MICROBIOLOGIA APLICADA

MICROBIOLOGÍA APLICADAALUMNO GUÍA DEL SECRETARÍA DE EDUCACIÓN PÚBLICA SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR E INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA SUBSISTEMA DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS COORDINACIÓN GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS GRUPO DE DIRECTORES DE LA CARRERA DE PROCESOS AGROINDUSTRIALES COORDINACIÓN GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS COMISIÓN ACADÉMICA NACIONAL DEL ÁREA AGROINDUSTRIALALIMENTARÍA ELABORÓ: REVISÓ: FECHA DE ENTRADA EN VIGOR: APROBÓ: 1 Revisión No. 0 Fecha de revisión: Pag. 1 de 133 I. DIRECTORIO DR. REYES TAMES GUERRA SECRETARIO DE EDUCACIÓN PÚBLICA DR. JULIO RUBIO OCA SUBSECRETARIO DE CIENTÍFICA EDUCACIÓN SUPERIOR E INVESTIGACIÓN DR. ARTURO NAVA JAIMES COORDINADOR GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS RECONOCIMIENTOS LIC. EN BIOL. FRANCISCA LAGUNES OLIVARES I.Q.I. ISRAEL ESTRADA GARCIA II. PROFESORES DE LA CARRERA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA HUASTECA HIDALGUENSE. MICROBIOLOGÍA APLICADA ESTA OBRA, SUS CARACTERÍSTICAS Y DERECHOS SON PROPIEDAD DE LA COORDINACIÓN GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS (CGUT) FRANCISCO PETRARCA No.321, COL. CHAPULTEPEC MORALES, MÉXICO D. F. LOS DERECHOS DE PUBLICACIÓN PERTENEEN A LA CGUT. QUEDA PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN PARCIAL O TOTAL POR CUALQUIER MEDIO, SIN AUTORIZACIÓN PREVIA Y POR ESCRITO DEL TITULAR DE LOS DERECHOS. ISBN (EN TRAMITE) 2 IMPRESO EN MÉXICO ii. INDICE CONTENIDO I. II. III. IV. V. DIRECTORIO Y RECONOCIMIENTOS ÍNDICE INTRODUCCIÓN DE LA ASIGNATURA DIAGNOSTICO DE CONOCIMIENTOS UNIDADES TEMÁTICAS Unidad 1. Fermentación, métodos de cultivo y cinética. Unidad 2. Cultivos industriales. Unidad 3. Fermentación alcohólica. Unidad 4. Fermentación acética. Unidad 5. Vinificación. Unidad 6. Fermentación láctica. Unidad 7. Producción de biomasa. Unidad 8. Enzimas microbianas y producción de aminoácidos. ANEXOS Prácticas de laboratorio. 1 2 3 4 8 10 22 31 44 74 83 94 PÁGINA VII 3 También desde hace siglos en Oriente se produce la salsa de soja. los edulcorantes y el tiempo de fermentación. posteriormente. Muchas gomas producidas por microorganismos se utilizan en la industria alimentaria como espesantes. los microorganismos también se utilizan para elaborar aditivos. El acetobacter aparece espontáneamente cuando el vino está expuesto al aire. vino agrio). el Rhizopus oligosporus. La palabra "VINAGRE" proviene de vinagre (del francés. Algunos alimentos. cualquier otra bebida alcohólica puede emplearse como base.000 toneladas) proviene de la fermentación de un hongo. El miso. Las fermentaciones en las que intervienen las bacterias Corynebacterium glutamicum y Brevibacterium flavum producen tanto ácido glutámico como lisina. En la producción del tempeh también se usa un hongo. Éstas pueden estabilizar la estructura del alimento y hacerlo más agradable tanto a la vista como al paladar. manzanas)o verduras y almíbares.INTRODUCCIÓN A LA ASIGNATURA Los alimentos elaborados a base de fermentaciones han existido desde hace miles de años. Se pueden producir diferentes variedades. las proteínas y los azúcares se descomponen y los productos de la mezcla inicial dan lugar a una gran variedad de componentes de diversos sabores y aromas. contienen proteínas con un contenido del aminoácido lisina relativamente bajo. aunque la producción comercial conlleva el uso de tanques de vinagre. fruto de la fermentación de la pasta de soja que se utiliza como base de sopas y salsas. se extraía de los cítricos. ya que son componentes básicos de las proteínas. El proceso está dividido en dos etapas y puede durar entre 2 y 12 meses. La fermentación y. Puede añadirse lisina para mejorar la calidad nutricional de las proteínas. como por ejemplo la cerveza para producir vinagre de malta. emulgentes y excipientes. Aunque no sólo se elabora a partir del vino. 4 . Los microorganismos también se utilizan para elaborar aditivos que dan consistencia a los alimentos. como los cereales. El tempeh es un alimento muy importante de la dieta de países como Indonesia. Las gomas más comunes son la xantina y la dextrina. alrededor del 99% de la producción mundial (más de 300. En el pasado. los aminoácidos son nutrientes esenciales. el miso y el tempeh. Por ejemplo. fruto de la fermentación mixta del vino mediante levaduras y. En la elaboración de la salsa de soja se utiliza el hongo Aspergillus oryzae y otros microorganismos para fermentar una mezcla compuesta de soja y trigo. La propiedad del ácido glutámico (un aminoácido usado para obtener glutamato monosódico) de potenciar el sabor fue descubierta en Japón a principios del siglo XX. todo depende de la cantidad de sal utilizada. se obtiene a partir de un cóctel de microorganismos similar. donde se utiliza como fuente principal de proteínas y otros nutrientes esenciales. De ahí proviene su fuerte aroma y su color marrón rojizo oscuro. sin embargo. Durante este tiempo. Cabe mencionar también que el ácido cítrico se añade a refrescos. acetobacter (fermentos acéticos). hoy en día. y también algunas frutas (frambuesas. la mayoría de las dietas incluyen vinagre. productos de confitería y medicinas. producidas por cepas de las bacterias Xanthomonas y Leuconostoc respectivamente. Además de dar sabor. por consiguiente. el Aspergillus niger. ¿De qué forma es benéfica para nosotros la fermentación? 6. ¿Qué tipos de microorganismos intervienen en una fermentación? 5.DIAGNÓSTICO DE CONOCIMIENTOS NOMBRE:_____________________________________________________________ A.III. ¿Qué es un método de cultivo? 4. ¿Qué es una fermentación? 2.CONTESTA CORRECTAMENTE LO QUE A CONTINUACIÓN SE TE PIDE (2...1). ¿Qué productos podemos obtener por medio de la fermentación? 5 . ¿Cuántos tipos de fermentación conoces? 3. 1. ¿Cómo actúan las enzimas en una fermentación? 7. Tener un crecimiento rápido y vigoroso después de la inoculación (sembrar microorganismos en el sustrato).FERMENTACIÓN. CARACTERÍSTICAS IDONEAS QUE NECESITAN LOS MICROORGANISMOS PARA LLEVAR A CABO UNA FERMENTACIÓN.  Ser genéticamente estable en el medio de cultivo. esporas algunas u otras unidades de reproducción. TIPOS DE FERMENTACIÓN: Fermentación acética Fermentación alcohólica Fermentación butírica Fermentación cítrica Fermentación láctica Para llevar acabo la fermentación se requiere conocer el sustrato idóneo y microorganismos idóneo y conocer las características físico-químicas del sustrato.  Que no produzcan sustancias tóxicas .IV. Es un proceso en el que se potencia deliberadamente el crecimiento de los microorganismos que consumen una cantidad de sustrato y enriquecen. Tiempo de conservación debe de ser considerado (que el microorganismo no se muera rápido). por medio del cultivo los productos de su metabolismo.  Ser un cultivo puro.   6 . ¿QUE ES UN MEDIO DE CULTIVO? Un medio de cultivo es el sustrato que proporciona todos los requerimientos necesarios para el crecimiento de los microorganismos.  Poseer células vegetativas..UNIDADES TEMÁTICAS UNIDAD 1.  Reproducirse en un tiempo respectivamente corto. DEFINICIÓN DE FERMENTACIÓN: o o o Proceso metabólico llevado acabo por microorganismos.  El microorganismo debe ser industrialmente rentable .  Que crezca o se desarrolle en condiciones relativamente sencilla. MÉTODOS DE CULTIVO Y CINÉTICA. bacterias y levaduras bajo condiciones aeróbicas y anaerobias obteniendo energía y teniendo características físico-químicas controladas. El proceso de fermentación es producido por acción de las enzimas cambios químicos en las sustancias orgánica.. Los cultivos de microorganismos pueden prepararse de diferentes maneras. se aplica sobre todo en la fermentación a gran escala recomendándose en la industria farmacéutica y en la producción de alimentos. La siembra se realiza mediante inyección al primer medio nutricio con materia de inoculación de cepa a utilizar. según el proceso de producción se clasifican desde el punto de vista industrial dependiendo del tipo de cambio que provocan en propiedades y transporte de las sustancias presentes en el proceso. crema. preparación continua de yogurt.). FERMENTACIÓN POLIFÁSICO DISCONTINUO. ETAPAS DE FERMENTACION INDUSTRIAL Método polifásico de fermentación en superficie Este tipo de fermentar es muy útil en la microbiología de los alimentos. Este tipo de fermentación industrial anaerobios facultativos se practica en donde se requiere grandes cantidades de gérmenes vivos para su posterior concentración (por ejemplo la obtención de biomasa. levaduras y mohos. De acuerdo al tamaño de los fermentadores y a la cantidad de inóculo necesario se precisa un numero variable de etapas sucesivas de cultivo. En un espacio de fermentación cerrada se colocan placas horizontales en una jaula que se llenan de medio nutricio liquido que llega por un producto central de alimentación. Las diversas etapas de la fermentación polifásica discontinua pasa por las etapas de preparación y cultivos de las cepas que por lo general se realiza en el laboratorio. En cambio en las etapas de la fermentación. en los fermentadores se suele acondicionar al proceso directo de producción. Estos métodos se utilizan para el cultivo de bacterias. 7 . etc.CULTIVO DE MICROORGANISMOS. Segundo recultivo Etapa fermentativa Envasado y envío Dosificador Solución Termómetro Fermentador 8 Representación esquemática de una instalación polifásica.Siembra en jeringa Asa de nicromio n Caja petri m Cepa conservada liofilizada Cultivo Primer recultivo Tanque fermentador a nivel industrial. . para sembrarlo directamente en los medios nutricios sólidos. En este tipo de fermentación las necesidades del material son escasos.MÉTODO MONOFÁSICO DE FERMENTACIÓN DE SUPERFICIE. El principio consiste en tomar con ayuda de asas o ganchos material de un cultivo madre. Siembra en jeringa Asa de nicromio n m Caja petri 9 . de M.O Máximo Tiempo Horas Tiempo Horas Tiempo Horas 10 . Los microorganismos tienen importancia en la industria farmacéutica.  Temperatura máxima de crecimiento: se estima la mayor temperatura con la que independientemente del tiempo de actuación. alimenticia y la de agricultura. Influencia de la temperatura sobre el curso de la fermentación: Las temperaturas muy elevadas provocan la muerte de los microorganismos.  Temperatura óptima de crecimiento: es aquella en la cual es mínimo el tiempo que tardan los gérmenes en dividirse en la fase logarítmica. en las bacterias proceso de desarrollo y división. toda vía tiene lugar de crecimiento y multiplicación. y las temperaturas muy bajas inhiben el desarrollo de estos. esto con una visión a la disgregación de las materias primas. así como una compleja y protección ambiental.O Logaritmo No. Óptimas y Máximas.. de M. Factores con influencia sobre el crecimiento de los microorganismos.O Logaritmo No. El cultivo industrial necesario para la producción de determinados productos es materia de la microbiología (tecnología microbiana) o microbiología industrial. de M. Óptimo Mínimo Logaritmo No. Las temperaturas de crecimiento se clasifican en: Mínimas.UNIDAD 2.CULTIVOS MICROBIANOS INDUSTRIALES IMPORTANCIA DE LOS CULTIVOS DE MICROORGANISMOS.  Temperatura mínima de crecimiento: es aquélla con la cual pueden evidenciarse toda vía. pH Óptimo y pH Máximo.Influencia de conservación de iones de hidrógeno sobre procesos de fermentación. etc. pH Mínimo. En todos los procesos fermentativos. 11 . Para lograr una adecuada fermentación industrial. El tiempo que tardan los gérmenes en multiplicarse en la fase logarítmica es mínimo. La clasificación de los valores de pH para el desarrollo de los microorganismos. constituyen la concentración de iones de hidrógeno un parámetro esencial para el crecimiento de los microorganismos. del medio. resulta imprescindible efectuar ensayos para determinar el pH óptimo. En la zona de pH óptima que depende de la especie del microorganismo. UNIDAD 3.- FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA INTRODUCCIÓN.La producción de bebidas alcohólicas ha sido una actividad ligada a la mayoría de las culturas durante miles de años. Existen evidencias arqueológicas de más de 7000 años de antigüedad que en forma empírica los humanos aprendimos a encausar las fermentaciones alcohólicas de diversos sustratos. Probablemente las primeras bebidas se hicieron a partir de sustratos azucarados como los jugos de frutas, ya que éstos sólamente requieren poner en contacto el jugo con la levadura silvestre presente en la superficie de la propia fruta. Desde épocas remotas diferentes civilizaciones aprendieron a fermentar diversos sustratos a fin de producir sus bebidas alcohólicas autóctonas ,pero fue hasta el siglo XV cuando empieza a popularizarse el arte de la destilación y de esta forma aparecen las bebidas con mayor contenido alcohólico. Las bebidas alcohólicas son compañeras constantes de el hombre en su historia, pero bien es cierto que su exceso es capaz de reducir nuestras sensibilidades y también es verdad que tiene la virtud de animar el espíritu y de establecer atmósferas propicias para la convivencia y conversación, esto cuando se consume con la justa medida y con la prudencia que caracteriza a quienes saben disfrutar de las cosas de la vida. Debido a al gran importancia de estos productos la investigación científica y tecnológica generan industrias las cuales son de mayor importancia económica en el mundo. BEBIDAS ALCOHOLICAS. Son soluciones acuosas que contienen además de agua alcohol sustancias orgánicas que ejercen influencia sobre los aromas y el sabor según “ Francisco Rico Benitez.” Son bebidas obtenidas a partir de cualquier jugo vegetal que no sea de uva y que tienen propiedades organolépticas nuevas y atractivas para una prueba estadística significativa de consumidores según Colin y Emilion. De acuerdo a su contenido alcohólico las bebidas alcohólicas se clasifican en: Fermentados.............................( 2-18% alcohol/volumen) Destilados................................ ( 30-60% alcohol/volumen) Generosas................................ (15-20% alcohol/volumen) Licores..................................... (15-90% alcohol/volumen) Ejemplo de un proceso para una bebida alcohólica jugo vegetal 80 y 230 g/l de azúcares fermentables pH: • 3.6 y 4.3 antes de sulfatarlo. 12 • • • Clarificación Microfiltración. Inóculo cultivo puro. Fermentación 20 y 28°C bajo una atmósfera de CO2. ¿ Como se obtiene el alcohol ? glucosa levadura alcohol + CO2 DESTILACIÓN. Es la separación de dos o más mezclas de sustancias con puntos de ebullición muy diferentes de una mezcla a otra (agua, alcohol) La temperatura de ebullición del alcohol es de 78oC. A partir de la glucosa, fructosa o sacarosa a través de las levaduras y temperaturas obtendremos alcohol (bebida fermentada) (2-18%) porque contiene agua y el agua diluye la concentración de alcohol y por eso es menos el porcentaje. Y así, aplicamos el proceso de destilación se separa el agua y obtendremos una bebida destilada de (30-60%) que es alcohol más puro porque se separa agua. FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA. Es un proceso bioquímico provocado por la acción de las levaduras y consiste en la formación de los azúcares en etanol y bióxido de carbono que es un subproducto del proceso. Es la formación de etanol producida por la fermentación anaerobia de la glucosa. La fermentación alcohólica no solo la sufren los azúcares fermentables (glucosa o fructosa). La sacarosa o azúcar de caña se desdobla en glucosa y fructosa por acción de la enzima invertasa y pentasa producida por las levaduras. Además los productos alcohol (anhídrido carbónico ), se forma también glicerina, ácido sucaníco, ácido subvolátiles, butiliglicol, alcoholes superiores (esencia de fusel ), acetaldehído, ácido láctico y esteres. La formación de los carbohidratos o azúcares a etanol mas bióxido de carbono se realiza en condiciones anaerobiosis mediante la ruta de la glicólisis, que consiste en la escisición de la glucosa para obtener energía (ATP). La transferencia de un fosforilo de ATP a la glucosa esta catalizada por hexoquinasa, los siguientes intermediarios de esta vía metabólica la dihidroxiacetona fosfato, gliceraldehido- 3-fosfato son azucares fosforilados, de hecho una de las estrategias de la glicólisis es formar intermediarios de 3 carbonos capaces de intransferir subgrupos fosfatos al ADP, y así obtener una síntesis neta de ATP. Desdoblamiento de la sacarosa a fructosa y glucosa por medio de la enzima invertasa Es un proceso que genera ATP en el cual las sustancias orgánicas actúan como ganadores y aceptores de electrones, la fermentación puede producirse en ausencia de O. Fue descubierto por Pasteur, que la describió como la vía sansi’air (la vida sin aire). Enzima : término propuesto en 1878 por Friedrich Wilhem Kuhne para designar a las sustancias catalíticamente activas, a las que previamente se les había llamado fermento. Derivado de las palabras griegas en (en) y zumos (levaduras). 13 ETAPAS Y RECCIONES QUÍMICAS DE LA FERMENTACIÓN ALCOHOLICA. GLICÓLISIS. Derivado del griego glycos = azúcar (dulce), Lysis = disolución que quiere decir azúcar en disolución. La glucólisis es la secuencia de reacciones que convierte a la glucosa en piruvato con la producción convidante de ATP. La glicólisis es una de las diversas rutas catabólicas , conocidos generalmente como fermentaciones anaerobias, mediante muchos organismos , obtienen energía química de varios combustibles orgánicos en ausencia de oxígeno molecular. Dado en que los organismos vivos sugieren inicialmente en una atmósfera que careció de oxigeno. La glicólisis es la secuencia de las reacciones que invierten la fructosa en piruvato con la producción conocidamente en ATP . En los organismos aeróbicos la glicólisis sirve de preámbulo al ciclo del ácido cítrico y a la cadena de transporte electrónica , las cuales recolectan la mayor parte de la energía de la glucosa en condiciones aeróbicas , el piruvato entra a la mitocondria en donde es completamente oxidasa hasta CO2 y H2 O. Si el suministro es insuficiente como el músculo en contracción del piruvato se convierten en lactano. En algunos organismos anaeróbicos como las levaduras del piruvato se convierten en etanol : La formación del etanol y lactano a partir de glucosa son ejemplo de fermentación. 14 RUTA GENERAL DE LA GLICÓLISIS GLUCOSA ATP GLUCOSA 6 FOSFATO ADP ADP ATP FRUCTOSA 6 FOSFATO FRUCTOSA 1. 6 FOSFATO ESCISIÓN GLICERALDEHIDO 3 FOSFATO DIHIDROXICETONA FOSFATO GLICERALDEHIDO 3 FOSFATO H2PO4 H2PO4 H2O 1. 3 BIFOSFOGLICERATO ADP H2O ATP 3 FOSFOGLICERATO 2 FOFOGLICERATO n H2O FOSFOENOL PIRUVATO ADP ATP PIRUVATO ACETALDEHÍDO ETANOL + H2O l 15 . La hexoquinasa al igual que otras quinasas requieren para su actividad Mg u otro ion bivalente como el Mn el ion metálico bivalente forma un complejo con el ATP. La etapa siguiente de la glicólisis es la isomerización de la glucosa 6 fosfato a fructuosa 6 fosfato. OPO-23 H CH2OH FOSFOFRUCTOQUINASA OH OH OH + ATP H OH OH OH OPO-23 CH2OPO-2 H H H H FRUCTUOSA 6 FOSFATO FRUCTUOSA 1. 6 DIFOSFATO + ADP + H 16 . como se ve en la siguiente reacción: H OH CH2OPO-23 H H + ATP OH OH FOSFOGLUCOSA ISOMERASA CH2OH OPO-23 H OH H OH OH H OH GLUCOSA 6 FOSFATO FRUCTUOSA 6 FOSFATO El siguiente paso es convertir la glucosa 6 fosfato a fructuosa 6 fosfato que lo hace la encima fosfato isomerasa es un rompimiento entre el enlace del carbono 1 y 2 haciendo así una isomerización que es como un recorrido de partículas.RUTA DE LA GLICÓLISIS CH2OPO-23 H CH2OH H H OH OH H H + ATP OH OH HEXOQUINASA OH OH H H H OH OH GLUCOSA FOSFATO GLUCOSA 6 La hexoquinasa entonces es una enzima que transfiere un grupo fosforilo desde el ATP a un grupo de azucares de 6 carbonos (hexosas) como la glucosa y la manosa. 6 difosfato formando 2 moléculas que son la dihidroxiacetona fosfato y el gliceraldehido 3 fosfato y también existe un reacomodo de moléculas o partículas. H 2 H C C OH H O NAD++PI + FOSFATO DESHIDROGENASA O C C OH OPO-23 CH2OPO3 CH2OPO3 17 .C-H H-C-OH H.C-OH CH2OPO3 DIHIDROXIACETONA GLICERALDEIDO 3 FOSFATO La andolaza parte a la mitad a la fructuosa 1. H TRIOFOSFATO H H-C-OH C=O CH2OPO3 DIHIDROXIACETONA ISOMERAZA C H -C-OH CH2OPO3 GLICERALDEHIDO 3 FOSFATO En este caso la dihidroxiacetona fosfato se sede de la ruta y la tenemos que volver a reintegrar a la ruta convirtiéndola en gliceraldehido 3 fosfato con ayuda de la triofosfato baja 2 H a la posición 2 quitando la doble ligadura que existe en el O pero como en la posición uno quedan solamente 3 enlaces para que se estabilice se le agrega una doble ligadura ya que el carbono soporta 4 enlaces.C-OH CH2OPO3 FRUCTOSA 1. 6 FOSFATO ALDOLASA H H-C-OH C=O CH2OPO3 H C=O H.Lo que sucede en esta reacción es que la enzima fosfofructoquinasa hace que reaccione el ATP para que este sede un grupo fosfato a la posición 1 convirtiéndose el ATP en ADP pero también en esta reacción se va un H para que la transferencia del fosfato se ha exacta pasando de fructuosa 6 fosfato a fructuosa 1. CH 2OPO3 C=O O H.6 difosfato. 3 DIFOSFOGLICERATO 3 FOSFOGLICERATO 18 . reacción catalizada por el gliceraldehido 3 fosfato de deshidrogenasa. Así pues. O= C O =C H C H C 2OPO3 OPO-23 FOSFOGLICERATO O OH + ATP QUINASA CH2OPO3 CH 1.3 DIFOSFATO La isomerización de los azúcares fosforilados de 3 carbonos esta catalizada por la triofosfato isomerasa. En 1.GLICERALDEHIDO 3 FOSFATO 1. La reacción inicial de esta secuencia es la conversión de gliceraldehido 3 fosfato.3 difosfato. se forma dos moléculas de gliceraldehido 3 fosfato a partir de una molécula de fructosa 1. Esta reacción es muy rápida y reversible. 6 difosfato por la acción secuencial de la aldolasa y triofosfato isomerasa. FORMACIÓN DEL PIRUVATO Y PRODUCCIÓN DE UN SEGUNDO ATP La posición del grupo fosforilo se desplaza en la conversión de 3 difosfoglicerato en 2 fosfoglicerato reacción canalizada por la fosfogliceromutasa.O C .OPO-23 CH2OH 2 FOSFOGLICERATO CH2OPO3 3 FOSFOGLICERATO O O C C-OPO3 H C H FOSFOENOL PIRUVICO H C C=O CH3 PIRUVATO H H PIRUVATO QUINASA O C C=O CH2 PIRUVATO H PIRUVATO CARBOXILASA C C=O CH2 ACETALDEHIDO H C C=O CH2 ACETALDEHIDO ALCOHOL DESHIDROGENASA H H C OH CH3 ETANOL +CO2 19 . 2 H C C O OH + ADP FOSFOGLICERATO QUINASA C . se originan de los aminoácidos correspondientes (ácido amino butírico. ya que este presta cuerpo y consistencia. acetaldehído..37°C y se congela a –114°C. Efectivamente en experiencias modelo puede comprobarse que agregando aminoácidos al medio que vaya a fermentar se estimula la formación de alcoholes superiores por levaduras. butilenglicol . se forma glicerina.ALCOHOL (ETANOL). de sabor dulce y no venenoso. por la acción de la enzima inversaza producida por las levaduras. el punto de congelación del agua. ácidos volátiles. isopropilico. 2. (alcohol propílico. 3. hierve a 78. 20 . la glicerina se diluye en los productos de fermentación valiosos del vino. valina leucina.PRODUCTOS DE LA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA. La glicerina pura tiene a 20°C un peso especifico de 1. alcoholes superiores(esencia fusen). Cuando se encuentra sin diluir el alcohol tiene un penetrante olor a ardiente..GLICERINA Es un alcohol trivalente C3H5(OH)3 en estado puro tiene aspecto liquido espeso incoloro.. 1. reduciendo considerablemente.7894.2613. Es incoloro. isoamilico e isobutilico). Se mezcla con el agua y el alcohol en todas las proporciones. además de los productos principales como alcohol y bióxido de carbono. muy fluido de agradable color que arde con llama azulada con formación de agua y del anhídrido carbónico a 20°C tiene un peso especifico del 0. ácido succínico. isoleucina) mediante capacitación de agua y desprendiendo dióxido de carbono y amoniaco. amílico. Es el producto más importante de la fermentación (etanol) espíritu de vino C2H5 (OH)3 cuya calidad (40-140g/l). Se mezcla con el agua en todas las proporciones desprendiendo calor y provocando una disminución de volumen próximo al 4%.ALCOHOLES SUPERIORES En 1910 fue emitido por f ehrlich que los alcoholes superiores. La fermentación alcohólica no sólo la sufren los azúcares fermentables (glucosa y fructosa). Está sometido a grandes fluctuaciones según sea el contenido de azúcar del jugo de frutas. La sacarosa o azúcar de caña se desdobla en glucosa y fructosa. ácido láctico y esteres. Azúcar ácido pirúvico valina productos intermedios cetoivaleriato productor intermedio alcohol isobutilico productos intermedios leucina celoisacaprato productos intermedios alcohol isoamilico Esquema simplificado de la formación de los alcoholes superiores (isobutil e isoamilico) y de los aminoácidos valina y leucina por levaduras. En la constitución de los aromas y sabores peculiares de las uvas (bouquet) parece participar un número relativamente pequeño de compuestos el bouquet del vino depende fundamentalmente de números componentes generados en curso de la fermentación. esteres. alcoholes. de sete producto para cada 100gr de azúcar fermentado.