fermentacion biotecnologia

8/18/2019 fermentacion biotecnologia

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FERMENTACION

Angélica Cárdenas1, Christian Castro1

Universidad de la Salle, Ingeniería de Alimentos.

RESUMEN

El objetivo principal de la practica es comprender y entender todos los aspectos relacionados en cuanto a la fermentacióna partir de un sustrato especifico así mismo de manera precisa en el proceso de fermentación de melaa de ca!a de a"car empleando Saccharmyces cerevisiae como microorganismo fermentador, para así poder controlar las variables del proceso#biomasa, alcohol, aucares$% &e calculo la cantidad de etanol teórico y se comparo con el obtenido, también teniendo encuenta el rendimiento de la fermentación y el orden de la reacción de cuerdo a la ecuación de 'ichaellis 'enten%

Palabras clave: fermentación, Saccharmyces cerevisiae, Alcohol, biomasa%

1. Introduccin

La fermentación es un proceso querealizan muchos microorganismos,efectuando reacciones sobrealgunos compuestos orgánicos yliberando energía. Hay muchos tiposdiferentes de fermentación, pero encondiciones fermentativassolamente se efectúa una oidaciónparcial de los átomos de carbonodel compuesto orgánico y, porconsiguiente, sólo una peque!a

cantidad de la energía potencialdisponible se libera.

Los conocimientos sobre lafermentación fueron atesoradosdesde la antig"edad porimportantes civilizaciones como laegipcia y la asiria que la emplearonpara la producción de bebidasalcohólicas# o como la azteca y lachina que la utilizaron en laobtención de productos alimenticios

tales como salsas fermentadas.

Las t$cnicas de fermentación semodernizaron a partir de laaparición de t$cnicas de cultivospuros de c$lulas animales yvegetales, al igual de otro tipo decultivos microbianos. %sí, seindustrializa la fermentación y da

origen a grandes industrias tales

como las alimenticias donde sedestacan la pani&cadora y la debebidas alcohólicas# la industriafarmac$utica en el campo de lasvacunas, medicamentos, etc., y laindustria química que produceácidos, aldehídos, etc.

La primera eplicación bioquímicadel proceso por el cual el azúcar ensolución acuosa es descompuestoen alcohol y gas carbónico, en

virtud de la acción de c$lulas vivasde levadura, la dio el químicofranc$s Louis 'asteur, el cual vioque mientras descomponen elazúcar en ausencia de aire, lasc$lulas de levadura viven y sepropagan en el líquido enfermentación y llamó al proceso dela fermentación alcohólica (vida sinoigeno).

La eplicación de 'asteur fue

modi&cada por *uchner, quiendemostró que podía realizarse lafermentación en una soluciónacuosa de azúcar por el +ugoobtenido prensando c$lulas muertasde levadura. e observó, entonces,que el +ugo &ltrado de c$lulas delevadura que habían sido molidascon arena contenía una sustancia


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e&caz para descomponer losazúcares, y a esta sustancia activa omezcla catalizadora se dio elnombre de fermento, enzima ozimasa.

-e acuerdo con la interpretaciónbioquímica hecha por 'asteur, lafermentación se conoce como ladesasimilación anaeróbica decompuestos orgánicos por la acciónde microorganismos u otras c$lulaso de etractos celulares# además, esun con+unto de reaccionesbioquímicas a trav$s de las cualesuna sustancia orgánica setransforma en otras por acción deciertos microorganismos bacilos,

bacterias, c$lulas de levadura/, queen general van acompa!adas de undesprendimiento gaseoso y de unefecto calorí&co.

0l proceso de fermentación no sóloincluye la desasimilación anaeróbicacomo la formación de alcohol,butanol1acetona, ácido láctico, etc.,sino tambi$n la producciónindustrial de vinagre, ácido cítrico,enzimas, penicilina etc.. 2odos estos

productos son el resultado deprocesos microbianos y se lamanproductos de fermentación.

%nálogamente, el t$rminofermentador no sólo hace referenciaa los recipientes en los cuales serealiza la fermentación coneclusión de aire, sino tambi$n a lostanques en los cuales se producenoidaciones microbianas aeróbicas ya los tanques de propagación delevaduras y otros microorganismosen presencia del aire. La diferenciacon la putrefacción radica en quemientras la putrefaccióndescompone la materia de origenanimal y3o vegetal que contienecompuestos nitrogenados, lafermentación realiza

descomposición únicamente dematerial vegetal que no contienecompuestos nitrogenados.

e conocen centenares de especiesde levaduras, bacterias y mohos

que producen alcohol, pero sólo doso tres especies de levadura seaplican industrialmente en laproducción de alcohol# su rapidez enla fermentación, su tolerancia deconcentraciones elevadas de azúcary alcohol y su rendimiento elevadode alcohol, hacen que se usen másque las otras. %lgunosmicroorganismos ofrecen más deuna aplicación industrial. Laslevaduras, por e+emplo, producen

alcohol y glicerol partiendo deazúcares, hacen subir la masa en lafabricación del pan y son una fuentede proteínas, vitaminas y enzimas.

