunos aminoácidos, ácidos grasos no saturados, etc.

CLASIFICACIÓN DE LOS MEDIOS DE FERMENTACIÓN:

Considerándo la naturaleza química de los componentes:

1) Medios sintéticos o medios químicamente definidos.

2) Medios complejos en cuya composición intervienen sustancias de origen animal o vegetal como peptonas, extracto de levadura, macerado de maíz, harina de soja, etc. que aportan las sustancias fundamentales ya mencionadas, pero que son químicamente indefinidas y de composición variable.

Tipos de nutrientes de los medios de fermentación:Los tipos de nutrientes o sustratos de los medios de fermentación

pueden ser:1. Sustancias:

- su alto costo hace poco rentable la fermentación.- son ejemplos de sustancias: sacarosa, glucosa, lactosa,

polisacáridos, etc.2. Productos o resíduos de actividades agrícolas o industriales:- Son sustratos complejos generalmente los más empleados

en la industria.- Su bajo costo permite que sea rentable la fermentación.- Su utilización hace que se les dé valor agregado.- Son ejemplos de productos o resíduos: melaza de caña,

melaza de remolacha, subproductos de la fábrica de papel y de celulosa, etc.

SUSTRATOS QUE SON FUENTE DE CARBONO:

1) Hidratos de carbono: glucosa o dextrosa, sacarosa, lactosa, almidón, dextrina.

2) Alcoholes : glicerol y manitol. 3) Hidrocarburos: hexadecano, octadecano y otros. 4) Subproductos o efluentes de industrias: vinazas

de destilería, alpechín y residuos sulfiticos.5) Otros: granos, melazas, celulosas, suero de

queso, etc.

SUSTRATOS QUE SON FUENTE DE NITRÓGENO:

Fuente inorgánica : más comunes son el amoníaco o las sales de amonio. Fuentes orgánicas ; están representadas por varios productos, como: 1) Hidrolizados de proteínas (Peptonas) que son obtenidas por hidrólisis ácida o

enzimática de distintas fuentes proteicas como carne de diferentes órganos y animales, pescado, caseína, gelatina, harina de soja, algodón, girasol, etc. Las peptonas aportan algunas vitaminas y sales inorgánicas como fosfatos y suministran también algunos micronutrientes como Ca, Zn, Fe y Cu.

2) Extracto de carne, que se obtiene por extracción acuosa y concentración posterior variando su tipo de acuerdo a la calidad de carne, tiempo de extracción y temperatura de la misma.

3) Extracto de levadura, que es disponible en forma de pasta o polvo, y puede ser obtenida mediante autólisis o plasmólisis de la levadura, es básicamente una mezcla de aminoácidos, péptidos, vitaminas solubles en H2 O y carbohidratos.

4) Extracto de malta, que es el extracto soluble en H2O de la malta de la cebada . 5) "Cornsteep", el agua de maceración de la industria del maíz, componente esencial

de los medios para la producción de varios antibióticos y enzimas.

Sustratos específicos y fines de su uso:- Productos agrícolas almidonados (trigo, arroz, cebada, etc ): pueden dar

azúcares fermentables mediante hidrólisis enzimática o ácida para ser usados en procesos industriales de fabricación de bebidas alcohólicas.

- Productos agrícolas celulósicos (pastas de madera, carozos de maíz, cáscaras de almendra, etc.): son hidrolizados a presión y a temperaturas elevadas para dar azúcares a utilizar por microorganismos en fermentaciones.

- Resíduos industriales azucarados (melaza de caña y melaza de remolacha que se obtienen de la producción del azúcar de caña y remolacha respectivamente) : contienen hasta un 50% de azúcares fermentables, junto con sustancias inorgánicas y nitrogenadas que son utilizados para la producción de alcohol, proteínas monocelulares por fermentación con levaduras.

Acondicionamiento de los sustratos para su uso como medios de fermentación:

- Su preparación requiere de suministro de agua, ajustado a valores adecuados a cada proceso fermentativo.

- En su preparación debe incluirse la adición de sustancias nitrogenadas de sales de potasio, magnesio, fósforo; así mismo de pequeñas cantidades de metales como hierro, zinc, cobre, cobalto, molibdeno, etc.; y en ciertas fermentaciones vitaminas, aminoácidos y factores de crecimiento que son propios de cada microorganismo que interviene en la fermentación.