ÁCIDO ACÉTICO Lo explicaremos con más detalle en la siguiente unidad temática. Ya Pasteur había determinado en el vino una cantidad de 0. Diversas cepas de levaduras forman distintas cantidades de estos compuestos. Estas múltiples sustancias olorosas insípidas proporcionan en conjunto la intención total de dar un vino..6 a 2 gr. 4. se disuelve en agua y alcohol y tiene sabor limpiante ácido. La pequeña cantidad resulta de la fermentación (0. Ácido succínico ( COOH-CH2-CH2-COOH ) se origina también en la fermentación. Los alcoholes superiores solo se encuentran en el vino en escasa cantidad ( 0. ácido terpenos)..3 g/l ). cetonas.SUSTANCIAS AROMÁTICAS El aroma de un vino obedece a varios cientos de componentes diferentes y está formado por sustancias de distintas clases (aldehídos. El ácido succínico cristaliza en placas o columnas monoclínicas. 21 .1 a 0.6 gr./l) compensa en parte la disminución de acidez que supone la merma de “Cartrato Potasio”. conocidos con el nombre de “esencia de fusel”. Estos compuestos fundamentales del extracto de fusel no se originaron en la fermentación en cantidades constantes. 5. de un 3 a 4 % del CO2 en el aire y no hace combustión (no arde) . El anhídrido carbónico no permite la respiración por lo que ejerce acción asfixiante. Sabor dulce: Los compuestos que lo presentan son: los azúcares que son los carbohidratos: mono y disacárido. agrio.Existen varios sabores: primarios. hace al vino más espumoso. SORVITOL LIGERAMENTE DULCE (SABOR) SABOR DULCE SABOR DULCE CLOROFORMO NITRATO DE ETILO 6. Este último no se presenta libre si no únicamente en sus sales (carbonatos ).. 22 . Compuestos químicos que presentan sabor: GLICOLIS. El anhídrido carbónico es un gas inodoro e incoloro que es 1. secundarios. Es el gas desprendido de la fermentación (gas carbónico ). el anhídrido carbónico no permite la respiración por lo que ejerce acción asfixiante. es el bióxido de carbono (cco2) a partir del cual se forma el ácido carbónico. Los carbohidratos que son más complejos no presentan sabor (almidón.52 más pesado que el aire y no hace combustión (no arde). tanto para olores como colores. amargo.ANHÍDRIDO CARBÓNICO. hemicelulosa). de aquí que la entrada de las bodegas durante la etapa de fermentación suponga un evidente peligro de muerte . 2 o más). Clasificación de bebidas alcohólicas de acuerdo con el sustrato del que proceden. salado. El CO2 en el aire dificulta ya la respiración y desarrolla acción sofocante por liberarse el la fermentación de grandes cantidades de CO2 deben instalarse dispositivos de ventilación que aseguren su eliminación. GLICEROL. celulosa. En los vinos para embotellar es muy conveniente que exista un cierto contenido de CO2 . Existen 4 sabores primarios: dulce. Sabores secundarios: son la mezcla de los sabores primarios (1. el cual. Bombastus Von Hohemhein paracel y médico. Mezcal. obtuvo el término de alcohol copiando del árabe en este idioma. En el año de 1530 la ciudad de Nüvemberg puso a punto los primeros carros destinados al transporte de los borrachos. Siglos después de su descubrimiento el aguardiente constituía.) akvait Arroz Sake Sorgo Cerveza africana Cachazo. Agaves Pulque Tequila.SUSTRATO DESTILADAS FORTIFICADAS Brandy. El proceso de destilación del vino lo descubrió un sabio de Salerno (una de las más antiguas universidades del mundo occidental) llamado Magíster Salernos. la imprenta. vinos Jere. Theophrastus. pisco y espumosos madeira y moscatel Groppa Sidra y sidra Manzana Calvados espumosa Pera Perry Cereza Kirsch Otros Vinos de frutas Cereales. Fue en la edad media cuando se descubrieron los principios físicos de la destilación. whisky de Maíz Tesguino maíz. pinga. coñac. cebada cerveza Whisky Burbon. whisky de tennese Varios (incluyendo Vodka. “ la más útil de cada cosa “. melazas o charanda Ron. lo que permitió a los alquimistas la época de destilar por primera vez. la brújula. llevar acabo una separación de los componentes volátiles (alcohólicos) y las no volátiles (stractiles del vino). la pólvora. ginebra y pan. Durante el siglo XVI el aguardiente pasó definitivamente de ser una medicina a convertirse en una bebida habitual. es decir. El nuevo término acabó sustituyéndolo a todos los utilizados hasta entonces de origen latino como “ agua vitae” que quiere decir agua de vida o “ agua ordens “ por citar sólo algunos. jugos aguardiente. el dinero. En esta época apareció el término alcohol para denominar el espíritu que contenía el vino. vermut. aún en la mayoría de las culturas. y ha dado lugar a medicinas y también a exquisitas bebidas bajo el seductor nombre de agua de vida. un medicamento. Uva armañac. Caña. Vino. oporto. la palabra alcohol “alko hul” designa algo esencialmente delicado y puro. chapage. En 1867 algunos escritores deducen que la destilación se usaba para la obtención de nuevos medicamentos. La producción de aguardiente constituye uno de los hallazgos que mayor trascendencia ha tenido comparación a la invención de la estructura. NO DESTILADAS 23 . 6 °C y el punto de ebullición es 117. Su fórmula es CH3-COOH y. que sólo tiene un carbono. de olor y de sabor penetrante a ácido.8 a 25 ºC. en concentraciones adecuadas. sino como conservante de alimentos. Esto hace que sea un ácido débil y que. y antes del ácido propanoico. de acuerdo con la IUPAC se denomina sistemáticamente ácido etanoico.El vinagre es el producto de la fermentación del vino o de alcohol . Autores griegos y romanos nos hablan también del vinagre. en este caso procedente del vino. y que es el principal responsable de su sabor y olor agrios. que al pH moderadamente ácido de 4. el ácido acético puede perder el protón del grupo carboxilo para dar su base conjugada.0492 a 20 °C en la fermentación se origina en cantidades muy pequeñas a partir del acetaldehído. aproximadamente la mitad de sus moléculas se habrán desprendido del protón. como su mismo nombre demuestra.8.9 °C. sobre un tipo de vinagre.La historia del vinagre está íntimamente ligada a la historia del vino. el acetato. hierve a 118°C y posee una densidad de 1. debido a la reacción de Mycoderma aceti que oxida al etanol hasta ácido acético .UNIDAD 4. y lo llaman “ACETO”. Las primeras noticias. pueda formar disoluciones tampón con su base conjugada. lo cual significa. que no sólo utilizaban como condimento. con la excepción del italiano. HISTORIA. H O \ // H-C-C / \ H OH Es el segundo de los ácidos carboxílicos.000 antes de Cristo (El salvador del mundo). No obstante el vinagre ese regalo que Dios nos dio. provienen de Oriente y son del año 5. El nombre castellano del vinagre proviene del latín “vinum acre” o vino agrio y así ocurre en la mayoría de lenguas. que toma el nombre de su principal componente. 24 . El ácido acético es un ácido que se encuentra en el vinagre. En estado puro el ácido acético es un líquido incoloro. Su pKa es de 4. después del ácido fórmico o metanoico.. que ya tiene una cadena de tres carbonos. se puede obtener de muchas otras frutas. plantas y cereales. que se obtenía de la palma. En disolución acuosa. el ácido acético. muchas veces mezclado con sal y miel. El punto de fusión es 16.FERMENTACIÓN ACÉTICA INTRODUCCIÓN. por medio de una adecuada ventilación y unas condiciones idóneas de temperatura. Si se ha hecho referencia a Francia es porque en este país es donde se inició la producción industrial del vinagre con el método Orleans. cuando Lavoisier empezó a dar una explicación científica al proceso de elaboración del vinagre. barriles en serie de 200 a 400 litros de cabida y. Fue Pasteur el que explicó con más detalle y exactitud el proceso. este vino se trasformaba en vinagre. Y lo que antes era un hecho que se producía sin saber bien sus causas. En Francia. Se utilizaban. predominaba el vinagre de malta y en el sur de Inglaterra. El vinagre se preparaba de una manera casera. para Liebig la transformación del alcohol etílico en vinagre por acción de las bacterias. en el siglo XVIII. se agruparon convirtiéndose en cofradía. Todos los países utilizaban las materias primas que tenían más a mano y elaboraban diferentes tipos de vinagre. en realidad.Al principio el vinagre se consideraba como una alteración natural del vino. que daban al vinagre el sabor característico. si para Pasteur la formación del vinagre se debía considerar como un proceso fisiológico. donde se cultivaban las manzanas. realiza en el alcohol vínico para obtener el ácido acético. Según ellos “Era más difícil hacer un discreto vinagre que un buen vino”. de acuerdo con su clima y los cultivos propios. permitiendo que el vino u otros líquidos alcohólicos sufrieran. Y fue también en Francia. el contacto con el aire. En medio de este proceso de teorías el vinagre se seguía produciendo. ya que es una fermentación. durante el reinado de Carlos VI. En cada región. Su teoría consistía en decir que el espíritu del vino producía el vinagre al fijar el oxígeno del aire. que eran las generadoras del proceso. una oxidación. Si en la cuenca mediterránea la base del vinagre era el vino. denominadas acéticas. consistente en la fermentación que una bacteria. donde la cerveza era la bebida nacional. lo que se puede llamar. Como en tantas otras cosas fue necesario el grito de libertad de la Revolución Francesa para que sé dejara libre la elaboración de vinagre en Francia. se convirtió en algo explicable al conocerse los agentes de la fermentación acética. el vinagre era de sidra. Hasta el siglo VIII no se conoció la purificación del vinagre por destilación que fue dada a conocer por Geber en. no es otra cosa que un proceso de oxidación. Tenían unas severísimas normas para entrar en la orden y participar en los secretos de la elaboración del vinagre. Después se descubrió que en este proceso intervenían unas bacterias. el primer tratado sobre la elaboración del vinagre. como la pimienta o el jengibre. Hasta la Edad Media no aparecieron los primeros artesanos elaboradores de vinagre. 25 . en Inglaterra del norte. partiendo de una cantidad de vinagre al que se le añadía vino. Aunque. el “Mycoderma aceti”. sus fórmulas secretas consistían en la utilización de algunas sustancias de fuerte sabor. se encontró una materia prima para producir vinagre. Pero. De no ser así. para cumplir su cometido necesitan. puede destruir la célula o retardar su desarrollo. Es la más eficaz porque produce un ácido muy concentrado. Ssp. Las otras dos especies Acetobacter Pasterianus y Peroxidans. oxidan al etanol hasta ácido acético con una rapidez alta. las bacterias acéticas mermarían su actividad prolongando el tiempo de fermentación. Se diferencia de acetobacter con sus flagelos situados exclusivamente en posición aplical ( polares ) y por su capacidad para seguir degradando al ácido acético y láctico. para la producción de un buen vinagre se debe tratar con sumo cuidado esta bacteria. cuanto más activa sea. La especie más importante desde el punto de vista industrial es acetobacter aceti a ella pertenece como cepas de cultivo las de: ssp. Xylinum. “Mycoderma aceti” La bacteria llamada “Mycoderma aceti” realiza la fermentación acética del alcohol. Ssp. Son las bacterias del vinagre del vino y de la acidificación rápida que tiene las tasas máximas de conversión de etanol a ácido acético. Se sabe que los vinos utilizados para la obtención de vinagre no deben tener más de un 20% de agua y el alcohol en una concentración comprendida entre el 5 . no tienen elaboración de vinagre. Ésta. Su temperatura ideal para el 26 . Orlaense.11% del volumen en ningún caso por encima del 15%. Existen dos tipos de bacterias generadoras de ácido acético: El género “Gluconobacter” y el género “Acetobacter”. La temperatura ideal del proceso de fermentación acética está entre los 28 y los 30 ºC. Xylinum Se encuentra en las heces del vinagre (vinagre madre) conformando una capa sólida correosa en los depósitos del vinagre tiene una eficacia limitada y resulta indeseable porque forma colores y olores desagradables. cantidades constantes de oxígeno y estar protegidas de la luz ultravioleta. A mayor temperatura la enzima alcoholdeshidrogenasa se destruye. Dentro del genero Acetobacter encontramos a los súper oxidantes que se diferencias de tres especies con distintas subespecies. además. Clasificación de las cepas: Las bacterias acéticas. La especie de bacteria empleada es importante. más rápida y completa será la fermentación. que contiene el vino. Además la bacteria requiere unas condiciones especiales de trabajo. al tener acción germicida. El genero “Gluconobacter” oxida los azúcares o alcoholes hasta cetonas y ácidos.MICROORGANISMOS PARTICIPANTES. Orlaense y ssp. El genero “Acetobacter” representantes del otro grupo por lo contrario pueden seguir degradando las cetonas y los ácidos hasta bióxido de carbono y agua y se les conoce como bacterias: superoxidantes. pero no pueden continuar degradándolo hasta CO2 y H2O se trata de bacterias denominadas: sub – oxidantes. para transformarlo en ácido acético. Por esta razón. La primera pertenece también a las bacterias perjudiciales vinagre de cerveza y forma sustancia musilaginosas durante la obtención del mosto. el de vino blanco resulta ideal para elaborar ciertas salsas (mayonesa. los vinagres se pueden clasificar en: 1. uva. en particular en Francia e Italia. Un ejemplo es el vinagre de vino o de uva. se obtiene exclusivamente por fermentación de la uva y del vino. Cuando el vino es de mejor calidad. Se trata de un género microbiano caracterizado por tener células de formas elipsoidal y esférica. etc. balsámico en Italia. de donde se alimentaran los generadores del vinagre. Teniendo en cuenta la materia prima de la cual ha sido fabricado. un vinagre de origen italiano de consistencia espesa y un bouquet muy apreciado. Según su función pueden clasificarse en dos grupos: los que oxidan el ácido acético y lo transforman en dióxido de carbono y agua y los que carecen de esta propiedad. La composición del vino debe ser la adecuada para ser transformado en un excelente vinagre. mejor será el vinagre. En la elaboración de vinagre es importantísima la selección de la materia prima. Se puede elaborar a partir de la pulpa de manzana o su zumo. bayas.trabajo es de 25% a 30%. se procede a su limpieza y se almacena en grandes depósitos. MATERIAS PRIMAS. etc. Con el fin de que el vino que se va a utilizar esté totalmente limpio. Excelente para el paladar es el vinagre balsámico de Módena. se retarda el proceso y por lo tanto se incrementan los costos. Muy apreciado por su ligero sabor acaramelado es el vinagre de Jerez. Se elabora con mosto fresco de uva que se hierve para concentrar el contenido de azúcar y el sabor y se deja envejecer de 6 a 12 años. A las ensaladas les 27 . el vinagre de vino tinto realza el sabor de las carnes rojas. cuyo azúcar se convierte primero en alcohol y posteriormente en ácido acético. El vinagre de cerezas en España. Para su existencia y para su trabajo de oxidación necesita también abundancia de oxígeno por lo que durante el proceso se deberá mantener una buena oxigenación del vino. un exceso de temperatura causaría su muerte y con una temperatura muy baja su ritmo de trabajo es muy lento. que se caracteriza por su tono teja brillante y un sabor muy definido. holandesa). su grado alcohólico debe ser como mínimo de 11º y no debe tener ningún tipo de sabor y olor extraño. sueltas o unidas en cadenas. Es el tipo de vinagre más usado en la gastronomía de distintos países de Europa. Vinagres de jugo de fruta manzana. que sufre un proceso aeróbico denominado “Oxidación”. por lo general inmóviles. vino tinto en Francia. pera. La materia prima para obtener vinagre es el alcohol etílico. o a partir de la sidra o mosto de manzana fermentado. por medio del centrifugado. El Control de laboratorio en esta primera fase es indispensable. Según el vino que se utilice se obtienen vinagres distintos a los que se les da diferentes aplicaciones. aunque algunas son móviles por ayuda de flagelos. y el vinagre de vino Rioja. Otro ejemplo es el vinagre de manzana o de sidra es muy consumido por su suave y delicado sabor. debido a la presencia de bacterias del tipo Acetobacter. como son los vinagres de papatas. limón. por ejemplo cambios naturales en la coloración de las manzanas varían de cosecha en cosecha. vinagre de centeno. vinagre de trigo y vinagre de maíz. pimienta. Como el que se fabrica con el alcohol desnaturalizado o diluido. Sabores y aromas. piña. Este vinagre. el maíz o la melaza. Aunque también se puede utilizar color caramelo para darle un tono café al vinagre. según se elabore solo con arroz o se combine con otros cereales como el trigo. como el que se fabrica con el líquido que queda después de preparar las levaduras de cerveza. carnes blancas y salsas suaves. manzana.. y los tipos de manzanas utilizados. Vinagre de cebada. Vinagres que se fabrican con espíritu de vino a alcohol.El vinagre se encuentra con una gran variedad de tonos de colores. Vinagres fabricados por cereales malteados. naranja. Vinagres fabricados por hortalizas y amilasas. El color del vinagre se deriva básicamente de los ingredientes usados para su elaboración. se destila antes de que todo el alcohol se haya convertido en ácido acético. Color. cuyo almidón debe ser previamente hidrolizado a azucares. chiles.). y son los más empleados en la elaboración de encurtidos. El resultado es un vinagre aromatizado que dan un toque especial a los alimentos o a los platos a los que se añade. de un tono casi transparente. salsas envasadas.) u otros condimentos como azúcar o miel. Vinagres fabricados por productos azucarados... Es también de esperar que el color varíe entre los mismos tipos de vinagre.). amarillentos de los vinagres de sidra y color chocolate de los vinagres de malta. 28 . frutas (frambuesa. 6. 5.. etc.. 3. 7. plátano. 2. tomillo. especias (ajo. zarzamoras.. Como ejemplo esta el vinagre de arroz es típico de países asiáticos como China o Japón donde se incluye en la mayoría de platos populares de la gastronomía propia de estos países. Se trata de un vinagre con sabor suave y algo dulce y con un color que oscila entre el blanco. y a esto se debe el sabor fuerte y pronunciado de estos vinagres. estragón.proporciona un toque a manzana y combina muy bien con pescados. Se elaboran generalmente a partir de la caña de azúcar. albahaca. PROCESO FERMENTATIVO. el sorgo o el mijo. El vinagre blanco destilado es el más usado en el hogar. 4.. Este proceso aumenta mucho el contenido en ácido acético.. desde un casi transparente vinagre blanco destilado a las diferentes tonalidades de rojo de los vinagres de vino.Cualquier vinagre se puede aromatizar o condimentar con hierbas aromáticas (romero. dorado pálido o rojizo. las fermentaciones se desarrollarán de manera perfecta. La enzima catalizadora (alcoholdeshidrogenasa) que posee Acetobacter es la encargada de producir la oxidación del alcohol por retirada del hidrógeno. La oxidación del alcohol a ácido acético. el oxigeno. El vinagre puede ser usado en muchas formas. Sin embargo. A veces se piensa que sólo es utilizado en la cocina como acompañante de las ensaladas mezclándolo con aceite y/o pimienta y sal. Existen mas de 300 aplicaciones de cómo usarlo. El primer paso es un proceso anaerobio llevado acabo por levaduras saccharomyce cereviseae var. Condiciones del proceso fermentativo.La fabricación de vinagre a partir de materias primas que contienen azúcar comprenden dos pasos: 1.C2H5 OH ACETALDEHIDO AGUA ETANOL + CH3 –C00H AC. Si se cumplen todas estas condiciones. el vinagre tiene usos que van desde ser un ingrediente versátil de sus comidas como resaltador del sabor 29 . El segundo paso es la oxidación del alcohol a ácido acético. el agua. IMPORTANCIA INDUSTRIAL DEL ÁCIDO ACÉTICO. Las acetobacterias catalizan la oxidación de alcohol en ácido acético según la siguiente fórmula: C2H5OH + O2 ==> CH3COOH + H2O Siguiendo un proceso que se repite continuamente. ACETICO En general el proceso de fermentación acética sigue la ruta de la glicólisis. 2. la luz. el pH. no solamente la presencia de Acetobacter hace posible la producción de vinagre ya que existen múltiples factores que intervienen en la fermentación acética como son la especie empleada y la pureza de la cepa. la cual se explica con más detalle en la unidad denominada “Fermentación alcohólica”. las sales nutritivas y la temperatura. También se efectúa mediante la siguiente reacción: 2CH3 –CHO + H2O ----------------------. La fermentación de azúcar a alcohol etílico. es una reacción aerobia llevado acabo por bacterias acéticas como son los del grupo acetobacter. En el ramo industrial se fabrica el ácido mediante oxidación de líquidos alcohólicos diluidos por bacteria acéticas. la concentración acuosa y alcohólica del vino utilizado. No obstante. Ellipsodeus. Por ejemplo. el vinagre se utiliza en cualquier medio donde se requiera de un acidulante natural. En el caso de los mariscos. Conservador natural. Solo una nota de precaución. el agua se evapora dejando el exquisito aroma y sabor del vinagre. Limpieza de materiales. salsa picante.En los Estados Unidos un gran porcentaje de la producción de vinagre destilado es utilizado por la industria farmacéutica para la elaboración de duchas femeninas. Higiene personal. Resaltador del sabor. un preservante natural de alimentos.Al igual que los cítricos.. un agente medicinal y un elemento de gran utilidad en la limpieza del hogar y los equipos utilizados en la industria de alimentos.La mayonesa. es mejor agregar el toque de vinagre luego de cocinados para mejorar así el sabor de los mismos.Puede agregarse a la salsa que vaya a utilizar para cocinar. Algunas aplicaciones se muestran a continuación: Acidulante. desinfecta los equipos que se utilizan para procesar alimentos y neutraliza los malos olores característicos de ciertos alimentos.. es ampliamente utilizado para ablandar el bistec de cinta (Flank Steak). 30 .La industria química lo usa por ejemplo como ingrediente para elaborar limpiadores líquidos de vidrio. un ablandador de las carnes.o condimento. salsa de tomate y los encurtidos son preservados con vinagre. mostaza. el ketchup. Cuando se cocina su plato... En fin. el vinagre es un excelente ingrediente para marinar ya que es un ablandador natural porque desdobla las fibras y proteínas de las carnes.. El vinagre es ampliamente utilizado en la industria alimenticia por tener la propiedad de reducir el pH de los alimentos para evitar el crecimiento de bacterias. Evita el crecimiento de hongos. debido a que el vinagre puede por si solo cocinar la carne se recomienda mezclarlo con aceite vegetal o de oliva cuando se use para marinar. Su sabor también ayuda a mejorar el de los alimentos que se preservan. Una actividad que ha estado ligada a la mayoría de las culturas durante miles de años ha sido la producción de bebidas alcohólicas. Resulta esencial que el vino se obtenga mediante fermentación y que contenga alcohol. HISTORIA. Fue hasta el siglo XV cuando empezó a popularizarse el arte de la destilación y de esta forma aparecen las bebidas con mayor contenido alcohólico. ya que éstos sólo requieren ponerse en contacto el jugo con la levadura silvestre presente en la superficie de la propia fruta. El vino cruzo el océano hasta América buscando otras tierras. las cuales son de mayor importancia económica en el mundo. Quizá las primeras bebidas se hicieron con base a sustratos azucarados como jugos de fruta.UNIDAD 5. La producción de bebidas alcohólicas ha sido una actividad ligada a la mayoría de las culturas durante milenios.VINIFICACIÓN CARACTERÍSTICAS GENERALES. En todas las etapas marcadas en la historia y aún antes de la prehistoria el vino a acompañado al hombre. sino que debe aludirse a los productos vegetales de que proceden. Debido a la gran importancia de estos productos la investigación científica y tecnológica generan industrias. El vino debe prepararse a partir de uva fresca. INTRODUCCIÓN. El vino es una bebida que se obtiene mediante fermentación alcohólica del sumo de la uva fresca. Existen evidencias arqueológicas de más de 7000 años de antigüedad.. Evidencias arqueológicas que demuestran que desde hace mas de 7000 años de antigüedad los humanos aprendimos a encausar las fermentaciones alcohólicas de diversos sustratos en forma empírica. Los <vinos> preparados a partir de otros frutos . Las mozas daban al rey en la boca este apreciado fruto y nos relata la historia que uno de los recipientes de cerámica en donde se encontraban las uvas (almacenadas durante un largo tiempo) desprendían 31 . no deben llamarse solamente vinos. En este tiempo esta bebida de los dioses a estado presente en mitos y ritos. como parte de la cultura de los pueblos. Se extendió por los imperios y su elaboración cuidadosa cayo en el olvido durante unos siglos. El vino y el hombre son compañeros de más de 4000 años de antigüedad. ETAPAS Y REACCIONES QUÍMICAS DEL PROCESO DE VINIFICACIÓN. Se dice que los egipcios descubrieron las bebidas alcohólicas fermentadas en forma accidental ya que un rey egipcio mandaba a sus sirvientes a recolectar uvas y ellos depositaban el apreciado fruto en recipientes de cerámica. como manzanas y grosellas. en leyendas y en el arte. Uva recolectada tardíamente y en estado de completa madurez. En forma empírica los humanos aprendimos a encauzar las fermentaciones alcohólicas de diversos sustratos. (García Gariba y Col. Sólo se utilizan granos arrugados con putridez generosa o bien granos sobre maduros y también arrugados. Biotecnología Alimentaria. esto se debe a los factores ambientales como son: el clima. la temperatura. La moza al darse cuenta del desplazamiento que la nueva y bella joven había logrado. Todos se quedaron sorprendidos esperando la muerte de esta mujer decepcionada. Del tipo de uva recibe el título el vino. debido a que estas uvas contienen enidinas en lugar de eninas. Las uvas que se utilizan para fabricar vinos son de origen Europeo debido a que contiene eninas. CARACTERÍSTICAS GENERALES. ya que éstos sólamente requieren poner en contacto al jugo con la levadura silvestre presente en la superficie de la propia fruta (Wacher y Col. por ejemplo: TÍTULO Gabinete Cosecha tardía Cosecha selecta Cosecha especial Uvas pasas TIPO DE UVA Uvas maduras. probaron de esa misteriosa sustancia y descubrieron las grandes virtudes que esta poseía. pero bien es cierto que su exceso es capaz de reducir nuestras sensibilidades. toma la decisión de quitarse la vida bebiendo de dicho veneno. pero grande fue la sorpresa al ver que ella no agonizaba y lo único que observaron en ella fue una inmensa alegría y una actitud fuera de control. Las bebidas alcohólicas son compañeras constantes del hombre en su historia. ( las semillas le dan la coloración al vino). del mundo se pueden utilizar para hacer vinos son las que proceden de Chile. 