Clasifcación de las reaccionesde ermentación según elagente

Hay dos clases bien de&nidas queson4 Fermentación microbiana

'romovidas o catalizadas pormicroorganismos. La reproducciónde los microorganismos conlleva aque la reacción tenga uncomportamiento autocatalíticosiendo la concentración de losmicroorganismos variable. -entrode este tipo de reacción hay 5clases bien de&nidas4

• Cultivos de tejidos omacroorganismos c$lulasvegetales y animales/.

• Reactores microbianos en sí cultivo de microorganismos/.

•

1 Reacciones enzimáticas6atalizadas por enzimas, el agentecatalítico no se reproduce y cuandose opera discontinuamente estepermanece constante. 6lasi&cación


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de las reacciones de fermentaciónsegún el consumo de oígeno− Aeróbicas

%quí los microorganismos necesitande oígeno para poder sobrevivir.'or e+emplo la reacción de

transformación de la glucosa75 8 69H:579 675 8 *;7o azúcar4 :C1:5D• ustancias minerales4 F1:CD• >itrógeno 2otal4 C.GD

Características de la

ermentación

Velocidad de ermentación: edetermina midiendo la cantidad deazúcar fermentada en la unidad detiempo por un peso dado delevadura# esta debe ser alta paraevitar riesgos de contaminación.

Resistencia al alcohol: nalevadura de alta resistencia alalcohol presenta grandes venta+ast$cnicas y biológicas, el uso de esalevadura permite obtener mostoscon gran riqueza alcohólica, lo que

me+ora la potencia de la instalación,consiguiendo una destilacióneconómica, puesto que habrámenos consumo de combustible. %una buena levadura industrial nodebe per+udicarla en su actividadfermentativa unaconcentración de I1JD de alcoholen volumen.Rendimiento: 0s la relación entreel alcohol producido y el azúcarpuesto a disposición de la levadura,

teóricamente por :CC Kg de melazase obtienen GG litros de alcohol.

VARIABLES E LA !ER"E#$ACI%#ALC&'%LICA ( S)S E!EC$&S S&BRE EL

*R&CES&

• 6lase de microorganismo• 6oncentración del sustrato• 6oncentración de 0tanol• 2emperatura• pH•

6oncentración de nutrientes• %ireación


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(esultados

Espectrofotometría (esultados)eterminación de aucares #)*&$+EC-(A A ./0 nm

)atosubo 1#/ta toma dereactor$

0,00 abs

ubo 2# .ta toma dereactor$

0,003 abs

ubo 3#3ra toma dereactor$

0,0/abs

ubo / # 1ra toma dereactor$

0,21 abs

ubo .#2da toma dereactor$

0,04/ abs

5atrón a"car#glucosa$

1,/6. abs

Entonces utiliamos la siguiente relación para el cálculo de la concentración de aucares totales conla siguiente e7presión8

1ra toma de reactor

Cn9 1,/41 710:3g;ml


5/8

2da toma de reactor

Cn9 /,30< 710:/g;ml

3ra toma de reactor

Cn9 3,14/< 710:/g;ml

/ta toma de reactor

Cn9 /,136 710:.g;ml

.ta toma de reactor

Cn9 2,020710:.g;ml

abla1% iempo: concentración a"car en =iempo#horas$ = aucares totales0 .6,//3 1,23. 12,4.1< 1,6623 0,6

abla de biomasa Eppendorf

> biomasainicial #g$

Eppendorf> residuo#g$

'1 1,0.4/ 1,026< 0,02.'2 1,0636 1,03


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!A"ANCE #E MATERIA

abla 1% (esultados de los productos obtenidos%

?@'A&A A+CB+ A-CA(E&(E)-C(E&

:.I L melaza9CD sacarosa# 9D

glucosa

;noculo4 5CC mlC.5D levadura

%lcohol# =@L%zúcaresreductores*iomasa

?0%627?


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@*@C@A+ 0%02. g 0 .


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es decir, cuando no soportan la cantidad dealcohol producida, pues seg"n 'ercado,Carlos +a levadura es afectada en alto grado por la concentración de alcohol, unaconcentración alcohólica del 3= ya influyesobre el crecimientoI una concentración de un

.= influye tanto sobre el crecimiento comoen la fermentación% Cuando la concentraciónes del 10=, el crecimiento sufre la paraliación total%

5ara realiar la fermentación de la melaa anivel industrial se debe tener en cuenta ue,una buena levadura industrial no debe perjudicarla en su actividad fermentativa unaconcentración de 6:

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