1993). Probablemente las primeras bebidas se hicieron a partir de sustratos azucarados como los jugos de frutas. Sólo se utilizan uvas completamente maduras eliminando grados enfermos e inmaduros. Las enidinas es un compuesto químico que transfiere un sabor amargo. Las uvas de Chile no tienen la misma composición química que las Europeas.. composición del suelo. A partir de ese momento todos los que conformaban el reino de Egipto. también es verdad que tienen la virtud de animar el espíritu y de establecer atmósferas propicias para la convivencia y la conversación. Las eninas son compuestos químicos colorantes que se encuentran en la mayoría de las uvas. Al darse cuenta sobre esto el rey. una de sus mozas que se encontraba más tiempo al lado del rey fue desplazada por otra de sus mozas mas joven y bella. Empleo únicamente de granos sobre maduros o con putridez Generosa. Un ejemplo del porque no todas las uvas. por lo tanto juega un papel primordial el la coloración del vino. 1990). la presión atmosférica y la altitud. En una ocasión. 32 . esto cuando se consume en la justa medida y con la prudencia que caracteriza a quienes saben disfrutar de las cosas buenas de la vida.un olor extraño y que además se observaba dentro del recipiente un líquido azulado. ya que el decía que se trataba de un “veneno”. prohibió que el recipiente fuera tocado y que no se consumieran esas uvas. Las levaduras auténticas se encuentran en cualquier lugar de la naturaleza y abundan en las regiones vitícolas. por lo que demanda el mercado diferentes formas de presentar el producto para poder llegar a más público de edades distintas y gustos variados. semisecos. 33 . En la actualidad conocemos la incidencia que sobre los compuestos volátiles de un vino tienen los tratamientos que se realizan sobre la uva y el mosto. las levaduras más importantes para la fabricación de vino son las comprendidas dentro del género saccharomyce y dentro de éstas encontraremos a la Saccharomyce cereviseae var. Ellipsodeus. Dependiendo de la zona vitivinícola que nos encontremos. son células redondas ovaladas y elípticas envueltas en una membrana muy fina elástica cuyo diámetro es de 0. -Tranquilos o espumosos. -Frescos y afrutado. es lo que determina el tipo de vino que se pretende elaborar e irá condicionado por una serie de factores sociales que predisponen los gustos del consumidor. Dicho tratamiento no sólo condiciona el resultado aromático final del vino elaborado sino que además. El interior de dicha célula es incolora y a veces presenta un aspecto granular. Los tipos de vinos son extremadamente amplios. -Rancios y maderizados. repercuten en el desarrollo de la fermentación y en las posibles desviaciones o ralentizaciones de la misma. -Según las uvas: si están poco maduras. -Según su estado sanitario y nivel de podredumbre.Vino Helado Las uvas deben estar congeladas en el momento de la vendimia y por lo general se efectúa una prendimia y una vendimia tardía. Esta demostrado que las distintas levaduras difieren entre sí y que no todas las especies de levaduras producen el mismo tipo de fermentación. Por otra parte la fermentación producida por levadura de uva origina valiosas sustancias aromáticas que son las responsables del bouquet. Pueden ser: o o o o o -Aromáticos o de aroma discreto. de composición muy sencilla. LEVADURAS UTILIZADAS. presentando cada una de ellas características propias. Persisten en formas de esporas en las capas superiores de la tierra de los viñeros hasta que la lluvia y el viento y los insectos las transportan a fines de verano y en otoño y después de ahí al mosto. dulces o licorosos. Existen una serie de características que determinan el tipo de vino del que se trata.014 mm.Otro factor importante son las levaduras. -Secos. Veamos: o o o -Envejecidos en madera o conservados jóvenes en envases herméticos. el protoplasma se encuentra situado junto a la pared celular y en su interior aparece una o varías vacuolas que contienen el jugo celular. muy maduras o sobre maduras. El período de recolección se prolonga.Estática: deslizando el mosto. PIE DE CUBA. constituyen auténticas incubadoras de gérmenes fermentativos. El proceso de vinificación consiste desde la recolección de las uvas conocidos como vendimia hasta el producto terminado (vino). Muchas de estas células de levadura crecen a través de la tierra y forman ahí nuevas esporas que persistirán a lo largo del invierno. escurrido y prensado.p. escobajos) de la vendimia. La vendimia se conoce como la recolección de las uvas.Las uvas que aún antes de haber madurado por completo han sido picadas y estropeados por avispas y pájaros. Estrujado.. 2.. La Vendimia. A continuación se describen la etapas generales. evitando siempre la oxidación de los mostos. en condiciones favorables formándose a un lado de las células de las levaduras. liberando así el primer mosto. Aspergillus s. La vinificación comienza con la trituración del vino (hollaje) y continua con el despalillado (eliminación de escobajo). 34 . entre los partes sólidas (hollejos.p.. La vendimiadora mecánica se utiliza hoy en algunos viñedos para acelerar las labores de recolección y transportar las uvas al lagar en el momento óptimo de madurez. por gravedad.Cuando las vendimias llegan a la bodega se procede al estrujado de la uva.p Lactobacillus s.Dinámica: haciendo circular toda la masa de vendimia por un tornillo sin fin que extrae el mosto. Fermentación acética Fermentación alcohólica Fermentación butílica Fermentación cítrica Fermentación láctica Microorganismos que intervienen Acetobacterias Saccharomyce cerevisae Clostridium s. La formación de alcohol y el desplazamiento de aire por medio del bióxido de carbono que se está formando impide el desarrollo de los hongos formadores de micelios. que varía de acuerdo al tipo de fermentación que se quiera realizar. triunfando así las levaduras auténticas. Existen diversos tipos de microorganismos de interés industrial. Las vendimias se acarrean en tolvas o en pequeñas cajas. como son los siguientes: Tipo de fermentación. pepitas. Las levaduras auténticas se producen por gemación.p..p. uno o varios brotes que al cabo de pocas horas alcanzan la dimensión de la célula madre y se desprenden de ellas. El escurrido puede realizarse de dos formas: 1.p. según la época de madurez de las distintas variedades que se cosechan. en el Penedés. las levaduras superficiales y a la mayoría de las bacterias. La vinificación es la serie de operaciones físicas enzimáticas que transforman el jugo de las frutas en vino. de agosto a octubre. Se elaboran también algunos excelentes blancos de crianza. Se utilizan hoy delicadísimas técnicas para elaborar vinos tintos más finos y genuinos: maceraciones carbónicas. Crianza de los Vinos. La fermentación de los Vinos Blancos. según las características de la cosecha.Los mostos turbios deben ser clarificados para obtener vinos limpios y de la máxima finura aromática. a temperatura controlada. hasta que se ha extraído la coloración deseada. añejados en barrica de roble aromático y nuevo. 35 . despalilladas y estrujadas. Todos ellos exhiben en su etiqueta o en su collarín la añada. fermentan en los depósitos de acero inoxidable. Al terminar la fermentación alcohólica y la maceración.. los tintos se someten a la fermentación maloláctica que afina el paladar de los vinos mediante la transformación del duro ácido málico en suave ácido láctico. La fermentación y maceración de los Vinos Rosados. El vino de prensa se obtiene mediante el prensado de los hollejos y se añade luego al "assemblage".Las levaduras depositadas en la piel de la uva provocarán la fermentación alcohólica. generalmente. La perfecta maceración de los hollejos en el mosto permite la extracción del color y de los aromas. Clarificado. prosiguen su fermentación en los depósitos de acero inoxidable sometidos a estricto control de temperatura. Los vinos rosados permanecen sólo unas horas en contacto con sus hollejos. sin utilizar ningún aditivo. La fermentación aromática de los delicados mostos se realiza. luego.La utilización de modernas prensas horizontales -movidas incluso por leve presión neumática e hidroneumática. Las burbas o impurezas se eliminan por decantación. vinificación de cada variedad por separado. extrayendo así el color y los aromas. o sea.Las vendimias tintas deben ser despalilladas y estrujadas para que los hollejos puedan macerarse en los mostos. utilización de depósitos autovaciantes.. eliminando así las lías sedimentadas en el proceso anterior. la transformación del azúcar en alcohol y anhídrido carbónico. Pero las técnicas más perfectas y modernas permiten la utilización de filtros y máquinas centrifugadoras que eliminan los sólidos por medios estrictamente físicos y naturales.La mayor parte de los vinos blancos son vinos jóvenes.. embotellados en pleno esplendor frutal.permiten exprimir delicadamente los mostos. dejando reposar los mostos en los depósitos. Las levaduras seleccionadas pueden garantizar el desarrollo más natural y completo de este proceso. La fermentación y maceración de los Vinos Tintos.. en depósitos.. en mayor o menor proporción.Las vendimias tintas. Se realiza un control de maduración en viña para conocer el momento óptimo de maduración fénolica en la uva. -Comportamiento Fermentativo. Los tintos añejos tradicionales y las nobles reservas permanecen un mínimo de 15 meses en barrica de roble y botella. -Transporte de la vendimia. sino que declaran sus credenciales fiables de crianza. que son las responsables de la transformación del azúcar contenido en el mosto. 1. Los parámetros óptimos son muy difíciles de conseguir al mismo tiempo. 10. 36 . En un inicio de fermentación alcohólica para la formación de las estructuras celulares las levaduras. fundamentalmente la arginina). 6. Los análisis de grado Brix que determinan el azúcar contenido en la uva .. 3. etc. siendo muy importante realizar las técnicas adecuadas para la obtención de un buen cultivo. pero haciendo un seguimiento exhaustivo podremos determinar con gran exactitud el momento adecuado de recolección en nuestro viñedo. Pero el carácter distintivo de la moderna enología del Penedés estriba. PROCESO DE INDUSTRIALIZACIÓN. y cuando estos parámetros son los adecuados para la recolección. -Fermentación en Barrica. necesitamos al menos de 180 mg/l de nitrógeno fácilmente asimilable. en la flexibilidad y veracidad de las normas. precisamente. -Acabado de la fermentación Alcohólica .Algunos tintos jóvenes y frutales reciben una ligera crianza en roble nuevo que no se prolonga más del tiempo justo para redondear sus taninos y ceñir su cuerpo. -Extracción del Mosto. En la elaboración de vinos intervienen numerosas variables. 2. 5. 8. -Separación de Fangos. sino también el estado sanitario de la uva. que determinan el equilibrio y estabilidad posterior de los vinos. 4. y los análisis de taninos-antocianos. sin castigar su expresión varietal.(la concentración de los azúcares superiores a 200mg/l pueden originar problemas para desdoblar los últimos gramos de azúcar con el riesgo que repercute en la fermentación).(sales amoniacales y aminoácidos. el alcohol. -Corrección del Mosto. Sirve de gran ayuda el control de la materia nitrogenada. También se examina la evolución del pH y la acidez total. 9. 1. -Maceraciones prefermentativas. y prolongando luego su maduración en barrica de roble de 3° o 4º año y en botella.Control de la maduración. Por eso. -Recepción en bodega y toma de muestras. no sólo en lo que se refiere a la variedad. Ailier. Teniendo como único objetivo la garantía de calidad. Trongais. -Control de la Maduración.. muchos tintos del Penedés no se limitan hoy a pregonar los records de su permanencia en madera. es conveniente realizar una serie de pasos que les avanzamos a continuación y que trataremos a lo largo de esta unidad. 7. beneficiándose del aporte aromático del roble nuevo y de las maderas más selectas (Limousin.). La falta de dichos nutrientes puede originar ralentizaciones e incluso paradas en la fermentación. Es recomendable, en estos casos, el uso de activadores amoniacales justo al inicio de la fermentación. 2. - Transporte de la vendimia.-Para potenciar la calidad de los vinos, el procesado de la vendimia debe realizarse lo más rápido posible, llegando los racimos casi intactos para evitar maceraciones incontroladas e inicios de fermentaciones. Lo ideal son cajas de 20 Kgs. Si el transporte se realiza en remolque, se recomienda no llenarlos demasiado para que el peso de las uvas no sea capaz de aplastar las que se encuentran debajo. En la actualidad, domina un concepto ya implantado en todas las bodegas; se prefiere tratar los mostos para no tener que tratar los vinos. Cada vez se van acondicionando las bodegas para la recepción de la uva en un proceso rápido y aplicando la tecnología adecuada a las necesidades de la uva en ese año, como por ejemplo, el enfriar las uvas. Sin embargo, la técnica más adecuada es escoger el momento del día o de la noche en que la temperatura es más baja, sobre todo, en la vendimia mecánica. Si no es posible se puede recurrir a sistemas como gas inerte o productos estabilizantes con el fin de que la uva llegue sin contaminación microbiana a la bodega para su posterior inicio de fermentación en los depósitos. 3.- Recepción en bodega y toma de muestras.- Al llegar a la bodega se extraerá una muestra representativa del conjunto de cajas o del remolque para cada entrada de uvas. El enólogo o técnico responsable será quien determine, después de analizar la uva, al depósito que va a ir destinado para su fermentación, ya que puede desviar dependiendo del estado sanitario de la uva u otros criterios a distintos depósitos de fermentación. 4. La extracción del mosto.- El sistema ideal de obtención del mosto sería someter a la uva a presiones moderadas y pequeñas durante tiempos determinados y en función de los rendimientos de la uva en ese año. Además, con el menor roce posible entre las partes sólidas del racimo (hollejos, orujos, raspón,) con las superficies de presión. Para obtener el mosto se ha de trabajar en un equilibrio que nos permita conseguir los aromas agradables, sin extraer los herbáceos (hexanol y aldehídos C6). Es decir, disponer de sistemas que favorezcan únicamente los intercambios positivos entre zumo y partes sólidas. La mejor obtención del mosto se consigue combinando la rotura mecánica de la pared celular con la degradación enzimática. Para respetar la calidad de la primera fracción del "mosto flor" se han de vinificar por separado, ya que los mostos obtenidos de las últimas fracciones del prensado originarán vinos más bastos, con más polifenoles, mayores notas herbáceas, así como un contenido más bajo de acidez total. Esta vinificación se hará por salificación parcial del tartárico con el potasio del escobajo y un aumento en coloides (polisacáridos y proteínas). El sistema mecánico para obtener el mosto flor se consigue a través de una estrujadora de rodillos de caucho o de prensas neumáticas de membranas. Estas últimas consiguen mejores resultados en la calidad del mosto. 37 5. Esquema del sistema de obtención del mosto .- Veamos los pasos a seguir para la obtención del mosto. A) Tolva de recepción: las hay en acero inoxidable, asimétricas, con diámetro y paso de sinfín grande o con motovariador de velocidad. Es aconsejable poca longitud del sinfín ya que a menor vueltas y longitud, menor rozamiento y por tanto mayor calidad. B) Despalilladoras Horizontales: las hay en acero inoxidable con rotación del tambor y eje en sentido contrario. Éstos con el menor número de aristas posible (superficie redonda). Preparadas con motovariador de velocidad, con el fin de poder regular el menor número de vueltas, en el cual el raspón sale limpio, lo que lleva consigo una menor lesión al raspón, hollejos, etc. Tienen que estar preparadas para despalillar en el porcentaje deseado. C) Estrujado: el estrujado tiene como fin romper los hollejos y desprender la pulpa. El estrujado debe ser el suficiente como para facilitar la separación del zumo, pero no debe ser violento con el fin de no desgarrar y dilacerar las partes sólidas. Las estrujadoras de rodillos de caucho son las más recomendadas. La ventaja del no estrujado es la de producir un mosto que contiene pocos fangos ya que elimina toda trituración de la vendimia y es menos sensible a la oxidación porque es menos rico en polifenoloxidasas. Esta ventaja sólo se manifiesta cuando el prensado se hace correctamente, es decir, lentamente y con presión progresiva. D) Bomba de vendimia: se recomiendan dos tipos de bombas por el comportamiento respecto al buen trato que dan a la pasta y son: -Peristáticas: tienen bastante capacidad (dan altura o presión); la pasta no tiene ningún rozamiento. Sin embargo, su mantenimiento es muy costoso. -De leva excéntrica: menor altura manométrica, rozamiento tangencial, no eleva líquidos, pero necesita poco mantenimiento y tiene un menor precio. E) Escurridores o Patines: su misión es separar el zumo liberado por el estrujado e interviene inmediatamente después de esta operación. Se distinguen dos escurridos: -Estático: se efectúa por simple reposo de la vendimia estrujada. -Mecánico: es el más rápido. Cuando se trabaja con grandes volúmenes de vendimia este sistema permite obtener mostos sin excesivo fango y facilita el prensado por la hidrólisis de las pectinas. Sin embargo, provoca un aumento de la oxidación de los mostos, por los que es más conveniente utilizar el sistema estático. Los hay con cilindro giratorio y con sinfín inclinado que conduce la vendimia estrujada por una especie de canalón perforado. En estas instalaciones el escurridor se coloca bajo la estrujadora y se alimenta directamente por gravedad. F) Prensado: su misión es extraer el mosto por medio de la presión ejercida sobre la vendimia una vez estrujada y escurrida. Con ello se consigue la desecación del hollejo. Para este trabajo se pueden utilizar diferentes máquinas prensadoras: - Prensas horizontales: trabajan por rotación y acercamiento de dos platos móviles. Tiene unos programadores que modifican la velocidad del prensado y lo detienen 38 cuando alcanzan una determinada desmenuzado de los orujos. presión, procediendo automáticamente al - Prensas neumáticas: trabajan por medio de inflamiento de una bolsa axial interior de caucho grueso. La bolsa oprime la vendimia contra la jaula cilíndrica de acero inoxidable. El inflamiento se efectúa por medio de un compresor de aire. El prensado se consigue por los presión que libera el pastel de los orujos y por la rotación de la jaula de acero. Son las más utilizadas para la obtención de mostos de calidad. - Prensas continuas: trabajan a través de un sinfín helicoidal o tornillo de Arquímedes que empuja a los orujos formando un espeso tapón contra un obturador móvil provisto de contrapesos. Las prensas continuas poseen un husillo de gran diámetro que tiene rotación lenta y un sistema de regulación automática de presión. Disponen de distintas salidas de mosto que aseguran el fraccionamiento según la calidad. Aunque la extracción del mosto es muy rápida, es un prensado violento y hace una trituración excesiva de los orujos. La mejor cadena de trabajo es siempre la más corta, aquella que trasforma la uva en mosto en un tiempo mínimo, la que proporciona un mosto menos turbio y menos sensible a la oxidación. 6. Maceraciones prefermentarias.- La maceración prefermentaria, también conocida con el nombre más común de maceración pelicular, es un sistema utilizado en algunas regiones vitivinícolas como práctica de elaboración de caldos en un sistema tradicional. Pero, paralelamente a la extracción de aromas, el mosto se enriquece en sustancias astringentes y desagradables, potencialmente peligrosas para la evolución del vino, como polifenoles que aceleran el pardeamiento. Una práctica muy utilizada es la maceración a baja temperatura durante un tiempo corto, en función de las características varietales. Cuando se realiza una maceración pelicular podemos obtener unos resultados muy satisfactorios que son: - En mosto macerado aumenta la densidad y el grado Brix.- La acidez total se mantiene o eleva ligeramente, mientras que el pH aumenta conforme lo hacen los tiempos de maceración. Los tiempos de maceración breves ( 4 y 6 horas ) presentan un efecto poco significativo con respecto a los no macerados, por lo que es conveniente alargar los tiempos de maceración de 9 a 12 horas para obtener un aumento de componentes aromáticos y tener mejor estructura en boca. - Cuando no hay posibilidad de bajar las temperaturas y se quiere realizar una maceración pelicular se puede recurrir al empleo de preparados enzimáticos de calidad que acortan los tiempos de maceración. 7. Corrección del mosto.- Una vez obtenido el mosto, haya o no maceración prefermentativas, hemos de adicionar anhídrido sulfuroso lo antes posible. En cuanto el mosto se separa, por escurrido o prensado, aumenta la acidez con la adición de ácido tartárico hasta niveles de 5 - 5, 5 gr/l (expresado en ácido tartárico), lo que confiere al mosto y después al vino una cierta estabilidad biológica. Esta operación es más aconsejable realizarla tras el desfangado. El anhídrido sulfuroso ejerce una serie de acciones importantes; como son: - Antimicrobiana frente a levaduras y bacterias. - Solubilizante de antocianos (en elaboración de vinos tintos). - Acción antioxidante. - Antioxidásica, inactivando enzimas polifenolixidásicas. 39 ácido 2-cetoglutárico. Por el contrario. La dosis necesaria de anhídrido sulfuroso puede variar de 6 a 12 g por Hl. lo cual nos encontramos en las últimas operaciones prefermentativas. La garantía que tiene el enólogo al utilizar las levaduras secas seleccionadas es que le permite un buen manejo. realizamos una siembra de levaduras seleccionadas. ácido oxalacético. es decir. Este proceso durará aproximadamente unos 15 a 20 días hasta en final de la fermentación alcohólica. de su estado de maduración y podredumbre. 9. podemos pensar que. Una vez ajustada la dosis de activadores al mosto. pero el desfangado puede originar una serie de riesgos que el enólogo puede solventar con ayuda de coadyuvantes de fermentación específicos para cada proceso. 8. sustancias pépticas y mucilaginosas. proteínas precipitadas por contactos establecidos con sustancias localizadas en puntos diferentes de los granos de las uvas. ya que en vinos de prensa exigen por su distinta composición mayor cantidad de sulfuroso. La temperatura de fermentación será variable en función de las distintas variedades.Los fangos están constituidos por residuos terrosos. de la temperatura y del pH de los mostos.000 l. Si bajamos la temperatura de fermentación se repentizará varios días más su terminación.. con lo cual disminuye notablemente el SO2 libre que es el que ejerce la función de protección en el mosto. Así. tienen dificultad para su contaminación y la inoculación de una alta población viable. ácido pirúvico. pero siempre es aconsejable una temperatura entre 15-20 ºC. Comportamiento fermentativo. Estos depósitos tienen que estar preparados con camisas de frío a diferentes alturas para que así el depósito esté uniformemente repartido en las frigorías .Antiguamente el sulfatado de la vendimia era determinado en función del estado sanitario de las uvas. 5000 l a 50. nunca se debe de sulfatar la vendimia ya estrujada puesto que es una operación menos eficaz. y de la técnica de obtención del mosto. ya que al anhídrido sulfuroso forma combinaciones estables con los compuestos con grupos carbonílicos C=O que se generan durante la fermentación: Etanal. lo ponemos a fermentar en tanque o depósitos de acero inoxidable que pueden variar en su capacidad de volumen.Como se ha explicado anteriormente la clarificación de los mostos blancos es imprescindible para la obtención de buenos vinos. fragmentos de raspones y hollejos. En la actualidad se tiende a disminuir la dosis de SO2 en vendimia. ya que se controla la obtención de uvas sanas. 40 . y una rigurosa higiene en todo el proceso y materiales utilizados. En los "Estudios sobre el vino " PASTEUR escribió que "Las cualidades del vino dependen en gran parte de la naturaleza específica de las levaduras que se desarrollan durante la fermentación de los mostos". Estas consideraciones son para vinos de calidad obtenidos a partir de mosto flor. La cantidad y naturaleza de los fangos depende de la uva. También se pueden utilizar camisas interiores para depósitos que no hay posibilidad de acondicionar exteriormente. pero siendo más aconsejable depósitos con capacidades más reducidas. Una vez trascurridos estos procesos. pero siempre obtendremos mejores aromas a bajas temperaturas. en fin. Controlando la adicción de sulfuroso al mosto se podrá utilizar una cantidad mucho menor en el vino para conseguir la mismo cantidad de sulfuroso libre. al someter a un mismo mosto a la acción de levaduras distintas se lograrán vinos de distinta naturaleza. Separación de fangos. ácido glioxílico.. obtener vinos dulces o semidulces. controlando la temperatura y su posterior crianza sobre lías finas. es decir. Con la utilización de este sistema podemos fermentar el mosto desde el inicio hasta el final de la fermentación alcohólica. Una vez terminada la fermentación alcohólica se procederá a una segunda fermentación. el densímetro no basta para decidir sobre el final de la transformación de todo el azúcar contenido en el mosto en alcohol. En la región vitivinícola de La Borgoña tienen mucha tradición los vinos blancos fermentados en barricas de roble francés. realizando las mismas condiciones que aporta la barrica con ayuda de un aparato microoxigenador. En algunas regiones vitivinícolas el llenado de las barricas se realiza cuando el mosto ha descendido su densidad entre 1000-1010. Esta fermentación se realiza para conseguir la transformación del ácido málico en láctico. Por ello. 41 . Existen otras alternativas a las barricas. llamada fermentación maloláctica. Si el contacto con la lía en depósitos grandes es muy prolongado aparecerán los olores a sulfhídrico (a huevo podrido). Acabado de la fermentación alcohólica. En algunas bodegas realizan la práctica de interrumpir la fermentación alcohólica al final de su proceso para así. si es necesaria. fermentado en una primera fase en depósito para evitar que se produzcan derrames en las barricas. con 15 ó 20 gramos de azúcares reductores en el medio..Si la marcha de la fermentación alcohólica está bien definida por la toma de densidad.10. y que se colocan con una estructura de acero inoxidable dentro del depósito. Este sistema utiliza en el interior del depósito de acero inoxidable unas tablas de madera de roble francés o americano que tienen el mismo tratamiento que la madera utilizada para la construcción de barricas. una vez que ha pasado esta fase se termina su fermentación en barrica y su posterior crianza sobre lías finas. de tal manera que la dosis de anhídrido sulfuroso libre después de la combinación sea del orden de 20 a 30 mg por litro. Se realiza el llenado de las barricas con mosto blanco sin terminar su llenado para evitar que se derrame en la fermentación más tumultuosa. La fermentación en la barrica.. y se conoce con el nombre de Inserstave. Si el vino no es apto para la fermentación maloláctica se procederá a un trasiego inmediato con un aporte de sulfuroso de 4 a 6 gr/ Hl. El resultado de estos vinos es muy bueno ya que los suaviza de esa acidez tan marcada que tenían los vinos al término de la fermentación alcohólica. 11. Para ello.La función principal de la fermentación de mostos en barrica es la obtención de vinos más estructurados y elegantes con matices de madera que armonizan en boca su cata. hay que recurrir a análisis químicos y averiguar los azúcares reductores que hay en el medio. que se realiza sobre todo en vinos con un contenido ácido málico muy alto. que ya se están utilizando en algunos países con una reducida tradición vitivinícola. Ca. magnesio. i) Sustancias responsables del color. igual de 50 a 100 gr. Enturbiamiento medio de 100 – 200 gr / Hl Enturbiamiento intenso de 200 – 400 gr de bentonita /Hl B).. d) sustancias minerales. .. . Ácido cítrico. .- a) H2O 750-850 g/l b) Contenido de azúcar 120g/l (glucosa. . enina. Estas se utilizan para clarificar los vinos dulces y para el tratamiento del vino viscoso en dosis de 100 a 4000 gr.Proteínas (albúminas y globulina) pentosas y aminoácidos. aceites especiales. Composición del zumo de uva. La tierra de España o Caolín es el silicato de aluminio hidratado y es un producto que se obtiene de las ricas feldespatiferas.Clarificación del vino. El enturbiamiento del vino se puede eliminar por: clarificación. El vino de matiz amarillento obscuros se utiliza una cantidad de 10 a 15 gr/Hl para decolorar vinos pardos se emplea de 15 a 30 gr/Hl .El gusto de los consumidores del vino se ha ido desplazando cada vez mas hacia los vinos jóvenes y frescos.Vitina. fructosa y sacarosa). c) Ácidos: -Ácido tartárico. g) aceites. completamente resistentes al aire.antocianonas. filtración y centrifugación. de origen volcánico. El carbón activo se utiliza para decolorar los vinos y baja la concentración del sabor y color. El vino se puede clarificar con tierra de España o caolín.Bentonita.ácido málico.. -(enzima) oxidasas.Carbón Activado. Fosfato de potasio. Mg. Los tres procedimiento son eficaces proporcionando buenos resultados si se utilizan correctamente. f) Taninos y minerales colorantes.Es el carbón vegetal ( de madera) y carbón animal (de hueso). A). Clarifica los enturbiamientos por precipitación de albúminas con materias de tipo de Caolín. 42 ./Hl . En la actualidad se prefieren vinos brillosos y claros. cloruros. calcio. la bentonita es un complejo de silicato de aluminio. por hectolitro ( 100-400 gr / Hl). e) Sustancias nitrogenadas. De acuerdo a la intensidad del enturbiamiento las necesidades del bentonita son: Enturbiamiento débil. sabor y aroma. sulfatos y silicatos. h) fermentos. grasas y ceras . 43 .5 4.2 Características fisicoquímicas de los vinos de acuerdo a las normas mexicanas NOM.1991.0 300 300 14 10 1.ESPECIFICACIONES DEL VINO MÁXIMO Grado alcohólico GL real a 15 °C Extracto seco reducido Cenizas g/l Acidez total (como ácido tartarico g/l) (Como ácido acético ) acidez fija (como ácido tartarico g/l) metanol mg/100 ml de alcohol 100 % bióxido de azufre total mg/l MINIMO 9.0 4.0 15 1. el ácido láctico se acumula en las células musculares provocando dolor. El ácido láctico tiene excelentes propiedades conservantes de los alimentos. Pensaba que esa materia gris desempeñaba un papel importante. Este proceso tiene importancia industrial ya que se utiliza en la fabricación de yogurt. Historia. elemento indispensable para el desarrollo de una fermentación. Los lactobacillus. un depósito de cal y materia azoada. especialmente en una materia azoada. Es responsable de la producción de productos lácteos acidificados ---> yoghurt. etc. estos organismos transforman la lactosa de la leche en glucosa y posteriormente en ácido láctico. en la parte superior. cuajada. Pasteur observaba que en la fermentación láctica se podía ver a menudo. Luis Pasteur llegó a conclusiones completamente diferentes. formándose un depósito que aumentaba sin cesar. filtrándolo con mucho cuidado. El ácido láctico también lo podemos producir en nuestro cuerpo. El ácido láctico se produce en muchas bacterias (bacterias lácticas). Sus últimos trabajos le permitieron establecer que existe una levadura láctica que está siempre presente cuando hay transformación de azúcar en ácido láctico. INTRODUCCIÓN.UNIDAD 6. también en algunos protozoos y en el músculo esquelético humano. La solución se mantenía en una estufa a una temperatura de 30 a 35 grados. son bacterias que utilizan la fermentación láctica para obtener energía. conforme el ácido láctico pasa a la circulación sanguínea y llega al hígado donde se transforma nuevamente en ácido pirúvico. 44 . lo que le llevó a separar la levadura de su parte soluble. Hizo pasar una corriente de ácido carbónico por el frasco para eliminar el aire y aproximadamente 24 horas después se produjo un cambio: el líquido se agitó y la cal desapareció. manteniéndola en el punto de ebullición con aproximadamente 1/5 de su peso en agua.El alcohol láctico fue descubierto por Schell en 1780. Un ejemplo es la acumulación de ácido láctico en tejidos humanos. quesos. lo podemos apreciar después de un ejercicio intenso. ETAPAS Y REACCIONES QUÍMICAS DE LA FERMENTACIÓN LÁCTICA. disolvió nuevamente en esa solución unos cien gramos de azúcar por litro. formado por unas manchas de sustancia gris en suspensión que se distinguía perfectamente del resto. crema ácida. Después de haber examinado muy detalladamente los resultados de anteriores investigadores y sus deducciones.FERMENTACIÓN LÁCTICA CARACTERÍSTICAS GENERALES. el cual va desapareciendo poco a poco.. Luego. . sembrar ese medio con una traza de fermento puro. que sólo utilizan sus substratos. constató que para estudiar una fermentación había que preparar un medio de cultivo apropiado al fermento y estéril. en los medios de cultivo sólidos forman colonias en presencia aire Otra característica importante son sus complejas necesidades de nutrientes. dejando entrar aire que atraviesa un conductor calentado al rojo vivo.Según los trabajos de Pasteur. yogures. ácido fólico) y varios aminoácidos. durante una actividad intensa). a cada fermentación le corresponde un fermento particular. química-biología y microbiología. Para este experimento. Si se suprime todo contacto con el aire o se pone en ebullición el medio sintético (creado por el científico y donde había azúcar. 2. Pasteur había creado un medio artificial que podía ser reproducido en su totalidad. de pared Gram-positiva. azúcar y sales amónicas como única fuente de nitrógeno. de manera fermentativa con formación de ácido láctico. La fermentación láctica es utilizada por numerosos microorganismos. biotina. Las bacterias lácticas son cocos y bacilos de longitud variable y de un grosor de 0. así como por organismos superiores cuando el oxígeno está limitado (por ejemplo en el músculo. predominantemente azúcares. desde hace tiempo se cultivan para realizar ensayos microbianos específicos y sensibles a la presencia de pequeñas cantidades de vitaminas o aminoácidos en los alimentos. no se desarrolla ninguna levadura ni organismo vivo. que les permita poner en marcha «cadena respiratorias con el oxígeno como aceptor de electrones« A pesar de su metabolismo anaerobio. Luis Pasteur estudió las fermentaciones láctica y alcohólica demostrando que: 1. tiamina. La mayoría necesita distintas vitaminas del grupo B (lactoflavina. Conduce a la formación del ácido láctico. interviniendo en la producción de quesos. 45 . zumo de tomate o lactosuero. ácido pantoténico. etc. Ninguna bacteria láctica crece en un medio constituido exclusivamente por sales minerales.5-0. fosfato y cal). De 1857 a 1862. Carecen de actividad respiratoria porque les falta una enzima (citocromo catalasa) que contenga un grupo hemina. MICROORGANISMOS ÁCIDO LÁCTICOS.-Toda fermentación es debida a la presencia de un microorganismo.8 micrómetros. Como su crecimiento disminuye linealmente en condiciones estándar en función de la concentración del nutriente presente en concentraciones subóptimas. ácido nicotínico. Se trata de un grupo de bacteria fisiológicamente uniforme. la diferencia de medios -medios controlados-. todavía se utilizan de forma habitual en todos los laboratorios de biología. sal de amoniaco. eliminando de ese modo numerosas causas de errores.De igual modo. son aerotolerantes. Hoy en día. es evidente que la levadura láctica proviene de la atmósfera. Por ello se cultivan en medios complejos con abundante extracto de levadura. las especies del género Streptolactobacillus y una parte de las especies de los géneros lactobacilus y Sporolactobacillus degradan la glucosa ácido pirúvico por la ruta de la fructosa bifosfato. en medios adecuados se imponen rápidamente a otros microorganismos con lo que se consigue fácilmente su enriquecimiento. adventicias o patógenas. Estas bacterias lácticas que en la fermentación originan un único producto se engloban bajo el nombre de homofermentativas Existe. además otro grupo fisiológico formado principalmente por especies de Lactobacillus que como productos de la fermentación originan un 50 % de ácido láctico y un 30 % de ácido acético o etanol y un 17 % de CO2 estas especies productoras de gas se denominan bacterias lácticas heterofermentativas. El piruvato (o moléculas derivadas del piruvato) se encuentra disponible luego del proceso de glicólisis. mientras que la especie Sporolactobacillus inulinus que forma endospora termorresistentes. Hay un gran grupo de bacterias que incluyen las que fermentan los azúcares a ácido láctico preferentemente. donde se encuentran como: simbiontes. un 90 % o más. Para conseguir un mejor crecimiento durante su cultivo conviene detener la producción de ácido añadiendo carbonato calcio. Los cocos constituyen su propia familia la de estreptococaceae. Como consecuencia de sus características morfológicas ya no se incluyen todas las bacterias lácticas en la familia Lactobacillaceae. es decir. RUTAS METABÓLICAS. Glucosa + 2ADP Ácido piruvico + NADH + H+ ácido láctico + NAD+ 46 . en plantas intactas o trasplantadas y también en el intestino y mucosas de los animales y del hombre. es decir. al igual que las especies del género Bacillus se encuadra en la familia Bacillaceae Las bacterias lácticas homofermentativas. de manera análoga a las levaduras del vino y la cerveza. En la unidad denominada “Fermentación Alcohólica”. Debido a que sintetizan intensamente ácido láctico y a su tolerancia a la acidez (pH 4-5). hemos detallado la ruta de la glicólisis.Debido a sus requerimientos nutricionales complejos y a su metabolismo anaerobio se encuentran de manera espontánea principalmente en tres lugares: En la leche y productos lácteos. En presencia de oxígeno.6/47. Como las especies heterofermentativas de Laciobacillus no sintetizan ni aldolasa ni triosafosfatoisomerasa no pueden llevar a cabo la degradación preliminar de los azúcares 47 .Como no poseen piruvato descarboxilasa. Por ello algunas bacterias sólo forman ácido láctico dextrorrotatorio [D-(-)] y otras. transfieren el hidrógeno formado por acción de la fosfotriosa-deshidrogenasa a ácido pirúvico con ayuda de nicotinamida-adenin dinucleótido (NAD) y lo transforman así en ácido láctico. transformándose en ácido acético. tiene una estereoespecificidad distinta según la especie bacteriana. que reduce el ácido pirúvico a ácido. etanol o acetoína dependiendo de la especie. levorrotatorio[L-(+)]. por el contrario.Si comparamos el rendimiento de la fermentación láctica con respecto a la alcohólica. Hay bacterias que sintetizan además la enzima lactato-racemasa que lleva a cabo la interconversión de las dos formas ópticamente activas. Rendimiento energético de la fermentación láctica.47 kcal/mol Rendimiento energético (cond. observamos que la fermentación láctica es mucho más eficiente a condiciones estándares. Debido a que se requiere mecho menor energía para la formación de ácido láctico.0)x100 = 31% 2C2H50H + 2ATP + 2CO2 DG0' = .56.3 kcal/mol Rendimiento energético (cond.6/56)x100 = 26% La enzima lactato-deshidrogenasa. estándar): (14. FERMENTACIÓN LÁCTICA C6H1206 + 2ADP + 2Pi FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA C6H1206 + 2ADP + 2Pi 2C3H603 + 2ATP + 2H2O DG0' = . también en las bacterias homofermentativas una pequeña parte del ácido pirúvico (menos del 10 %) se descarboxila con liberación de C02. estándar): (14. Una epimerasa transpone los ligandos -H y -OH del C3 de la ribulosa.siguiendo la ruta de la fructosa bisfosfato. por el contrario. El enlace fosfato rico en energía del acetilfosfato se transfiere al adenosindifosfato con formación de ATP. del grupo carboxílico del ácido 6-fosfogliicónico. formándose ribulosa-5-fosfato Y C02. por la ruta de las pentosas-fosfato (PP). Este azúcar será escindido a acetilfosfato y gliceraldehído-3-fosfato por la fosfopentosacetolasa con ayuda del coenzima tiaminopirofosfato (TPP) por adición de un anión fosfato (Pi). Esquema de la heterofermentación ácido láctica. la glucosa se transforma en pentosa. La glucosa se transforma en glucosa-6-fosfato con la ayuda del ATP y se oxida a ácido fosfoglucónico gracias a la glucosa-6-fosfato-deshidrogenasa. como hacen las bacterias hornofermentativas. Se libera así ácido acético como segundo producto de la 48 . La 6-fosfogluconatodeshidrogesa hidroliza el C. el primer producto de la fermentación. que es común a la mayoría de las bacterias. Se realiza. que se escinde a acetato y fosfogliceraldehído. formándose xilulosa-5-fosfato. En ella. que. Las cepas que fermentan la fructosa reducen tambien así en parte la fructosa con formación de manita .fermentación. glicerina y manita.lactis. en ácido pirúvico. permiten unos rendimientos mayores. O OH CO2 H2O H3C – C CH3 H3C-C-CO–CH3 H3C-CO-CO- HOOC CH3CHO Ácido Pirúvico COOH Ácido a-acetil-láctico ½ O2 diacetilo 49 . Diferentes tipo de productos elaboradas a base de leche fermentada.La acidificación de la nata es uno de los procesos más importantes para la elaboración de mantequilla de nata ácida. por deshidrogenación y con formación de 2 moles de ATP vía 1. algunas bacterias lácticas heterofermentativas pueden reducir a glicerina parte del gliceraldehído formado durante la degradación del azúcar.-. que es mas rentable que la síntesis química se emplean únicamente bacterias homofermentativas porque al no producir metabolitos secundarios. el gliceraldehído-3-fosfato se transforma por el contrario.3-difosfoglicerato y fosfoenolpiruvato El ácido pirúvíco por acción de una lactato deshidrogenasa y del NADH2 se reduce también a ácido láctico. etanol. siguiendo la ruta de la fructosabisfosifato. De este modo. metabolito intermediario de la fermentación. Leches y hortalizas fermentadas. 10% Leuconostoc cremoris.Como en las bacterias homofermentativas. ácido acético. La crema se inócula por cultivos constituidos por una mezcla de :   45 % Streptococcus cremoris y S. CO2. que confiere el deseado aroma a mantequilla. cuando se utilizan los dos últimos microorganismos en la acidificación de la nata de forma diacetilo. Se origina vía ácido pirúvico. puede ser reducido a etanol por distintas especies gracias a una aldehído alcohol-deshidrogenasa con la ayuda del NADH2. Además de los productos de la fermentación del ácido láctico. por ello muchas bacterias lácticas pueden formar 5 – 6 productos de fermentación: ácido láctico. Para obtener ácido láctico puro por un proceso microbiológico. a su vez. vía ácido oxalacético. hasta que se consigue un pH de 5. Contiene casi la totalidad de las bacterias de los géneros Estreptococos y Leuconostoc. La crema madurada se pasa a la batidora donde se bate hasta que se forma la mantequilla. Durante el proceso se agita la crema con frecuencia con el fin de proporcionar el oxígeno necesario para la síntesis del diacetilo. es decir. La acidificación de la crema tarda de 16 a 30 horas. Después de eliminar la capa de nata. Ambas especies bacterianas necesitan calor. la mantequilla contiene un 13-16 % de agua y también las sales. A temperaturas más altas.Se obtienen por acidificación natural de la leche sin Pasteurizar. a ácido pirúvico y este a diacetilo: Los iniciadores acidificantes. se enfría a 50 'C y se inocula con un cultivo mixto de Lactobacillus bulgaricus Streptococcus thermophilus.1 M.5 %. la formación de aroma es insuficiente y la grasa demasiado fluida como para hacer mantequilla. para 50 . Su crecimiento posterior en leche que haya sido pasteurizada durante 1 hora a 85 'C tiene lugar en unas 18 horas si la temperatura es de 21 °C .0 – 1. Obtenido originariamente en los Balcanes a partir de leche de oveja o de cabra.0 aproximadamente. hasta la coagulación de las proteínas de la leche. La leche inoculada se pasa a los envases en los que vaya a ser comercializada y se incuba a 40 'C durante 9-12 horas hasta su coagulación y hasta que tenga un contenido de ácido láctico del 1. Los tanques de maduración se mantienen a 18-20 °C durante 3-4 horas hasta el espesamiento de la crema.hasta que la cantidad de ácido formada sea equivalente a un hidróxido sódico 0.Con Leuconostic cremoris se degrada también el ácido cítrico de la leche. Después se deja que prosiga la acidificación a 12-14 °C. El residuo líquido que separa es la mazada. Estos tanques de maduración de la crema son rectangulares y tienen doble pared y fondo hemiesférico para recoger el líquido. Después se enfría inmediatamente y se conserva en sitio frío hasta el momento de su venta. se habrá desarrollado por enriquecimiento específico en bacterias lácticas un cultivo iniciador cuya composición es la ya citada. Después de repetir varías veces este proceso. Además de grasa. se elabora hoy sobre todo a partir de leche de vaca. La leche fresca sin pasteurizar se inocula con leche acidificada espontáneamente. puesto que se trata de una «emulsión plástica». El Yogur. Esta leche se pasteuriza a 85 'C. esta leche se emplea para acidificar cantidades mayores y finalmente se añade en una proporción que suponga el 3-4 % del volumen total del tanque de crema una vez llenado con crema fresca. proteínas lácteas y productos del metabolismo de las bacterias lácticas. se desarrollan óptimamente a 40 'C y no crecen por debajo de 15 'C. sólidas. El Kefir. el kefir además de las bacterias lácticas contiene levaduras que fermentan el azúcar. después de su desecación. Por combinación de estos factores pueden obtenerse numerosos tipos distintos de queso. La consistencia y sabor de los madurados están influenciados por :     El contenido graso. Al final de la fermentación se extraen los granos. El Queso. Tipo de coagulación de la caseína. Los granos de kefir pueden conservarse secos durante muchos años. Aditivos. que también se encuentra a la venta frecuentemente.. Ajustando el contenido graso de la leche de partida se obtendrán quesos que en base a esto se clasifican en: QUESOS CONTENIDO EN GRASA 51 . Se coagula la Caseína por fermentación láctica y dependiendo de si la caseína sufra o no una maduración microbiana se diferencian los quesos en:  Madurados y Frescos. que habrán crecido como consecuencia de la coagulación de más proteínas. L. bulgaricus proporciona el aroma característico. L. Están formados por proteínas lácteas coaguladas. que contienen un cultivo mixto de las siguientes bacterias y levaduras: Lactobacillus (caucasicus). Tratamiento con bacterias y mohos y especie a la que pertenezcan. y podrán volver a emplearse inmediatamente o más tarde. plantarum Leuconostoc cremoris y algunas levaduras fermentadoras de la lactosa (Torulopsis spp. caseina. a alcohol Y C02. Esta acidificación y fermentación alcohólica simultáneas tienen lugar a 20 'C y duran unas 24 horas. Saccharomyces fragilis). 0. que se emplean también para uso doméstico.5 % de ácido.0-1. Antes de su utilización hay que reactivarlos por maceración. en una menor proporción. S. Es una bebida de leche ácida de origen caucásico. thermophilus el sabor fresco y ácido de este tipo de leche cuajada.impedir una acidificación excesiva. Se obtiene por degradación microbiana más o menos intensa de los componentes de la leche .25 % de alcohol y C02 disuelto. El inoculo lo constituyen los granos de kefir. L. ya fabricado contendrá 1. El kefir. A. 11).. Para la coagulación se emplea Quimosina o Renina que se obtiene del estomago de los terneros como proenzima inactiva y se activa con ácido clorhídrico a pH 5.A partir de leche entera a la que se le añade crema.Queso en capas. Queso blanco B.Contiene una capa intermedia algo más grasa. Todos tiene un sabor suave... Enzima inactiva HCl Enzima activada Caseína láctea (Solución coloidal paracaseinato insoluble) Quesos Frescos. Queso crema fresco.Se obtiene como cuajada ácida por precipitación a partir de Leche ácida y cuajada enzimática ( fermento lab... débilmente ácido por que todavía no hay degradación microbiana de las proteínas y de los lípidos.Queso Crema y doble crema. A. C.3.se obtienen por: 1) Fermentación ácido láctica de cuajada ácida 2) Precipitación con Fermento lab. De cuajada enzimática .) mayoritariamente. Quesos de leche ácida. B. Paracaseínato cálcico En estos no hay maduración después de la coagulación de la caseína o la hay en muy pequeña proporción (ver fig.Queso blanco.Son quesos magros que se obtienen por degradación microbiana progresiva de la cuajada ácida.. Entre estos se encuentran los tipos: 52 . Queso en capas y C... Quesos madurados.       Doble crema Crema Super graso Graso Semigraso Poco graso Magros 60 % 50 % 45% 40 % 20 % 10 % menos del 10 %. se le añaden de 1-2 % ( en volumen ) de cultivo de bacterias lácticas y fermento Lab en forma de polvo o liquido. 11). en estos hay una degradación de la masa del interior y exterior hacia el centro. Después de la coagulación se les da forma prensándolos únicamente entre tablas ajustables. Después de la cuajada el queso s e calienta varias horas hasta alcanzar los 54 – 55 °C.láctico) MADURACIÓN ác. se condimentan. Degradación Bacteriana Bacterias lácticas: Lactobacillus casei. determinando especialmente la maduración externas el carácter del queso (ver fig.helveticus.Se realizan con leche acidificada débilmente y sin cuajar. Quesos blandos Coagulan 18 – 22 °C. lactosa y sales minerales. aminas peptonas. Los quesos de leche ácida. La coagulación de la leche va ha ser mayor cuanto más elevada sea la temperatura. Si la coagulación es lenta por la ausencia de calcio. salan y conforman de acuerdo con el tipo al que pertenezcan y se almacenan en un lugar húmedo durante la maduración. Quesos blandos . En el suero quedan : Lactato. se le puede CaCl2 a la leche.. Los quesos blandos pueden ser: 53 . Quesos con fermento lab.a. Quesos duros Coagulan 31 – 33 °C.. Para eliminar las levaduras y mohos de la leche . Streptococcus lactis y S:cremoris y participan a demás Micrococcus caseolyticus y Arthrobacter sp. a. albúmina. L. Fuente C (ác.     Haserkäse Karbkäse Stangekäise Quesos de hierbas Quesos con mohos.grasos y compuestos volátiles PARACASEÍNA Albumosa . Son elaborados a partir de leche dulce y están recubiertos con cera. con ojos repartidos y recubierto de una capa pegajosa amarilla rojiza. Chester. Quesos Duros. 2) Madurados sin hongos. 4-5 kg. Edam . de peso.La cuajada debe de acidificarse antes de proseguir su elaboración. Roquefort. ojos escasos pequeños y redondos. hay una maduración homogénea de toda la masa . y se inoculan con Penicillium roqueforti.También se acidifica la leche. Parmesano. Dentro de los madurados con mohos se encuentran los madurados con: Camembert y Brie que son madurados con Moho blanco. Bavaro azul que son madurados con moho azul .Lactosa residual Ácido láctico. semiduro. grasos con grandes ojos y aroma característico... con textura granulosa y dura y ojos pequeños y escasos...).Son duros. premaduración y maduración principal (ver fig. dentro de los más importantes están: Tilsit.Es semiduro .Leche ácida. Se prensan envueltos en paños a presiones hasta de 20 bar. PREMADURACIÓN A).. B). flexible. La maduración se lleva a cabo en dos etapas . grandes hasta de unos 100 cm. Emmental o suizos..Grande redondo amarillo dorado. ácido acético acetoína y diacetilo Bacterias lácticas y Estreptococos proteolisis. Cheddar.- 54 ... se inoculan con Penicillium camemberti y Endomyces sp.Fermentación enzimática. La maduración del queso fresco se realiza espolvoreándolo con migas de pan invadido por el moho.1) Madurados con mohos. graso.. corteza roja recubierta de parafina. de diámetro y unos 40 kg. Maduración principal. 55 . Su degradación y transformación conducen ala formación de : ♦ ♦ ♦ ♦ Cetoacidos Oxiacidos Ac. ácidi.Además de la fermentación a ácido propionico termina la degradación de la Caseína y el desarrollo del aroma. kumiss. glucosa ácido + ácido + CO2 propionico acético Propionibacterium freudenreichii P. kurunga). los ojos.propionici P. jensennii El CO2 liberado forma los agujeros característicos de los quesos duros.Lactosa y Lactato cálcico . Se obtienen a partir de la leche de distintos animales domésticos y de inóculos de diversa composición. Grasos sencillos Esteres de ácidos grasos Existen otros muchos productos tradicionales de leche ácida originarios del medio y lejano Oriente. leben. a los que no podemos referirnos aquí con más detalle (por ejemplo dahi. 56 . formando estructuras de mayor tamaño. etc. limón o vinagre) ya que la base es la misma pero en el caso del uso de las bacterias ácido lácticas se tiene la gran ventaja de que es la lactosa (azúcar de la leche) la que se metaboliza produciendo un sabor.Que el alumno aprenda la elaboración de queso de fermentación láctica (queso de untar). Su estructura es muy blanda ya que la acción cementante del ácido es débil por ello no se pueden hacer quesos con una determinada forma por medio de este tipo de fermentación. Material y equipo necesario: 57 . La coagulación de las proteínas lácticas (conocidas como caseínas) por medio del un descenso en la acidez de la leche origina la unión de las proteínas unas cono otras. ajo y perejil. Su consistencia va desde una pasta muy densa hasta una crema ligera que se puede usar para hacer repostería como base de deliciosos bizcochos. nueces. etc. pimienta. Este tipo de queso está directamente relacionado con el queso más sencillo que existe que es el que se elabora añadiendo un agente acidificante a la leche (ácido clorhídrico.Elaboración de queso de fermentación láctica (queso de untar).. Como curiosidad conviene apuntar que este es un proceso químico reversible. una textura y una digestibilidad muy superior que el producto obtenido por la simple acidificación. Cada molécula de ácido actúa como un cemento que se encargaría de unir las proteínas de la leche que actuarían como ladrillos siendo así muy fáciles de separar de la parte acuosa de la leche (suero) constituyendo lo que se denomina la cuajada. Introducción. Objetivo. es decir que si se le añade a la leche coagulada por la acción de un ácido un álcali (sustancia química con un pH alto como por ejemplo la lejía) la cuajada volvería a ser líquida otra vez (cuidado ya no sería leche que se pudiera beber aunque su aspecto sería igual que el de la leche fresca). El queso que se obtiene tiene un sabor marcadamente ácido y es magnífico para condimentar con finas hierbas. baño María hasta 30º. Esto significará que la leche se ha coagulado o “solidificado” y por lo tanto la cuajada está a punto. Colador 9. Tomar la punta de un de fermento Tomar 1 litro de leche cuchillo iniciador y depositarla en la Diluir el fermento en una pasteurizada y calentarla al cucharada de leche a 30 ºC. Es conveniente cubrir con una 58 . 3. 2. Termómetro 5. ni el aluminio. Olla grande para el baño María si la temperatura es inferior a 22 ºC. cuchara sopera. 1 litro de leche. Enfriar rápidamente introduciendo el recipiente de la leche en agua fría. acero inoxidable o vidrio. Bajar la temperatura hasta los 30 ºC . No se recomienda la porcelana. Fermento iniciador 7. Cuchara sopera Proceso de elaboración: Pasteurizar la leche si se trabaja con leche no comercial : calentar la leche hasta 70ºC al baño María nunca directamente y mantener esta temperatura de 1 a 3 minutos. Cuchillo de punta 10. ni cualquier recipiente que pueda ser alterado por la acción del ácido o no se pueda limpiar con facilidad. La cuajada está lista para desuerar cuando al introducir el cuchillo y levantar la punta hacia arriba se produzca una grieta en la superficie. Gasa 6.1. Si se trabaja con leche de cabra actuar siempre por debajo de 29 ºC después de pasterizar. 4. Recipiente para la coagulación puede ser de plástico. Diluir la cucharada de leche con el fermento en el litro Dejar reposar la mezcla sin de leche revolviendo molestar en un sitio suavemente. Cazo de sopa o cucharón 8. caldeado a temperatura nunca inferior de 20º ni superior a 35º durante 8 a 24 horas dependiendo de la temperatura ambiente. ajo.tela o trapo para evitar que se ensucie la leche pero que se airee. Si fuera necesario tomar la tela por sus extremos y levantarla ligeramente para destaponar la parte de la gasa que está en contacto con la cuajada y deje salir el suero. como orientación entre 4 y 8 horas. El tiempo de desuerado es muy variable y depende de cómo de consistente queramos dejar el queso y la temperatura ambiente. Y se envasa en un recipiente hermético para meterlo en la nevera donde se conservará hasta 10 días. pimienta. azúcar. Cuando tenga el queso la consistencia deseada es el momento de añadirle los condimentos que queramos: sal. Si se desea recuperar el suero para utilizarlo posteriormente poner debajo del colador un recipiente limpio y vaciarlo de vez en cuando. Humedecer con agua la gasa de quesería Sacar con cuidado la cuajada y depositarla sobre la tela. finas hierbas. etc. orégano. perejil. y forrar con ella el colador. nueces molidas. Al enfriarse su consistencia se endurece. 59 . Para obtener un queso más cremoso se puede añadir nata comercial a la leche antes de empezar el proceso y se pueden variar los tiempos de fermentación y desuerado, así como la cantidad de fermento; para obtener texturas y sabores diferentes. Es ideal como ingrediente de repostería en vez de la nata o mezclado con los condimentos como aperitivo. Problemas más comunes y cómo resolverlos Queso muy acuoso: • • Ha tenido poco tiempo de fermentación o se ha realizado en ambiente muy frío y se ha desuerado antes de tener la cuajada la consistencia del corte limpio. Se ha desuerado poco tiempo o en ambiente muy frío. Sabor excesivamente ácido: • • Se le ha añadido demasiado fermento iniciador y lo tanto hay que reducir la dosis. Conservar el fermento correctamente porque puede que haya perdido fuerza. Hortalizas fermentadas. Los encurtidos son aquellos productos vegetales hortícolas que, tras ser sometidos a diversas transformaciones, tienen en común su aderezo con vinagre. Entre las especies hortícolas cultivadas para encurtir destacan: pepinos, zanahorias, remolachas (hervirlas diez minutos antes); repollo colorado, col crespo. Algunas combinaciones posibles: pepinos o chauchas con borraja, eneldo y menta; repollo colorado con zanahorias, granos de mostaza, kummel y coriandro; pimientos con zapallitos (probar que no sean amargos), cebollas, oregano y ajo. Remolachas con manzanas, kren (rábano blanco picante), cáscaras de limón, granos de mostaza y jengibre. Tallos de apio, manzana con kren o jengibre. Cada cultura ha desarrollado diferentes variantes para encurtir hortalizas a partir de esta técnica. La materia prima puede someterse a fermentación ácido-láctica o bien no fermentarse. También pueden elaborarse numerosos tipos de encurtidos mediante adiciones de azúcares, especias, esencias y aromas, pero siempre con presencia de vinagre, pues es la característica fundamental del encurtido. Los encurtidos , independientemente de que se fermenten o no, pueden pasteurizarse para mejorar su conservación. El proceso de fabricación de encurtidos comprende dos fases: o Fase de fermentación: tiene lugar la fermentación ácido-láctica de la materia prima debido a la flora microbiana presente de forma natural en los frutos. Esta fase va acompañada de una serie de operaciones previas preparatorias. Esta fase puede no realizarse, pasando de las operaciones previas a la fase siguiente. o Fase de elaboración: a partir de la materia prima fermentada y conservada en salmuera o bien partiendo de productos en fresco son elaborados los distintos tipos de encurtidos. El diagrama general que se sigue es el siguiente.60 Materia prima. La materia prima está constituida por los frutos inmaduros de las especies anteriormente citadas. La textura de los frutos destinados a encurtir debe ser firme y éstos deberán estar exentos de sabores extraños y amargos, así como de malos olores. El tipo de recolección es un factor muy importante para determinar la distribución de tamaños de los frutos recogidos. Mientras que la recolección manual produce mayor porcentaje de frutos pequeños, muy apreciados comercialmente y de mayor precio, la recolección mecanizada tiende a frutos de mayor tamaño, poco apreciados. Selección. Este apartado comprende diferentes operaciones, destinadas a incrementar la calidad de la materia prima que se dispone a fermentar. Deberán ser eliminadas las hojas y las flores que permanecen adheridos al fruto. Esta operación se realiza mecánicamente con una máquina compuesta por una cinta transportadora de rodillos vulcanizados en caucho que giran por pares en sentidos opuestos. Los rodillos atrapan las flores y restos de materia vegetal, mientras que los frutos continúan avanzando por la cinta. El objetivo de esta operación reside en la eliminación de las partes de la planta, que contienen de forma natural poblaciones de hongos que son fuente de enzimas responsables del reblandecimiento de estos frutos fermentados comercialmente. Se ha comprobado que aquellos depósitos que contienen un porcentaje muy elevado de restos vegetales muestran una gran actividad enzimática, y por lo general, el producto final fermentado es blando o de poca firmeza. 61 Calibrado. Los frutos se clasifican según su diámetro. Esta característica es muy importante debido a la fuerte demanda comercial de tamaños pequeños. No existe uniformidad internacional en la clasificación teniendo cada país su propia norma. El calibre va a ser un factor muy importante, que determinará la aparición de ciertas alteraciones que deprecian el valor del encurtido en salmuera y del producto elaborado. Este es el caso de la formación de huecos durante la fermentación, que está directamente relacionada con el tamaño de los frutos. Se recomienda evitar fermentar en el mismo depósito frutos de tamaños extremos, puesto que los pequeños fermentan con mayor rapidez que los grandes. La clasificación se realiza mecánicamente mediante calibradoras que constan de varios canales de calibrado, formados por cordones de caucho o nylon en forma divergente. Regulando la divergencia de los cordones se consiguen los distintos calibres que se recogen en tolvas. Lavado. Esta operación se realiza previa a la fermentación, cuyo objetivo es disminuir la suciedad y los restos de tierra que los frutos llevan adheridos. Esta operación no se realiza en la industria encurtidora, pues los fabricantes depositan los frutos en los depósitos de fermentación tal y como los reciben del campo. Como la fermentación ácidoláctica es un proceso microbiológico, la higiene en el manejo de la materia prima es fundamental. El reblandecimiento de los frutos se debe a la presencia de enzimas pectinolíticas y celulolíticas. El lavado constituye uno de los procesos más importantes en la fabricación de encurtidos, pues la suciedad de los frutos y la presencia de hojas y frutos descompuestos, dificulta el normal desarrollo de la fermentación natural. El lavado se realiza simplemente con agua, la maquinaria empleada suele ser lavadoras de tipo rotativo compuestas por cilindro de chapa perforada semisumergido en agua y cintas transportadoras, también perforadas, con duchas a presión. Fermentación. Es la operación más importante en todo el proceso de fabricación. De forma general esta operación consiste en colocar las especies hortícolas en solución salina (salmuera) y dejar que la flora microbiana, realice la fermentación natural. La fermentación ácido-láctica se consigue mediante la combinación de dos factores: la concentración de sal y el descenso del pH de la salmuera debido a la producción de ácido láctico por las bacterias fermentativas. La fermentación tiene lugar en depósitos de plástico con diferentes capacidades, pudiendo oscilar éstas entre 120-14.000 litros, dependiendo del lugar de emplazamiento y de las facilidades operativas. Estos depósitos se suelen instalar en naves industriales 62 En la preparación de la salmuera se utilizará agua potable. En la salmuera estas sustancias constituirán el alimento de las bacterias productoras de ácido láctico y otros microorganismos. ésta va a determinar las diferencias cualitativas entre los encurtidos procedentes de producto fermentado y fresco. En las primeras 48-72 horas el agua. una vez llevadas a cabo las operaciones de selección. Transcurridas 24 horas de la recolección. Los depósitos han de ser limpiados antes y después de su uso. debido a que estas sales pueden neutralizar el ácido producido por las bacterias que realizan la fermentación. durante la fermentación ácido-láctica se originan cantidades importantes de anhídrido carbónico e hidrógeno. hasta alcanzar 16% de sal. 63 . que se describen a continuación: Cambios físicos. Cambios químicos. las aguas duras no se emplearán. Esta práctica evita el el consumo por dichos microorganismos del ácido láctico producido en la fermentación. con la que los frutos ganan peso y vuelven a su situación normal. Aunque el principal producto de la fermentación es el ácido láctico. Transcurrido este periodo. la sal comienza a penetrar en los tejidos y con ella se produce la entrada de agua. A continuación semanalmente. se deben eliminar con periodicidad. químicos y microbiológicos. aunque en algunas zonas cálidas los depósitos se colocan abiertos y al aire libre. el producto pierde peso y se produce en él un arrugamiento. Otros compuestos que aparecen en menores proporciones son alcoholes y ésteres. calcio y magnesio. El cambio de textura de los productos durante la fermentación es el aspecto físico más importante. En ocasiones. constituidas por levaduras oxidativas y mohos. Como consecuencia. se añade sal en cantidad suficiente para elevar la concentración de la salmuera en 1% de sal. se introduce la materia prima en los bidones y se adiciona una salmuera que contenga 10% de sal.cubiertas. Durante la fermentación se producen numerosos cambios físicos. Cambios microbiológicos. también producen cantidades inferiores de ácido acético. que esté exenta de materia orgánica en suspensión. calibrado y lavado. los azúcares. En estas condiciones se mantiene durante la primera semana. proteínas. Se tendrán en cuenta que las natas sobrenadantes presentes en la superficie de la salmuera. minerales y otras sustancias contenidas en los frutos se difunden por ósmosis a la salmuera. El principal cambio químico consiste en la transformación de los azúcares contenidos en los frutos en ácido láctico debido a la acción microbiana. La sal empleada debe contener menos del 1% de carbonatos o bicarbonatos de sodio. para lo cual si fuera necesario se añadiría ácido láctico comercial. esta producción se ha empleado en la producción de alimentos de textura más o menos filante o espesa. expresada en ácido láctico.Los microorganismos más importantes que intervienen en la fermentación son: bacterias productoras de ácido láctico. Pediococcus cerevisiae. que se caracterizan por la producción de anhídrido carbónico e hidrógeno. calibrada y fermentada. transformando la lactosa en ácido láctico). aunque presentan variaciones estaciónales y de distribución. Fase de producción y envasado. Dentro de este grupo se encuentran Leunostoc mesenteroides. También dentro de este grupo se encuentra Lactobacillus brevis. porque no es capaz de reducir el acetil-fosfato a etanol. que puede contribuir a la formación de ácido láctico y a su vez es productora de gas. para llevar a cabo su procesado. cuya actividad microbiológica se incrementa en proporción al tiempo transcurrido. De esta forma se impide el desarrollo de levaduras que podrían deteriorar el producto fermentado. Dentro del grupo de bacterias productoras de gases tenemos las especies coliformes del género Aerobacter. un coco muy productor de ácido. También están presentes las siguientes especies: Streptococcus faecalis (bacteria homofermentativa. pues su fermentación es de tipo homoláctico. bacterias productoras de gases y levaduras. Las bacterias productoras de ácido láctico. y Lactobacillus brevis. esta bacteria se cultiva sobre medios hipersacarosados produciendo voluminosas cápsulas (dextrano). son siempre las responsables de los mayores cambios en los frutos. que es un bacilo productor de gas. pero que en determinadas ocasiones ayuda a la formación de ácido láctico. Para ello la concentración de la salmuera se eleva al 20%. Almacenamiento. La planta de envasado recibe la materia prima. Lactobacillus plantarum es la bacteria más importante a la hora de producir ácido láctico. se trata de una bacteria heterofermentativa que no puede desarrollarse en anaerobiosis con glucosa. Estos microorganismos están presentes de forma natural en los frutos. La acidez total de la salmuera. Los frutos fermentados pueden ser almacenados si no van a elaborarse inmediatamente. El procedimiento seguido durante esta fase se muestra en el siguiente esquema: 64 . debe estar por encima del 1%. que en los primeros momentos de la fermentación predomina sobre el resto. éste debe ser previamente desalado. el pH y la acidez total. reduciendo su contenido salino a un nivel aceptable por los consumidores. Se trata de un proceso inverso al de salazón. Los frutos almacenados en salmuera no pueden consumirse directamente. A continuación se procederá a la toma de muestras de los productos para determinar si alcanzan o no la calidad requerida por la industria. donde se procede al pesado de todos y cada uno de los barriles de plástico que contienen los diferentes productos. 65 . La materia prima es transportada en camiones hasta la planta de envasado.Recepción y control de la materia prima. Para poder procesar el producto almacenado. Desalado. que consiste en eliminar la sal con agua. También se determina el contenido en sal de la salmuera. Llenado de los envases. Previamente al llenado. 66 . Una vez desalado el producto. puede producir problemas en el cierre y. con objeto de eliminar el exceso de agua de la superficie del producto. Una vez preparada la materia prima para su envasado. gases. En cada lavado se consumen 25 litros de agua para 100 kg de producto. • Actuar como medio de distribución para otros componentes (especias. sin aspersores.Mediante escurrido se elimina la salmuera inicial de los bidones. provista en su mitad inicial. con la consiguiente putrefacción. Para esta operación se emplea una cinta transportadora. Realzan el contenido que contienen. como consecuencia. olores. alcanzando así los productos una concentración aproximada del 2% de sal. lo cual se lleva a cabo en una lavadora de frascos dispuesta para tal fin. Se pueden someter a tratamientos térmicos. a continuación. Se empleará como único material de envasado el vidrio. tener lugar posibles alteraciones de oxidación o de reinfección por microorganismos. Son inertes. etc. ni contaminar la zona de cierre. Lavado. Su elección se debe a las siguientes ventajas: • • • • • Son impermeables al agua. de un sistema de aspersores o duchas de baja presión. se realiza un último y ligero lavado del mismo con agua corriente. Este hecho es de gran importancia ya que la presencia de pequeñas partículas de producto entre el borde de la tapa y el envase. así como contribuir a su conservación. • Desplazar el aire de los envases. La adición del líquido de gobierno cumple entre otros los siguientes objetivos: • Mejorar la transferencia de calor a las porciones sólidas del alimento. completa el escurrido. es enviada por medio de una banda transportadora a la llenadora-dosificadora. etc. Adición del líquido. • Mejorar el sabor y la aceptabilidad del alimento. La segunda parte de la cinta. Son transparentes. el envase debe ser lavado. En primer lugar se vierte el envase y. se lanza un chorro de agua caliente. A continuación se vuelven a llenar de agua y al cabo de unos minutos se escurren nuevamente. manteniéndose los frascos invertidos para evitar contaminaciones y facilitar el escurrido antes del llenado.). que realiza el llenado de los frascos de manera precisa sin derramar el producto. aditivos. así como los distintos destinos de producción se llevará a cabo el embalado de dos maneras diferentes. A la salida de la etiquetadora una mesa de acumulación recoge los envases marcados y etiquetados listos para su embalado y expedición. Desde la mesa de acumulación 67 . dotada de dos cabezales para practicar. Por tanto. El pH influye considerablemente en la temperatura y el tiempo de tratamiento. Una vez concluido el proceso de pasteurización. evitando un cambio térmico brusco que pueda aumentar la fatiga de los envases por sobrepresiones. La temperatura final de enfriamiento será de unos 38 ºC. difícilmente resistirían la presión interna producida durante el tratamiento térmico. Etiquetado. a los envases con el producto. Si los envases se cerraran a presión atmosférica. La máquina permite variar de forma automática e independiente el volumen a dosificar. según las circunstancias. condiciones que definen el procesado térmico. con lo que se evita la corrosión y se contribuye a evitar la recontaminación. se enfrían los envases paulatinamente. Embalaje. La temperatura del líquido en el momento de su incorporación será de unos 85 ºC. elemento antiestético de cara a su posterior comercialización. se realizará por medio de una dosificadora volumétrica que se alimenta de un depósito en el cual se formula el líquido de gobierno. Su añadido. El tratamiento térmico se llevará a cabo en un túnel de pasteurizado. A continuación del túnel de pasteurizado y como una extensión del mismo. Para esta operación se empleará una cerradora de tapas de rosca. solo los hongos y bastaría con un tratamiento térmico consistente en un proceso de pasteurización. Esto se consigue con una temperatura elevada del líquido de gobierno. con duchas de agua caliente a la entrada y fría a la salida.El preparado consistirá en una disolución al 10% de vinagre puro de vino en agua. también se reduce la cantidad de oxígeno disponible que acarrearía la corrosión. en productos muy ácidos con pH < 3. Cerrado. para obtener un producto aceptable. Para esta operación se empleará una etiquetadora lineal automática autoadhesiva. Por tanto. Su función será eliminar completamente las gotas de agua existentes en los envases. para evitar roturas en los envases. para que el calor residual ayude a secar los envases. etiquetado simple o doble. es necesario expulsar el aire del espacio de cabeza reservado y producir un vacío parcial. El etiquetado se realizará una vez llevado a cabo el marcado de las tapas de los envases. Tratamiento térmico.7 no se multiplican las bacterias. Como consecuencia de las diversas formas de embalaje demandadas. Los ácidos ejercen un efecto inhibidor sobre los microorganismos. se instalará un túnel de secado por chorros de aire. la destrucción de vitaminas y la decoloración del producto. De esta forma. retractiladas. ubicada a continuación. o Realizar controles periódicos del tiempo y de la temperatura de almacenamiento. 68 . etc. principal causa de la aparición de decoloraciones. Para mantener los elaborados durante el periodo de almacenamiento en condiciones adecuadas que garanticen su calidad. una en cajas de cartón y otra en bandejas. se procede al llenado de la misma en una mesa de embalaje. Embalado en cajas de cartón. un operario forma la parte inferior de la caja. sin realizar ningún tipo de apilado que pueda dar lugar a la rotura de envases. etc. se llevarán a cabo las siguientes recomendaciones: o Evitar la exposición prolongada de los productos a la luz solar directa. Después de situar aquellas en el palet. la caja es introducida manualmente en la precintadora. que es empujada automáticamente al túnel para su termoretracción. A la entrada del túnel de retractilado. Embalado en bandejas de cartón retractiladas. o Almacenar los palets colocando unos junto a otros. Una vez formada la bandeja. a partir de la cual el producto está preparado para su expedición. una empaquetadora realiza el estuche del film plástico que envuelve la bandeja. Almacenamiento. Las dependencias para el almacenamiento de los encurtidos elaborados. por tanto. Seguidamente la bandeja es conducida por medio de un transportador de rodillos a la retractiladora. Paletizado. la aceleración de la oxidación. de la evolución de la calidad.se instalarán dos líneas de embalado. Finalizada esta operación. para posteriormente proceder al llenado de la misma con los envases de la mesa de acumulación. que en el caso de ser insuficiente se reforzará mediante flejes a ambos lados. Se trata de la última operación de todo el proceso. también de cartón. estado de los palets. situada junto a la mesa de acumulación de los envases procedentes de la etiquetadora. que lleva a cabo el precintado simultáneo por la parte superior e inferior con un mecanismo de cerrado automático de solapas superiores. deformaciones en las tapas. En una mesa empaquetadora con plegadora de solapas inferiores. no precisan de un importante acondicionamiento. por sus especiales características. evitando así el efecto de cocido y de ablandamiento del producto y. se practicará un enfardado como elemento de seguridad. o Mantener la temperatura ambiental por debajo de los 25 ºC. El paletizado se realizará de forma manual con las cajas o bandejas procedentes de las respectivas líneas de embalado. generalmente con periodicidad semanal. Esta propiedad. el que más inhibe el desarrollo de microorganismos. junto a su capacidad de facilitar el acceso a nutrientes de alto valor biológico en épocas de escasez. También cita la costumbre romana de conservar olivas en salmuera. El proceso de conserva no es muy diferente al de los modernos silos húmedos (esos chorizos grandotes de plástico blanco que se ven por doquier en el campo) en los 69 .La adopción de estas medidas es imprescindible para una buena conservación de los encurtidos. se denominaba "compositus". Plino. justifican la importancia que ha tenido en la cultura alimentaria de casi todo el mundo. la técnica de elaboración se remonta prácticamente al origen de la horticultura. Sigue siendo hoy día una técnica sencilla para producir y conservar alimentos nutracéuticos que son la principal fuente de vitamina C. quien describe los hábitos de vida del Imperio Romano. ya narra el procedimiento mediante el cual se mantenía fresco el repollo en los largos viajes. Si bien se lo asocia con los alemanes (curiosamente junto a las salchichas de Viena. La fermentación láctica (ahora redescubierta por la industria alimenticia en las leches cultivadas y otros brebajes del rubro. habían sido los chinos los primeros en hacer fermentar el repollo (como también el arroz y la soja). De las hortalizas fermentadas. Elaboración de repollo fermentado. dos términos relacionados con la huerta pero con significados bien distintos. al origen de la domesticación de los repollos. que deberían ser austríacas) a tal punto que en muchas regiones se los apoda con este nombre. Sin embargo. El tiempo trasladó el nombre de compositus a compost y composta. La producción procesada al cabo de una semana deberá permanecer en almacén hasta su distribución. en el que se agregaban especias. operación que se realizará. y encimas de muchos pueblos. o al menos. Se utilizaban coles de las costas de la península itálica que se comprimían con el agregado de sal en vasijas (limpias y secas). es de todos los procesos de fermentación en los que intervienen ácidos orgánicos. Se trata de productos de duración media superior a dieciocho meses. Bajo este nombre se difundió la elaboración del chucrut en Europa central en el siglo 11. con rimbombantes nombres científicos y un apoyo publicitario espectacular). el chucrut es la que más está en boca de todos. que en condiciones adecuadas pueden permanecer varios años en perfecto estado de consumo. Este proceso. Llenamos el recipiente el día anterior con agua para remojarlo. por lo que utilizaban 10 gramos de sal por kg. por Kg. Los romanos no se medían la presión sanguínea y los alemanes del medioevo tal vez hayan vivido con menos stress. sobre todo en clima frío. canaleta superiror que se llena con agua hervida y en la que calza la tapa para un cierre hermético. se puede llegar a 3 g. estos conservadores querían estar seguros de su producción. Jamás utilice envases metálicos o que hayan contenido detergentes. El agregado de sal inhibe este proceso. cerámica o madera de una capacidad mínima de cinco litros.que se conserva. y si se tiene especial cuidado en la higiene y la "cancha" necesaria. si bien no lo harán indigesto. Ilustración: Chucrutera Dr. Luego lo lavamos con jabón neutro y enjuagamos 70 . puede agregarse un poco de suero de manteca. enriquece y predigiere el forraje almacenado para vacas u otros animales. ni envases plásticos de baja calidad. de hortaliza. La limpieza es fundamental. Kuhl: pesa adaptada al recipiente. Se sugiere el uso de sal natural o marina (asegúrese que realmente lo sea. La versión "Fast food" de picar un poquito de repollo y agregarle limón o vinagre antes de hervirlo. vasija o barril. Con esta técnica se puede reducir el uso de sal a 3 g. El contenido de proteínas de las hortalizas favorece su descomposición. que se obtiene batiendo un pote de crema hasta que se corte la misma y se separa en suero y manteca. para acelerar el inicio de la fermentación. y que no esté contaminado con ningún tipo de residuos tóxicos. busque un proveedor confiable) ya que la sal de mesa puede tener aditivos que enturbien el "Compositus". balde. Utilizamos un jarro. Hoy día se usan unos 5 g. pudiendo ser de vidrio. asegúrese de que esté apto para alimentos y en especial para ácidos. Material y equipo utilizado. por Kg. sobre todo en contacto con el aire. Si va a utilizar plástico. puede ser una rápida solución culinaria pero no puede ser considerada ni siquiera un sustituto del proceso de fermentación natural. La sal es un componente fundamental para el buen desarrollo de la conserva. Así como muchos horticultores abusan de los agroquímicos para asegurarse una buena cosecha. por Kg. de hortaliza fresca. hasta que la fermentación genere el suficiente ácido láctico que actúa luego como un conservante natural. agrotóxicos u otro tipo de sustancias químicas de uso industrial. de hortaliza fresca. También podría agregarse algo del jugo de chucrut de una fermentación anterior. el proceso es demasiado lento y puede producir el mismo resultado. El cuchillo. Procedimiento. semillas de eneldo y alcarabea (Kümmel). lo que se considera la temperatura ideal. unas tres semanas. Es fundamental comprimir bien el repollo.5 kg.reiteradas veces con agua caliente. por ejemplo con una bolsa plástica apta para alimentos. A temperatura muy baja. necesitamos unos 3. Apretamos bien el repollo dentro del envase con el pisón (o con el puño limpio). A medida que vamos cortando. un plato de loza o madera y una piedra que calcen en el envase y sirvan como pesa. descarte la planta). Es conveniente hervir las cebollas diez minutos. Fermentación: Las levaduras y los bacilos que producen la fermentación láctica están presentes en el ambiente. Las lavamos bien con agua potable y le recortamos las partes dañadas. Luego ponemos el plato en el centro y finalmente la piedra (un adoquín por ejemplo). 71 . Los colocamos en el recipiente para que también entren en contacto con el agua con vinagre. Si no. Se puede utilizar una multiprocesadora o la cuchilla de un rallador. Tapamos el envase lo mejor posible. antes de utilizarlas. de sal por Kg de repollo. no se cortaría la leche. nuestro lugar de elaboración y los utensilios estarán perfectamente limpios y secos. al igual que nuestras ropas y manos. bien afilado. cuatro y a 24 grados. gajos de manzana (sin semillas). trocitos de cebolla. a 18 grados. rebanaditas de zanahoria. Con la cuchilla y sobre tabla cortamos el repollo en tiritas finas. A mayor temperatura se corre el riesgo de que se descomponga antes de acumular suficiente acidez que conserve el alimento. para que comience a soltar el jugo. Mezclamos bien todo y apisonamos con la ayuda de un pisón de madera (bien limpio) del tipo que se utilizan en morteros. En ambos extremos es conveniente agregar un poco de suero de manteca. hasta llenar el envase unos diez centímetros debajo de su borde. a 16 grados centígrados demorará unas seis semanas. Agregamos otra capa y repetimos la operación. para que no entren impurezas y lo depositamos en un lugar limpio. u otra herramienta similar. a 21. Finalmente lo llenamos con agua y un veinte porciento de vinagre común. Lavamos muy bien un repasador o un paño de tela natural cruda (sin teñir). Condimentamos a gusto (tenga presente que la fermentación resalta el sabor de algunas especias. La velocidad del proceso de fermentación dependerá de la temperatura ambiente. Recuerde que en toda preparación de alimentos. cinco. para desinfectarlo. de repollo. Elegimos piezas bien armadas y jugosas. colocamos las tiritas en una palangana y les agregamos unos 3 a 5 gr. Para llenar un recipiente de 5 litros. Partimos el repollo en dos para extraer el corazón. aunque los trozos no queden tan elegantes. úsese con moderación): laurel. como ya se describió. Estrujamos bien el paño o repasador y lo colocamos sobre la boca del recipiente. que suele demasiado duro (si llegara a estar sobremaduro o feo. Vaciamos el recipiente (el agua con vinagre se descarta) y colocamos una capa de unos cinco centímetros del repollo picado y sazonado. Si ya tiene un grado de acidez intenso. al inicio de la primavera o otoño. dejarla enfriar y agregar hasta llevar al nivel indicado. Notas. se sacan todos los pedacitos turbios con la espumadera. Agregar también un poco de suero de manteca. para favorecer la fermentación. Cuando termina la fermentación (ya no se forma más espuma). además de la disponibilidad de hortalizas. lavar bien el plato y la piedra. Deberá quitar la espuma con una espumadera bien limpia a diario. el repollo debe haber liberado suficiente jugo como para quedar cubierto de líquido al menos un centímetro. para utilizar una porción. no liberaron suficiente jugo. Si se conserva en el envase original. Algunas hortalizas. si luego de unas horas de preparado. Si no poseemos un lugar con estas condiciones. de sal por litro de agua). Mientras las hortalizas fermentan. Este proceso dura entre una y dos semanas. serán entonces los condicionantes para la elaboración de hortalizas ácidas. en un lugar oscuro. Para evitar esto. hervir agua con sal (15 g. sin calefacción ni excesiva temperatura. hervir el paño en agua con vinagre y volver a colocar todo en su lugar. Almacenado: Las hortalizas fermentadas deben almacenarse en un lugar fresco. la selección de repollos con alto contenido de humedad y el buen machacado inicial son fundamentales. ésta se saca con una pinza de acero inoxidable u otra herramienta bien limpia. el alimento puede deteriorarse y no debe ser utilizado.) y se cocinan durante 30 minutos a 85 grados centígrados. hasta que el repollo quede cubierto sólo por el jugo transparente. en el Norte en invierno y en regiones moderadas. Ni bien se forma una baba (levaduras) en el paño que recubre el encurtido. Se envasa el chucrut (u otras hortalizas) junto con el jugo en vasos de vidrio para conserva. Unas seis horas después de rellenado el recipiente. Si no hay líquido suficiente. esto se realizará en verano. se cierran bien. En su conservación en el envase 72 . Es conveniente envasar en recipientes del tamaño de la porción que se empleará en una sola comida. lo cual es un indicador de su buen estado de conservación. para asegurarse la acidez necesaria. En el Sur de la Argentina. va ascendiendo espuma en el recipiente. Si el líquido se tornara turbio y perdiera su acidez. se colocan en una cacerola con agua (que los tape completamente 5 cm. Luego se sacan y se dejan enfriar y se guardan como cualquier otra conserva. se procede a remover toda la capa superior (si ésta está turbia o "babosa"). deben hervirse ya que poseen alcaloides que se transforman en cianuros tóxicos y sólo se destruyen al hervirlos antes de su consumo. El sabor de estos alimentos deberá ser siempre ácido. se debe quitar. Recuerde siempre recubrir a las hortalizas con agua hervida con sal y suero de manteca. en particular las chauchas. lavar bien.La temperatura ambiente de su lugar de depósito. esperamos el tiempo de elaboración necesario como se indicó más arriba y se prueba el preparado. sobre todo en hortalizas como los pimientos y las cebollas. con el consiguiente riesgo de intoxicación por salmonelas. En contacto con el aire del ambiente.original. pueden contaminarse con hongos y levaduras que iniciarán un proceso de alcalinización. Por este motivo. 73 . se descarta generalmente la capa superior y se utiliza el plato con el paño y la pesa. las hortalizas nunca deben quedar fuera del jugo. simbolizados por el campo de maíz. este gas puede quemarse en centrales eléctricas eficientes que maximicen el contenido energético del combustible. pueden transformarse para suministrar una gama de combustibles para el transporte. la combustión emite a la atmósfera contaminantes. 74 . entre ellas los combustibles de alcohol (mencionados antes en este artículo). es decir. tal y como se viene haciendo con los residuos urbanos en la mayoría de las ciudades europeas y norteamericanas. ahorrando importantes cantidades de energía y de materias primas.500 millones de personas en el Tercer Mundo. generando electricidad al mismo tiempo que utilizan el calor sobrante. En algunos casos también es el recurso económico más importante. cantidad de materia viva producida en un área determinada de la superficie terrestre. sin embargo. como las dioxinas. La leña y el estiércol siguen siendo combustibles importantes en algunos países en vías de desarrollo. al combustible energético que se obtiene directa o indirectamente de recursos biológicos. El reciclaje y la reutilización de los residuos permitirá mejorar el medio ambiente. La vegetación empleada para energía puede llegar a ser uno de los combustibles más importantes en el futuro. o por organismos de un tipo específico. la biomasa es la principal fuente de energía para usos domésticos empleada por más de 2.UNIDAD 7 B I O M A S A INTRODUCCIÓN. utilizando la leña. donde la caña de azúcar se transforma en etanol. continúa siendo la fuente principal de energía de las zonas en desarrollo. Aún hoy. El término es utilizado con mayor frecuencia en las discusiones relativas a la energía de biomasa. en China. Biomasa es la abreviatura de masa biológica. Por ejemplo. se calcula que casi la mitad de las viviendas de Vermont (Estados Unidos) se calientan parcialmente con leña. Un ejemplo de esto es la conversión de las astillas de madera en un gas rico en metano. La energía de biomasa que procede de la madera. En los próximos veinte años podría suministrar un octavo del presupuesto energético mundial. La utilización de la biomasa es tan antigua como el descubrimiento y el empleo del fuego para calentarse y preparar alimentos. como en Brasil. residuos agrícolas y estiércol. y los elevados precios del petróleo han hecho que los países industrializados vuelvan a interesarse por la leña. Existen varios proyectos de investigación que pretenden conseguir un desarrollo mayor de la energía de biomasa. donde se obtiene gas a partir de estiércol. Los combustibles derivados de la biomasa abarcan varias formas diferentes. Al igual que los combustibles fósiles. y en la provincia de Sichuán. algunos de ellos cancerígenos. En el caso de la incineración de basuras. Una gran variedad de desechos agrícolas y madereros y de cultivos energéticos. la rivalidad económica que plantea con el petróleo es responsable de que dichos esfuerzos se hallen aún en una fase temprana de desarrollo. o pueden ser quemados para generar electricidad. el estiércol y la leña. La combustión de la biomasa es contaminante. a la vez que se trata de suprimir la generación de residuos tóxicos y de reducir los envases. La principal demanda actual y sobre todo futura de proteína rnicrobiana «single cefl protein».2Mtep en el 2. Los microorganismos como alimento del hombre y de los animales. La obtención de biogás en digestores a partir de residuos ganaderos reducirá las emisiones de metano. Los microorganismos se emplean también para la obtención de enzimas y saborizantes para la industria alimentaría. La producción de biocombustibles y un uso energético excesivo de los residuos forestales y agrícolas no es deseable. Utilidad en la alimentación animal y humana. En instalaciones biotecnológicas a gran escala y mediante numerosos procesos pueden cultivarse grandes cantidades de microorganismos. Producción microbiana bruta obtenida por fermentación a partir de levaduras. con el fin de reducir la contaminación. 75 . obtener fertilizantes y producir energía. Este concepto ésta próximo al de proteínas unicelulares “SIGLE CELL PROTEINS “. El objetivo de alcanzar las 4.. En algunos casos puede ingerirse directamente y en otras debe ser sometida a una purificación mas o menos intensa. y no biocombustibles para los automóviles privados. pero tal cifra incluye 19.C. Las fuentes principales de proteínas vegetales son las tortas de soja con un 45 % de proteínas y las tortas de semillas oleaginosas de algodón y girasol con cerca del 41 % de proteínas. También se emplean como suplemento proteico harinas de pescado y de carne y leche desnatada en polvo con contenidos de proteína del 66. mohos y algas. y debe ser promocionada. Sirven como alimento de alto valor proteico. BIOMASA ( MASA CELULAR) .005 en la práctica supone duplicar el consumo oficial de biomasa. por ejemplo. Proviene del sector de la industria de los piensos.Los científicos están dedicando cada vez más atención a la explotación de plantas energéticas.6 Mtep de cultivos energéticos y 3. Por ejemplo. bacterias.50 y 3 5 % respectivamente.P. se utilizan amilasas e invertasas en las industrias de panadería y pastelería y ácido glutámico y nucleósidos como sustancias aromatizantes en la industria conservera.8 Mtep de residuos forestales y agrícolas. el cultivo de hongos (principalmente champiñones). dadas sus repercusiones sobre la diversidad biológica. los suelos y el ciclo hidrológico. S. En España actualmente el potencial energético de la biomasa asciende a 37 Mtep. como complemento en la alimentación o como material de partida para la obtención de grasas o de otras sustancias celulares útiles. aunque existe cierta preocupación de que si se recurre a gran escala a la agricultura para obtener energía podrían subir los precios de los alimentos. sin olvidar que lo más importante es producir alimentos. 8 0.5 Triturados de soja Necesidades humanas g.7 5.0 6.7 2.2 3.6 0.0 2. 76 .90 4. animales y vegetales y necesidades humanas de aminoacidos esenciales. Mientras que la digestibilidad depende.3 3.2 9. 45.3 2.8 4.Pero en la calidad nutritiva de los microorganismos no sólo son decisivos el contenido de proteína y la composición de aminoácidos sino también la digestibilidad y la tolerancia.6 5.9 11.9 4.9 1.9 3.3 2.4 2. por ser células de crecimiento rápido.2 3.3 0.6 7.8 4.9 3. Las posibilidades de utilizar las proteínas monocelulares se ven reducidas en primer lugar por el contenido de ácidos nucleicos (ácidos ribo y desoxirribonucleico).2 4.8 2.8 3. Su alto contenido de vitaminas (coenzimas) del complejo B las hace especialmente apropiadas para la terapéutica dietética de convalecientes con una gran necesidad de vitaminas.0 5. entre otros factores. En la siguiente Tabla se muestran algunos de los aminoácidos más importantes. del grosor y composición dé la pared celular.2 3.2 4.8 2. tienen un mayor contenido de ácidos nucleicos que las células animales y vegetales de los alimentos.6 4.9 1.0 4.9 3. puesto que si éste es alto se produce un gran acúmulo de metabolitos finales como bases púricas y pirimidínicas y ácido úrico.1 4.Composición de los piensos concentrados microbianos .7 1. Levaduras a partir de parafinas Proteína bruta Grasa bruta Minerales Aminoácidos esenciales Leucina Lisina Valina Fenilalanina Y tirosina Isoleucina Treonina Metionina Y cistina Triptófano 66. en la tolerancia es especialmente importante el contenido de sustancias tóxicas o nocivas para el metabolismo.2 8.1 15.1 Los microorganismos. Para las necesidades humanas sólo se contempla la posibilidad de utilizar como alimento las levaduras en forma de suspensión.2 4.7 70 . Dado que ni los mamíferos ni el hombre son capaces de sintetizar por sí mismos ocho aminoácidos a partir de los alimentos.0 3.4 0.5 Harina de Pescado 66.7 2.3 3.0 1. pasta o polvo seco. se ven obligados a ingerir ciertas cantidades mínimas de dichos «aminoácidos esenciales»..0 Bacterias a partir de metanol 78. Tabla.2 1.9 4.0 3. Al tiempo que se elimina el aire efluente. su obtención a partir de muchas materias primas. el cultivo fluye por un tubo horizontal hacia un tubo descendente. formaldehído y formiato a su metabolismo y utilizarlos como sustrato: adicionarlos a la ribulosamonofosfato o a la glicina ( reacciones). colocado en un tubo ascendente ancho que se estrecha hacia arriba. metanol. donde es impelido nuevamente por aire a presión y transportado hacia abajo. así como una concentración de producto de 30 g – L. metanol y formaldehído son tóxicos para la mayoría de los organismos con excepción de algunas levaduras como Candida spp. Es fácil de purificar. y bacterias como algunas especies del género Methylomonas y algunas Pseudomonas spp. Los organismos citados disponen de dos rutas especiales para incorporarlos compuestos C. con lo que el cultivo se ve empujado hacia arriba. Por el extremo superior del tubo ascendente se extrae el cultivo bacteriano que se haya desarrollado. se airea intensamente con aire estéril a presión distribuido homogéneamente que se introduce por la parte inferior y que se mezcla con burbujas que ocupan un 50 % del volumen. sobre todo carbón. Es hidrosoluble y evita los problemas de reparto que se presentan cuando existe una fase insoluble en agua y los de formación de mezclas gaseosas explosivas. un tiempo de generación menor. su degradación microbiana tiene un calor de reacción bajo y necesita por ello una menor refrigeración que los hidrocarburos. El metanol tiene ventajas decisivas como sustrato si se le compara con los hidrocarburos gaseosos y líquidos. Cultivo de biomasa bacteriana en metanol. de dos horas. Además. Un filtro para la espuma situado en la parte superior facilita la separación del aire y del medio de cultivo. de peso celular seco. El cultivo bacteriano.MATERIAS PRIMAS Y MÉTODOS DE PRODUCCIÓN. 77 . gas natural y petróleo es fácil quimiotécnicamente y económicamente posible. Para obtener proteínas a partir de metanol se seleccionó una cepa de Pseudomonas methylotropha de crecimiento rápido y buena calidad proteica y se ensayó a gran escala. como metano. Los compuestos C. Su ventaja sobre las levaduras radica en su mayor contenido de proteína (85 %). El elevado aporte de oxígeno necesario se consiguió con un fermentador cíclico que funciona por aire a presión distribuido homogéneamente. además de hexosas. de sustrato empleado depende del contenido energético y de la concentración del sustrato. Los sustratos que contienen almidón y celulosa se degradan primero por hidrólisis química en mono y disacáridos utilizables. pentosas. así como de su coeficiente de asimilación. Cultivo de Levaduras. especialmente la temperatura. la parte de él asimilada como nutriente.Diagrama. Sobre todo las cepas de Candida tienen múltiples aplicaciones porque pueden utilizar la mayoría de los sustratos. la concentración de nutriente y él pH y además por la presencia de sustancias inhibidoras del crecimiento. pulpas de cítricos y distintas aguas residuales pueden emplearse sin hidrólisis previa. Las levaduras pueden cultivarse biotecnológicamente en sustratos que contengan hidratos de carbono de muy distinta procedencia. LEVADURA: PANIFICACIÓN. que no pueden ser utilizadas por Saccharomyces pero si por Candida y Torula. es decir. en alcoholes y en n-parafinas. El rendimiento celular por kg. mientras que otros sustratos como melazas. la intensidad de la aireación. Esta se ve influenciada a su vez por las condiciones del cultivo. Fermentador continuo con aire a presión para la obtención de biomasa. Muchos sustratos. 78 . los residuos de lejías sulfíticas y otros residuos vegetales tratados contienen. como los hidrolizados de madera. Las células se separan por centrifugación y se desecan. Una vez transportada al interior de las células de levadura. La levadura que hemos añadido a la masa debe mantenerse viva para hacer su función. Se consumen primero los que ya aporta la harina y que provienen del grano de trigo. de levadura. materia prima básica para la fermentación alcohólica que produce el dióxido de carbono –o gas carbónico–. Además. Levadura en la panificación. parte del azúcar fermenta a alcohol. Pero como los rendimientos máximos sólo son posibles cuando la oxidación es completa. Después.. A 30 °C y pH 5. Esta desviación del metabolismo dependiendo de la disponibilidad de oxígeno de la fermentación hacia la respiración ya había sido observada por Louis Pasteur y se conoce como «efecto Pasteur». La energía necesaria para la actividad celular la obtiene a partir de los azúcares libres presentes en la masa. producto de la amilolisis. H20. debe ponerse en marcha una compleja maquinaria bioquímica: la amilolisis. Teniendo en cuenta los niveles de temperatura a los que se realizan las distintas operaciones de la panificación. necesario para el desarrollo de la masa. no se oxida totalmente. Pero hay que airear más intensamente porque sólo se utiliza un 30 % del oxígeno disponible para la producción de biomasa.5 % en volumen estimula la respiración y el crecimiento de la levadura y es a la vez letal para posibles bacterias y virus contaminantes. por kg. la adición de pequeñas cantidades de ozono de hasta un 1.Cuando la aireación de los fermentadores con sustratos azucarados no se lleva a cabo con la suficiente intensidad. podemos distinguir tres fases: 1. Cocción. es decir.2 kg. puede ser desdoblada en dos moléculas de glucosa. de manera que no es necesario ningún tipo de purificación especial del Cultivo efluente. hay que suprimir la fermentación con una aireación intensiva. Enfriamiento y almacenamiento. preferiblemente glucosa. La mayoría de las veces se trabaja en proceso continuo. 3. calor y masa celular.0 el consumo de oxígeno asciende en un tiempo de generación de 5 horas a 2. Amasado y fermentación. Su comportamiento químico es éste: C12H22O11 + H2O –––> 2 C6H12O6 Maltosa Agua Glucosa C6H12O6 ––> 2 CH3 – CH2 – OH + 2 CO2 Glucosa Etanol Dióxido de carbono 79 . Maltosa formada y fermentación de la masa La maltosa es la fracción más importante de la fracción de bajo peso molecular. 2. Las n-parafinas que van llegando al sistema se transforman totalmente en C02. como cualquier proteína. El aumento de temperatura de la masa se produce de manera gradual desde el exterior hacia el interior de la pieza. Primero se forma una fina película en la superficie. Cultivo de Bacterias. con lo que su efecto en la cocción es mucho menor que el de las naturales o las microbianas. Por dilatación de los gases que contiene. La existencia de un gradiente de temperatura entre la superficie y el corazón de la pieza añade un efecto de progresividad de los fenómenos que ocurren con el incremento de la temperatura. El efecto final de la amilolisis en esta fase. La alfa-amilasa natural resiste hasta los 80º C. las actividades vitales de la levadura sufren también el efecto del aumento de temperatura. proporcional a la velocidad de formación de maltosa por las amilasas. La cocción del pan se produce a una temperatura de unos 250º C y en presencia de vapor de agua. y al tipo de alfa-amilasa (natural o añadida. entre éstas. pues. Además. las enzimas. acelerándose la producción de carbónico y alcohol. La alfa-amilasas fúngicas se inactivan antes de la gelificación total del almidón. 80 . Cuando el interior de la pieza alcanza los 65º C. precisamente cuando la actividad de las amilasas es máxima. Los mejores resultados tecnológicos se obtienen cuando existe un equilibrio ente alfa y beta amilasa.C12H22O11 + H2O –––> 2 C6H12O6 Maltosa Agua Glucosa C6H12O6 ––> 2 CH3 –CH2 – OH + 2 CO2 Glucosa Etanol Dióxido de carbono La producción de CO2 es. está directamente ligado a la cinética térmica interior de la pieza –la velocidad con que aumenta la temperatura en su interior–. Cuando se alcanzan los 70º C. quedan inactivadas. APLICACIONES. aumenta mucho el crecimiento de la masa . fúngica o bacteriana). Sin embargo. el aumento de la temperatura supone una aceleración de las diferentes reacciones que constituyen la amilolisis. los gránulos de almidón sufren un violento hinchamiento acompañado de una salida de amilosa. son sensibles al calor. Como en toda reacción química. que se mantienen flexible gracias al vapor de agua condensado sobre la misma. siendo una etapa tan importante como la fermentación. hasta ahora se ha empleado poco la biornasa bacteriana como suplemento proteico. Debido a las dificultades para separar las pequeñas células bacterianas del medio de cultivo y por su alto contenido en ácidos nucleicos. la beta-amilasa y la amilasa fúngica añadida. bitorquis Ambos están estrechamente emparentados con el champiñón silvestre. bacterias y algas sintetizan y almacenan. Cultivo del Champiñón. mohos. consiste en degradar dichos residuo con un cultivo mixto de bacterias y levaduras.Un método de aprovechamiento de residuos vegetales que contengan celulosa para la obtención de proteínas. Se ha comprobado que resulta ventajoso que la relación C:N en el medio de cultivo sea 66:1. A. entre el 25 y el 70 % de su peso celular seco en forma de grasas. A modo de experimento se cultivó también A. que se obtienen de los vegetales por ejemplo para fabricación de detergentes estará también al alcance de la síntesis biotecnológicas con microorganismos. Lipomyces y Endomyces. campestris. arvensis que forma un cuerpo fructífero de mayor tamaño. más baratas. Enterobacter. Aspergillus y Fusarium Entre las bacterias son buenas formadoras de grasas algunas cepas de Streptococcus. las grasas y ácidos grasos técnicos. Muchas levaduras. A. Candida. Además de las parafinas también son adecuados para la obtención de grasas los sustratos azucarados principalmente. son importantes sobre todo los sustratos pobres en nitrógeno y fósforo para que haya un almacenamiento importante de grasas en la célula microbiana. Penicillium. De las levaduras son especialmente adecuadas las especies de Rhodotorula. Además de la selección de las cepas adecuadas. de los mohos las especies de Mucor. Obtención y aprovechamiento de grasas microbianas. Las algas unicelulares fotosintéticas también pueden llevar a cabo una gran producción de grasas sí se les suministra sólo una pequeña parte de sales nutritivas nitrogenadas (como máxirno 1 % del medio de cultivo). Se empezaron a cultivar sobre todo Agaricus bisporus y A. Rhizopus. Las necesidades nutricionales humanas se cubren actualmente de manera exclusiva con las grasas animales y vegetales. bitoquis crece en todos los climas bajo el asfalto de las calles atravesándolo al formar el cuerpo fructífero por lo que se denomina “ champiñón de calle “ 81 . en condiciones adecuadas de cultivo. También en este caso los medios de cultivo tienen que ser ricos en azúcares pero pobres en nitrógeno y fósforo. Además. Bacillus y Mycobacterium. Especialmente el alga verde Chlorella pyrenoídosa pueden almacenar un máximo de 70-80 % de su peso seco como grasa respectivamente. Por ello en muchas levaduras la mejor síntesis de grasas se consigue cuando el medio de cultivo tiene un contenido de nitrógeno de un 50 –70 % por debajo del contenido óptimo. en metabolismo de aminoácidos.Las especies de Agaricus crecen sobretodo en los suelos de prados y bosques descomponiéndolos y aprovechando los componentes del humus. Vitaminas. 82 . Interviene en la síntesis de colágeno Coenzima de las descarboxilasas y de las enzima que transfieren grupos aldehídos Enfermedades carenciales Escorbuto Beriberi Dermatitis y lesiones en las mucosas Fatiga y trastornos del sueqo Pelagra Depresisn.. ENZIMAS MICROBIANAS Y PRODUCCIÓN DE AMINOÁCIDOS.. dermatitis. B2 (riboflavina) Constituyente de los coenzimas FAD y FMN B3 (ácido pantotinico) B5 (niacina) Constituyente de la CoA Constituyente de las coenzimas NAD y NADP Interviene en las reacciones de transferencia de B6 ( piridoxina) grupos aminos. como puede verse en la tabla adjunta: VITAMINAS C (ácido ascórbico) B1 (tiamina) FUNCIONES Coenzima de algunas peptidasas. Para los cultivos sean productivos necesitan compost o estiércol en descomposición ricos en nitrógeno. una deficiencia en una vitamina puede originar importantes defectos metabólicos. anemia Anemia perniciosa Fatiga. Algunas vitaminas se obtienen por medio de la biomasa. UNIDAD VIII. B12 Coenzima en la transferencia de grupos metilo. (cobalamina) Coenzima de las enzimas que transfieren grupos Biotina carboxilo. ya que funcionan como coenzimas que intervienen en distintas rutas metabólicas y . la mayoría de estas vitaminas son necesarias para la actuación de determinados enzimas. por ello. imprescindible para el funcionamiento de la enzima. en griego in ferment. Están formadas por una proteína unida a una coenzima. denominado sitio activo. Fisher (1894) enunció: "El sustrato se adapta al centro activo o catalítico de una enzima como una llave a una cerradura". también denominadas fermentos. El acoplamiento es tal que E. En una reacción catalizada por enzima (E). Las enzimas. la sustancia sobre la que actúa la enzima.INTRODUCCIÓN. con la particularidad de que cada enzima sólo cataliza una reacción. El nombre de las enzimas es el del sustrato + el sufijo: -asa. donde solo puede entrar un determinado sustrato (ni siquiera sus isómeros) es lo que determina la especificidad de las enzimas. las que implican la ganancia (o reducción) o pérdida de electrones (u oxidación). Liasas: adicionan grupos funcionales a los dobles enlaces.: quinasas. La estructura tridimensional de este sitio activo. Hidrolasas: rompen varios tipos de enlaces introduciendo radicales -H y -OH. los reactivos se denomina sustratos (S). Las enzimas. Como esta reacción es reversible se expresa de la siguiente manera: La enzima libre se encuentra en la misma forma química al comienzo y al final de la reacción. un oligoelemento. El sustrato es modificado químicamente y se convierte en uno o más productos (P). Los catalizadores no biológicos son inespecíficos. Las moléculas del sustrato se unen a un sitio particular en la superficie de la enzima. son biocatalizadores compuestos por una parte proteica llamada apoenzima y una no proteica llamada coenzima. transfieren fosfatos del ATP a otra molécula. Ligasas o Sintasas: forman diversos tipos de enlaces aprovechando la energía de la 83 . donde. y no se consumen en el proceso. y que suele ser el centro activo de la misma. Los nombres de las enzimas revelan la especificidad de su función: Óxido-reductasas: catalizan reacciones de óxido-reducción. por lo que existirían tantas enzimas como reacciones. son sustancias capaces de acelerar las reacciones bioquímicas del organismo. es decir. Especificidad. Clases de enzima. Isomerasas: convierten los sustratos isómeros unos en otros. sustancia de naturaleza no orgánica que es. a veces. Las más importantes son las deshidrogenasas y las oxidasas Transferasas: transfieren grupos funcionales de una molécula a otra. tiene lugar la catálisis. Ej. Casi todas las reacciones químicas de las células son catalizadas por enzimas. muchas enzimas requieren otras moléculas no proteicas para funcionar. Inducen la deformación en el sustrato: cuando una sustancia se une al sitio activo. Una enzima efectúa estas acciones mediante los siguientes pasos: 1. Tal variación se debe a la disminución de la energía de activación Ea. no puede llevar a cabo una reacción. Ya sea que consistan en una única cadena polipeptídica plegada o en varias unidades. COFACTORES: son iones inorgánicos que se unen temporariamente a las enzimas molécula Hierro Fe 2+ o Fe 3+ Cobre. molécula papel en la reacción catalizada Biotina transporta -COOCoenzima A transporta -CH2-CH3 84 . Ej: polimerasas Mecanismo de acción de una enzima. En la Hexoquinasa puede observarse este ajuste inducido. El ajuste inducido alinea las cadenas laterales reactivas del sitio activo de la enzima con los sustratos. la Ea es la energía necesaria para convertir los reactivos en formas moleculares inestables denominadas especies en estado de transición. en una reacción química. entendiéndose como tal la cantidad de producto formado por unidad de tiempo. interaccionan débilmente durante la catálisis. 5. Agregan cargas a los sustratos: las cadenas laterales (R) de los aminoácidos de las enzimas pueden participar directamente haciendo a los sustratos químicamente más reactivos. la enzima puede causar que los enlaces se estiren. su función es modificar la velocidad de la reacción. con el sustrato (glucosa) y sin él. 2. Orienta a los sustratos: parte de la energía de activación se utiliza para que los sustratos roten y se enfrenten con los átomos correctos para formar los enlaces.cerradura de Fisher fue actualizado cuando se descubrió que las enzimas son flexibles y sus sitios activos pueden cambiar (expandirse) para acomodarse a sus sustratos.ruptura del ATP. 3. Una enzima. 4. poniéndolo en un estado de transición inestable. muchas de las cuales deben ser incorporadas con la dieta. Cu + o Cu 2+ Cinc. La mayor parte de las coenzimas son vitaminas. por sí misma. Este cambio de forma causado por la unión al sustrato se denomina ajuste inducido. Zn2+ papel en la reacción catalizada Oxidación / reducción Oxidación / reducción Ayuda a unir el NAD COENZIMAS: moléculas pequeñas que tiene carbono. Acompañantes no proteicos de las enzimas. que poseen mayor energía libre que los reactivos y los productos. Cambio de forma de la enzima al unirse al sustrato: el modelo de llave. Se cultiva a nivel industrial para emplearlo como consumo humano. la forma de nutrición de los hongos implica que la capacidad del hongo para producir enzimas hidrolíticas específicas debido a la presencia de genes específicos. ostreatus posee una maquinaria enzimática muy compleja que le permite degradar los grandes polímeros (lignina y celulosa) que componen el substrato. la secreción está localizada exclusivamente en los ápices de las hifas. Sin embargo. uniéndose al sitio activo. se utilizan substratos lignocelulósicos o paja de cereales. donde degradan los polímeros (lignina y celulosa) para dar lugar a compuestos de bajo peso molecular que puedan ser absorbidos.NAD y FAD transportan electrones GRUPOS PROSTETICOS: están permanentemente unidos a las enzimas molécula papel en la reacción catalizada une iones O2 y electrones. Y al igual que éste. las enzimas hidrolíticas además deben ser secretadas al exterior de la célula. Para el cultivo industrial de Pleurotus ostreatus. Se han detectado importantes diferencias en la velocidad de crecimiento entre diferentes monocariontes de P. La secreción de enzimas por hongos filamentosos es un proceso muy relacionado con el crecimiento. El hongo P. no es suficiente para la eficiente degradación del substrato. Amilasas. La producción de cultivos de hongos para la producción de celulasas y de hemicelulasas (xilanasas) especialmente para su aplicación en la industria papelera y de la celulosa así como también para la modificación y producción de lignocelulosa. pero se desconoce qué estructuras o procesos son responsables de estas diferencias. ENZIMAS MICROBIANAS. Se obtiene a partir de cultivos de hongo Trichoderma reesei modificados genéticamente que producen mas celulasa que el cultivo original (15 mg celulasa / g micelio/ hora). Dado que los hongos filamentosos presentan una pared celular rígida exterior a la membrana plasmática. ya que es un hongo comestible de excelente sabor rico en proteínas y vitaminas. contiene Hemo cofactor hierro Flavina Une electrones Retinal Cofactor en la absorción de la luz el Las coenzimas reaccionan con la enzima de igual modo que el sustrato. El hongo Pleurotus ostreatus es un basidiomiceto que produce cuerpos fructíferos con forma de concha. Se mueven de una enzima a otra agregando o quitando grupos químicos del sustrato. 85 . Xilanasas. El Hongo Pleurotus ostreatus. ostreatus. Enfriamiento y almacenamiento. sobre los que se produce la rápida acción de las amilasas. Teniendo en cuenta los niveles de temperatura a los que se realizan las distintas operaciones de la panificación. su autor estudia la forma en que las amilasas actúan en el proceso panario y su interrelación entre ellas. producto de la amilolisis. Su comportamiento químico es éste: C12H22O11 + H2O –––> 2 C6H12O6 Maltosa Agua Glucosa C6H12O6 ––> 2 CH3 – CH2 – OH + 2 CO2 86 . puede ser desdoblada en dos moléculas de glucosa. y cuya acción combinada permite liberar unidades de maltosa. 2. Durante el amasado y la preparación de las piezas.De un correcto equilibrio en la acción de las alfa y beta amilasas en las harinas y en el proceso de panificación depende el resultado de un pan con una miga bien esponjosa y una corteja rojiza. el efecto combinado de humedad y temperatura produce cambios drásticos en la estructura de los gránulos dañados. Esta interrelación pone en marcha una compleja maquinaria bioquímica: la amilolisis. Podemos simplificar el balance de la amilolisis en esta fase: Almidón dañado + Agua + Amilasas ––>Dextrinas + Maltosa + Glucosa La maltosa es la fracción más importante de la fracción de bajo peso molecular. patata. por lo que la actividad amilolítica es moderada y prácticamente constante. muchos de los cuales han sido dañados en la propia molienda. Pero las moléculas de almidón. En estos gránulos. Nosotros molemos el grano para aprovechar su harina.. en su estado natural se encuentran empaquetadas en unas estructuras denominadas gránulos. sistema de reserva de energía de muchos vegetales. podemos distinguir tres fases: 1. son totalmente impermeables a la beta-amilasa. maíz. azúcar que se forma por la unión de dos unidades de glucosa. los gránulos intactos. necesario para el desarrollo de la masa.. cuya forma y tamaño es característica de la especie (trigo. Una vez transportada al interior de las células de levadura. Cocción. que favorecen la amilolisis. materia prima básica para la fermentación alcohólica que produce el dióxido de carbono –o gas carbónico–. salvo que tengan fisuras por donde penetre el agua. El almidón no sufre mayor alteración física que la hidratación de los gránulos dañados. que actúa durante el amasado. y parte de las amilasas quedan en ella. Aunque la proporción de gránulos dañados suele ser baja. Se distinguen dos tipos de amilasas. La accesibilidad de las amilasas al interior de los gránulos de almidón está limitada. Sin embargo. fermentación y cocción de los productos panarios. entran las amilasas y empiezan a actuar. 3. cuando han llegado a un cierto nivel de hidratación. que se denominan alfa (a) y beta (b). Amasado y fermentación. la temperatura se mantiene en torno a 25º C. En este artículo.). y sólo la alfa-amilasa provocará una hidrólisis lenta. que se mantienen flexible gracias al vapor de agua condensado sobre la misma. El aumento de temperatura de la masa se produce de manera gradual desde el exterior hacia el interior de la pieza. pues. La cocción del pan se produce a una temperatura de unos 250 ºC y en presencia de vapor de agua. las actividades vitales de la levadura sufren también el efecto del aumento de temperatura. proporcional a la velocidad de formación de maltosa por las amilasas. Las dextrinas no transformadas en maltosa juegan un papel relevante en la retención de agua y en la esponjosidad de la miga. Además. siendo una etapa tan importante como la fermentación. acelerándose la producción de carbónico y alcohol. cuando el contenido en amilasa natural de la harina es bajo. Conforme se va degradando el almidón dañado. los gránulos de almidón sufren un violento hinchamiento acompañado de una salida de amilosa. aumenta mucho el crecimiento de la masa . bien directamente de las cadenas de amilosa y amilopectina. reduciéndose la consistencia de la misma. Primero se forma una fina película en la superficie. está directamente ligado a la cinética térmica interior de la pieza –la velocidad con que aumenta la temperatura en su interior–. Como en toda reacción química. La alfa-amilasa natural resiste hasta los 80º C. como cualquier proteína. son sensibles al calor. o a partir de las dextrinas liberadas por las alfa-amilasas. Sin embargo. parcialmente condicionada por el nivel de alfa-amilasa existente en la masa. lo que es práctica habitual ya que la contienen los mejorantes panarios. 87 . precisamente cuando la actividad de las amilasas es máxima. Cuando el interior de la pieza alcanza los 65º C. el aumento de la temperatura supone una aceleración de las diferentes reacciones que constituyen la amilolisis. pues. El efecto final de la amilolisis en esta fase. La producción de maltosa es responsabilidad de la beta-amilasa. parte del agua absorbida por estos gránulos pasa de nuevo a la masa. la beta-amilasa y la amilasa fúngica añadida.Glucosa Etanol Dióxido de carbono C12H22O11 + H2O –––> 2 C6H12O6 Maltosa Agua Glucosa C6H12O6 ––> 2 CH3 –CH2 – OH + 2 CO2 Glucosa Etanol Dióxido de carbono La producción de CO2 es. Cuando se alcanzan los 70º C. por lo que su actividad –la intensidad de la producción de maltosa– está. Por dilatación de los gases que contiene. La existencia de un gradiente de temperatura entre la superficie y el corazón de la pieza añade un efecto de progresividad de los fenómenos que ocurren con el incremento de la temperatura. Así. se mejora la velocidad de formación de maltosa al añadir amilasa fúngica al inicio del amasado. La actividad de las amilasas depende de la temperatura y de la acidez del medio. Un exceso de dextrinas contribuye a hacer pegajosa la masa. quedan inactivadas. las enzimas. El nivel de beta-amilasa de las harinas es más que suficiente. Proceso de producción de enzimas y aminoácidos. en una harina hiperdiastásica. Así. o Diseño de métodos de purificación de proteínas a partir de caldos de fermentación. o Aditivos alimentarios específicos (enzimas. Los mejores resultados tecnológicos se obtienen cuando existe un equilibrio ente alfa y beta amilasa. o Manejo de los distintos microorganismos usados como iniciadores en la industria alimentaría (bacterias lácticas. la cantidad suficiente de productos. 88 . La alfaamilasas fúngicas se inactivan antes de la gelificación total del almidón. o Microorganismos probióticos (de utilización en salud. Introducción. entre éstas. Muchos grupos de investigación en biotecnología alimentaría. o Manipulación de los caldos de cultivo tanto para la recuperación de células como para la separación de componentes de alto valor añadido. Vista parcial de una planta piloto: fermentadores de 50 y 25 litros. han creado tecnologías que permiten el desarrollo de nuevos iniciadores. fúngica o bacteriana). aromas). con lo que su efecto en la cocción es mucho menor que el de las naturales o las microbianas. o Insecticidas microbianos. o Herramientas de diagnóstico molecular para la detección de contaminantes microbianos o fraudes en alimentos.y al tipo de alfa-amilasa (natural o añadida. o Optimización de procesos a partir de fermentadores de laboratorio. la actividad de la beta-amilasa es insuficiente para transformar todas las dextrinas presentes.). productos fitosanitarios. Algunos de estos se detallan a continuación: o Microorganismos (bacterias. o Validación de procesos (biosensores). levaduras y hongos) para iniciadores en la industria agroalimentaria. o Adaptación de técnicas moleculares en alimentos. o Crecimiento de microorganismos en fermentadores de hasta 50 litros. enzimas o herramientas de diagnóstico con potencial aplicación en la industria agroalimentaria. Descripción de una planta productora de enzimas. etc. nutrición del consumidor. levaduras y hongos filamentosos). Una planta piloto de biotecnología se ha diseñado para generar. o Producción por vía microbiana de aditivos. a escala piloto. colorantes. quedando parte que produce pegajosidad de la miga y corteza de color rojizas. o Productos farmacéuticos microbianos. aminoácidos. ..Almacén: Se efectúa la recepción de materias primas. 2. Fermentadores de 5 y 2 litros 89 ..Zona de producción: En esta zona se realizan los procesos de fermentación y la preparación de las muestras. de reproducibilidad de muestras y de seguridad para evitar las contaminaciones. 3. previa cuarentena de aquellas que la precisen.Laboratorio: Se realizan los controles de calidad de materia prima de acuerdo con la normativa vigente y se preparan las muestras para su tratamiento posterior considerando aspectos microbiológicos.Se distinguen cinco zonas con funciones bien diferenciadas: 1. Sistema fermentador: El biorreactor dispone de sensores específicos que permiten la medida y el control "in situ" de las variables de una forma precisa y reproducible..Controles de calidad: En todas y cada una de las fases del proceso. proteínas. Separación por filtración tangencial Liofilización y secado Cromatografía líquida 5. C... Por este motivo. pH. aromas. 7.Sala de separación: En esta etapa se realiza la recuperación del producto de valor añadido o de interés. durante el proceso de producción se controlan mediante los oportunos sensores las siguientes variables: o o o pH temperatura presión parcial de oxígeno 90 .. se realizan controles de calidad Variables implicadas: Los microorganismos crecerán a una velocidad característica que depende tanto de la composición del medio de cultivo como de la temperatura. oxígeno suministrado y condiciones de la mezcla.. mediante liofilización. y al finalizar el mismo.80 ºC. 6..Cepario: Se permite almacenar los productos obtenidos para garantizar la futura producción y la seguridad. biomasa. B. etc. mediante la utilización de técnicas de: A. Se realiza la conservación en ultra congelación a .4. en ciertos casos el animal dispone de la capacidad enzimática precisa para aprovechar la forma D. anemia y problemas reproductivos. Los aminoácidos son moléculas hidrocarbonadas de bajo peso molecular. por ejemplo. La lisina libre o pura es altamente higroscópica lo que limita su uso directo en la fabricación de piensos. etc) como sustrato de los microorganismos. Los isómeros D de lisina y treonina no son biológicamente activos por lo que no tienen valor para el animal. entre ellos destacan los siguientes: La lisina. a excepción de la glicina. etc) y una fuente de nitrógeno (sales amónicas. irritabilidad. Los productos comerciales actuales tienen una pureza mínima del 98% que se corresponde con un valor en lisina del 78% y un contenido en cloro cercano al 19-20%. es que no aporta cloro. falta de concentración . que no se puede producir por el cuerpo y se debe obtener de otros alimentos. AMINOÁCIDOS. La L-Lisina es un aminoácido esencial o constructor la proteínas. Lisina. La ventaja práctica más importante es la facilidad de manejo y de almacenamiento. Una deficiencia puede dar lugar a sensación de fatiga. También puede obtenerse mediante procesos químicos enzimáticos a partir del a-amino-e-caprolactama.alcalino del cuerpo. los ojos rojos. Para el triptófano la equivalencia está en torno al 90-100% en porcino pero sólo es del 55 al 85% en aves. 91 . Ayuda a asegurar la absorción adecuada del calcio y la formación del colágeno para el hueso. pérdida del pelo. Sin embargo. almidón. tienen dos formas estructurales o estereoisómeros: L y D. hormonas y enzimas. el cartílago y el tejido conectivo. aparte de la presentación y de la riqueza en el aminoácido. La lisina fortalece el sistema circulatorio y ayuda al sistema inmune a fabricar anticuerpos. También colabora en el control el equilibrio ácido . que se obtiene mediante fermentación oxidativa utilizando una fuente de carbono (azúcar. amoníaco. La diferencia más notable con respecto a la L-lisina. nitrogenadas simples con cadenas Todos los aminoácidos. En las proteínas animales todos los aminoácidos presentes pertenecen a la serie L. crecimiento retardado. Es necesaria para la asimilación de los aminoácidos. La lisina colabora en la producción de anticuerpos. Como hemos visto. Así. hidrolizados proteicos. Recientemente.o o producción de espumas nivel. tiene influencia sobre las glándulas pineal y mamarias así como en la vesícula biliar. previa transformación a la forma L correspondiente. se ha iniciado la comercialización de la lisina líquida al 50% obtenida por un proceso similar al del clorhidrato. melazas. treonina y triptófano son los aminoácidos actualmente disponibles a precios competitivos para la fabricación de piensos. para la metionina ambas formas son totalmente disponibles. existen diverso tipos de aminoácidos y enzimas que pueden ser sintetizados por este proceso. la producción de enzimas y aminoácidos se efectúa a través de un proceso de fermentadores perfectamente controlados. La forma comercial más frecuente es el monoclorhidrato de Llisina. metionina. El triptófano. es un producto ligeramente ácido. El producto contiene 55. El ácido glutámico juega un papel importante en la función neuronal ya que es el principal neurotransmisor excitador del sistema nervioso central. El ácido glutámico. En las presentes tablas hemos adoptado el valor equivalente del 100% (880 g de metionina por cada Kg. los aminoácidos son nutrientes esenciales. metiltiol. La equivalencia en metionina del precursor ha sido objeto de profundas discusiones en los últimos 20 años.6%. Además. Por su naturaleza química su contenido en Na y S es alto (6.La metionina. lo que potencia en cierta medida el control de hongos por antifúngicos. ya que son 92 . de menor disponibilidad en monogástricos y de escaso uso en la industria. El L-triptófano se obtiene mediante fermentación a partir de la glucosa u otras productos carbonados como el indol. Además de dar sabor. Valores entre el 60 y el 100% han sido publicados en la literatura. El producto comercial tiene un mínimo del 98% de riqueza y un equivalente en proteína bruta del 85-86%. tiene una riqueza en metionina del 40%. metano y amoníaco. menos utilizada por la industria. El hidroxianálogo está disponible en forma líquida. La L-treonina. Se obtiene por síntesis química a partir del óxido de calcio y del ácido 2-hidroxi 3metiltiobutanoico. como sal con un 12% de calcio. participando en fenómenos tan importantes como el aprendizaje. El producto sólido comercial tiene una riqueza superior al 99%.2 y 8. con un 88% de riqueza en el producto original. los microorganismos también se utilizan para elaborar aditivos. Recientemente ha aparecido en el mercado una combinación de triptófano y lisina sintética excipientada en solubles de fermentación. respectivamente). La metionina se comercializa actualmente en dos formas: DL-metionina y DLmetionina hidroxianálogo (DL-2 hidroxi-4 metiltiobutanoico o HMB). El producto comercial en fabricación de piensos tiene una riqueza mínima del 98% y un equivalente en proteína bruta en torno al 73-74%. o en forma sólida. mientras que la presentación líquida (sal sódica). La DL-metionina se obtiene por síntesis química a partir del propileno. La síntesis química a partir del éster acetaminomalónico y fenilhidracina produce DL-triptófano. de producto comercial) que es el valor recomendado por los proveedores del producto comercial. La fermentación y. La propiedad del ácido glutámico (un aminoácido usado para obtener glutamato monosódico) de potenciar el sabor fue descubierta en Japón a principios del siglo XX.3% de lisina y 15% de triptófano totalmente disponibles y su equivalente en proteína es del 95%. por consiguiente. La L-treonina se obtiene preferentemente mediante un proceso fermentativo por microorganismos. con las cifras más bajas obtenidas normalmente con dietas semisintéticas. la memorización y la plasticidad neuronal durante el desarrollo del cerebro. También puede obtenerse por aislamiento a partir de hidrolizados de proteína para uso farmacéutico. Ayuda a controlar el alcoholismo. Funciona como sistema de transporte de aminoácidos y de nitrógeno desde tejidos periféricos hacia el hígado. como los cereales. Junto con la vitamina B6 es precursor de un importante neurotransmisor. Interviene específicamente en la utilización de la glucosa por las células del cerebro. Ayuda a la producción de ácido clorhídrico. Ayuda a la cicatrización de úlceras. Las fermentaciones en las que intervienen las bacterias Corynebacterium glutamicum y Brevibacterium flavum producen tanto ácido glutámico como lisina. Participa en los procesos de producción de energía para el cerebro. la depresión y la impotencia. Excelente en el tratamiento de las funciones normales de la próstata. el ácido gamma aminobutírico (GABA). Puede añadirse lisina para mejorar la calidad nutricional de las proteínas.componentes básicos de las proteínas. con una importante acción sedante sobre el sistema nervioso. Alivia la fatiga. Sus funciones : • • • • • • • • • • • Es capaz de controlar el exceso de amoníaco en el cerebro evitando así los daños que éste pueda causar. Se usa en el tratamiento de la esquizofrenia y la demencia senil. 93 . contienen proteínas con un contenido del aminoácido lisina relativamente bajo. Algunos alimentos. Precursor en la biosíntesis de las bases purínicas y primidínicas. Evidencias arqueológicas que demuestran que desde hace mas de 7000 años de antigüedad los humanos aprendimos a encausar las fermentaciones alcohólicas de diversos sustratos en forma empírica. Quizá las primeras bebidas se hicieron en base a sustratos azucarados como jugos de fruta. a partir de un sustrato de frutas inoculando con levaduras mediante un proceso de fermentación. III. permiten sacar la conclusión de que las formas primitivas de nuestra vid estaban difundidas por toda Europa. como manzanas y grosellas. Norteamérica y Japón. INTRODUCCIÓN El vino es una bebida que se obtiene mediante fermentación alcohólica del sumo de la uva fresca. habiéndose hallado hasta el presente únicamente en Grecia e Italia (Toscana y Piamonte). ya que estos solo requieren ponerse en contacto el jugo con la levadura silvestre presente en la superficie de la propia fruta. Debido a la gran importancia de estos productos la investigación científica y tecnológica generan industrias. sino que debe aludirse a los productos vegetales de que proceden. “Son bebidas obtenidas a partir de cualquier jugo vegetal que no sea de uva y que tienen propiedades organolépticas nuevas y atractivas para una prueba estadística significativa de consumidores”. Bebidas Alcohólicas “Son soluciones acuosas que contienen además de agua y alcohol sustancias orgánicas que ejercen influencia sobre los aromas y el sabor “.VI. HISTORIA DEL VINO Los hallazgos fósiles. Allí habitaban pueblo indogermánicos que 94 . y los descubrimientos hechos en construcciones lacustres (palafitos). Los <vinos> preparados a partir de otros frutos .ANEXOS. Fue hasta el siglo XV cuando empezó a popularizarse el arte de la destilación y de esta forma aparecen las bebidas con mayor contenido alcohólico. La obtención del vino y las prácticas de viticultura tienen evidentemente su origen en los valles fluviales ricos en vides silvestres de Asia Menor. Plantas absolutamente semejantes a las vides actuales aparecen sólo en los sedimentos superiores de la Era Terciaria. las cuales son de mayor importancia económica en el mundo. Una actividad que ha estado ligada a la mayoría de las culturas durante miles de años ha sido la producción de bebidas alcohólicas. que se remontaron hasta la Era Terciaria. no deben llamarse vinos sin más de más.. PRACTICAS DE LABORATORIO PRACTICA N° 1 ELABORACIÓN DE VINO OBJETIVO: El alumno obtendrá una bebida tipo vino de frutas. El vino debe prepararse a partir de uva fresca. Resulta esencial que el vino se obtenga mediante fermentación y que contenga alcohol. 1 potenciómetro 1 refractómetro 0-30 1 bureta de 50 ml pinzas para bureta 95 .deben que deben considerarse antecesores inmediatos del cultivo de la vid y de las prácticas viticultoras. de la localización y suelo de la viña. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL VINO. del tiempo atmosférico reinante durante el desarrollo y maduración. MATERIALES Y REACTIVOS. También influyen sobre la composición y calidad de un vino el tratamiento del mosto. levaduras actuantes y los cuidados prestados al vino durante su maduración. extracto. De acuerdo con su parentesco químico y desde el punto de vista analítico. del grado de madurez de los racimos y del estado sanitario de los mismos. polisacáridos. tanino y pigmentos. las sustancias que componen el vino se clasifican en los siguientes grupos: alcoholes. El valor de la calidad de un vino depende de manera muy particular de su contenido de alcohol etílico (etanol). tipo fermentación. ácidos. 1 refrigerante 1 matraz erlenmeyer de 250 ml. terpenos y por lo común también algo de ácido carbónico y ácido sulfuroso. 1 probeta de 100 ml. Los compuestos no volátiles de los citados se reúnen en Química Enológica bajo la denominación de extracto. ésteres. azúcar. ácidos y sustancias del buqué. que constituye el 85 – 90 % del total del vino. hidratos de carbono. aldehídos. Todas estas sustancias están disueltas en agua. 1 tina para baño Maria 1 soporte universal 1 pinza de tres dedos 1 anillo metálico 1 tela de asbesto 1 mechero bunsen 1 parrilla de calentamiento 1 estufa para incubación 1 alcoholímetro 1 termómetro 1 bureta automática 1 pipeta de 10 ml. A demás contienen el vino pequeñas cantidades de pectina. 4 matraces erlenmeyer redondos de fondo plano de 500 ml. compuestos nitrogenados y sales minerales. La composición de un vino y sus características dependen de la clase de uva. Los griegos llamaron al sur de Italia “país del vino” (Oinotria). Los colonizadores griegos se encargaron de extender el cultivo de la vid a Italia y sur de Francia (Marsella). iii. Tapar los matraces con un tapón de algodón y con un caperucho de papel estraza. Se desinfecta la fruta. Una vez que el jugo esté bien homogenizado y se haya obtenido los °B. 1 baso de precipitado de 1000 ml 2 vasos de precipitado de 250 ml 1 baso de precipitado de 1000 ml 1 matraz volumétrico de 1000 ml 1 matraz volumétrico de 100 ml 3 matracez de 500 ml 1 licuadora 1 extractor de jugos Centrifuga Balanza analítica Etiquetas Gasas Algodón Papel estraza Mangueras látex Hielo Fenolftaleina NaOH 0. este se vacía 100 ml en un matraz volumétrico ( 1000 ml). Homogenizarlo y determinar los °Brix. Esto se realiza en 4 matraces de 500 ml. Esto se realiza en dos matraces. que debe dar un valor de 18°B. Determinar acidez del jugo. Cuando se tenga lista la pulpa. Licuar para obtener la pulpa (sin agregarle agua). se le agrega la cantidad de azúcar calculada y agua hasta aforar. Determinar azúcares reductores totales del jugo. Mondar y picar la fruta. Poner a hervirlos en la parrilla de calentamiento. 96 . verter 50 ml de jugo en cada matraz erlenmeyer de 500 ml. 7.5 g de levadura y en los otros 2 matraces se le agrega 1.5 g de levadura. Determinar la humedad de la pulpa.1 N Solución Buffer PH 4. Meter los matraces a la estufa que se encuentra a 28°C. Dejarlos de enfriar En 2 matraces se le agrega 0.1 embudo de filtración 1 cuchillo 1 campana de flujo laminar 3 matracez erlenmeyer de 125 ml. Azul de metileno Felhing A y B Sacarosa Na Cl TÉCNICA: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l) m) n) o) Se selecciona la materia prima (fruta). 10. Se determina el alcohol con el alcoholímetro. Agregarle carbón activado hasta que desaparezca el color del vino. Centrifugar.5g de levadura. en el otro extremo del refrigerante se coloca un vaso de precipitado para recolectar 50 ml del destilado (alcohol). A un extremo del refrigerante se coloca la parrilla para poner a hervir dicha solución. 97 . Y diferente cantidad de levadura.5g de levadura.      CONCENTRACIÓN DE ALCOHOL:         Colocar el refrigerante en el soporte universal. Filtrar el jugo en algodón o con papel estraza. Tapar el matraz con un tapón y colocar el termómetro dentro del matraz. que contiene 0. concentración de alcohol y la prueba de evaluación sensorial.5g de levadura.  Se realiza el mismo procedimiento para los siguientes matraces que contienen vino de diferentes hrs. Realizar determinación de pH. Cuando empiece a hervir. 2 “ “ a las 55 hrs. Conectar con el refrigerante de modo que no se escape el vapor cuando este empiece a hervir. Acidez. Agregarle 3 gotas de fenolftaleína y después titular con hidróxido de sodio hasta obtener un color rosa. 2 “ “ 35 hrs.p) q) r) s) t) u) v) 2 matraces salen a las 25 hrs.5g de levadura. que contiene 1. Se pone a hervir. DETERMINACIÓN DE ACIDEZ: Verter 20 ml de vino en un vaso de precipitado. que contiene 2. Se deja enfriar un poco y enseguida se filtra. 2 “ “ 45 hrs. Se realiza el mismo procedimiento para los demás matraces que contienen vino de diferentes horas y diferente cantidad de levadura. que contiene 1. Verter 50 mL de vino y 50 ml de agua en un matraz erlenmeyer (500ml). Ingredientes: 2 kgs. a 5°. Otro detalle es que se debe conservar en recipientes de vidrio oscuro o cerámica ya que se deteriora rápidamente con la luz.000 años a. elemento muy importante para obtener una buena cerveza. se filtra el líquido pasándolo a otro recipiente en donde se calentara hasta el punto de ebullición. Extracto de Malta líquido 1 oz. y dura una semana o dos.. para ello se humedece la cebada y se la deja una semana para que germine. en sí. El almidón de la malta se transforma en azúcares fermentados. a temperaturas más altas y el periodo de maduración –fermentación secundaria.PRACTICA 2 Cerveza Negra Clásica OBJETIVO: El alumno obtendrá una bebida denominada “Cerveza Negra Clásica” . que no pueden perder su cadena de frío. Las cervezas comerciales se pasteurizan para estabilizarlas. durante 4 a 5 semanas. se elabora a partir del malteado de varios cereales como el maíz y la avena. aunque generalmente se utiliza cebada. se la debe consumir en corto tiempo.C. La otra fermentación es en caliente. Para su producción se debe partir del malteado de la cebada que se transforma en malta. luego se la lleva a una fermentación secundaria o maduración a una temperatura de 1 a 2 grados. ya que se trata de un producto perecedero. se corta el proceso y se procede a secarla. INTRODUCCIÓN Vieja amiga del hombre. era ya conocida por egipcios y babilonios 4. antes de que hierba se le incorpora un poco de lúpulo que le dará ese sabor amargo característico y exquisito. Para la fermentación existen dos técnicas. Se la pasa a las cubas de fermentación en donde se baja la temperatura y se agrega una selección de levaduras. a partir de un sustrato de cebada inoculando con levaduras mediante un proceso de fermentación. El paso siguiente es el molido de la malta. si se quiere obtener cerveza negra se la debe tostar. el español Pizarro cuando conquista los Andes descubrió que los Incas la fabricaban a partir del maíz fermentado (chicha). De solución blanqueadora para esterilizar (One Step No-Rinse Cleaner) 1 tubo para embotellar 1 sifón 1 bottling bucket 1 grifo 98 . sobre todo cuando son destinadas a la exportación. Lúpulo Final 1 cucharadita de té Irish moss ¾ taza Priming Sugar 50 unidades y Tapas para botellas 1 cucharadita de Levadura Nottingham Ale Equipo: 1 cacerola de 10 litros aprox. cosa que no ocurre con las artesanales. al igual que el agua que debe ser de la mejor calidad y en lo posible de manantial natural y con poca dureza y acidez. Bittering Lúpulo 1 oz. 1 batidor 1 cuchara larga 1 espumadera 1 fermentador (5 galones) 1 hidrómetro 1 termómetro 1 embotelladora 1 Airlock (trampa de aire) 1paq.se realiza en pocos días. Bebida característica de los pueblos del norte europeo. o de modo natural. una es la que se realiza en frío. paso siguiente es el braceado que consiste en mezclar la malta con agua caliente hasta obtener una pasta espesa. debe ser neutra y con excelentes características. hidrate la levadura no más de 15 minutos en 4 a 6 onzas de agua a una temperatura de 90 ºF. revuelva. En 12 a 72 horas verá burbujas en la trampa de aire. preferentemente 80/85 ºF. Mezcle bien y agregue agua hasta alcanzar la marca de los cinco galones y la temperatura sea de 70 ºF. Almacene las botellas a temperatura ambiente en un lugar oscuro por al menos 10 días. De 3 a 7 días después las burbujas comenzarán a desaparecer. Nota: el extracto de malta se mezclará más fácilmente si la deja reposar en agua caliente por 10 minutos. Agregue el bittering lúpulo directamente en la cacerola. Luego. Disfrútela! 99 . Usando el hidrómetro. Cuando ésta hierva. La cerveza estará lista para consumir. Utilice el hidrómetro para chequear la gravedad específica. Final 1. El priming sugar proveerá en la segunda fermentación la carbonatación. La gravedad final es usualmente un 25 % mayor que la inicial. Enfríe y vuelque el azúcar en el bottling bucket.1 colador Procedimiento: 50 botellas de 250 cm3 Cheque los ingredientes y equipamiento para asegurarse de tener todo antes de comenzar. Limpie y esterilice las botellas con la solución blanqueadora y cúbralas con un plástico para evitar la contaminación aérea. Ponga al fuego nuevamente hasta que alcance el hervor. mida la gravedad específica. usando una espumadera remueva el lúpulo de la superficie y deséchelo. introduzca en la boca del fermentador la trampa de aire esterilizada y llene esta misma con agua hasta alcanzar la marca intermedia. Saque la cacerola del fuego. Sitúe el fermentador en un lugar con una temperatura ideal de 68 a 72 ºF y fuera del alcance de la luz solar. Finalmente. Introduzca la cacerola en una pileta de agua fría y recambie el agua hasta que el mosto alcance una temperatura por debajo de los 100 ºF. sáquela e introduzca los dos paquetes de extracto de malta y bata vigorosamente. Utilice barbijo y guantes de goma para mantener las condiciones de asepsia. Ponga 2 a 2 ½ galones de agua en una cacerola y lleve al fuego. Por ejemplo: Inicial 1. En una taza esterilizada. No utilice botellas a rosca. el porcentaje de azúcar y el de alcohol y vuelque la información obtenida en la bitácora. transfiera la cerveza del primer fermentador al bottling bucket. Use botellas retornables únicamente. ¡NO SALPIQUE! Esterilice las tapas. Agregue al mosto el lúpulo final junto con el Irish moss y deje hervir por 15 minutos más. Embotelle la cerveza dejando 1 cm. Si obtiene la misma lectura en los siguientes 3 días. Caliente 1 taza de agua en una cacerola y disuelva en ella ¾ taza de priming sugar. la cerveza estará lista para embotellar. Esterilice TODOS los instrumentos y el lugar de trabajo. Deje esta mezcla (mosto) hierva por 45 minutos batiendo ocasionalmente.011. En el fermentador esterilizado ponga 2 galones de agua a 55/60 ºF y agregue el mosto enfriado. Eso indicará que el proceso de fermentación ya ha comenzado y la levadura está comiendo el azúcar para producir alcohol y dióxido de carbono. de espacio entre la tapa y el líquido. agréguelo al mosto. Utilizando un sifón esterilizado.044 . el crecimiento se lleva a cabo por un proceso que se conoce como fisión binaria. En el crecimiento bacteriano se involucran aproximadamente 2000 reacciones químicas como son: Reacciones de transformación de energía. INTRODUCCIÓN. dando por resultado el aumento en el numero de células (crecimiento poblacional). El producto de la división celular genera el ciclo celular que en bacterias puede ser muy sencillo como el de Escherichia coli (fig. Los tiempos de generación varían entre los diferentes microorganismos y dependen del medio y condiciones de cultivo o hábitat en el que se encuentran (tabla1). Utilizar algunos métodos para evaluar el crecimiento de los microorganismos. en la mayoría de los microorganismos. El crecimiento celular se define como un aumento ordenado de la cantidad de los constituyentes y las estructuras celulares. En la mayoría de las bacterias. En general cuando se habla de crecimiento en bacterias se refiere a crecimiento poblacional. Es importante no confundir este concepto con el de crecimiento individual que implica solamente el aumento de tamaño. Este crecimiento lleva a un incremento en el tamaño y peso de las células lo que.PRÁCTICA No. DNA y proteínas. 100 . volumen y diferenciación dentro de un mismo individuo. El tiempo requerido para que se lleve a cabo la fisión binaria se conoce como tiempo de generación que es el intervalo necesario para que se formen dos células a partir de una. durante el cual todos los componentes estructurales de la célula se duplican. 3 CURVAS DE CRECIMIENTO MICROBIANO OBJETIVO. conduce a la división celular. Reacciones de polimerización. Biosíntesis de moléculas pequeñas. como la síntesis de RNA. 1). Biosíntesis de cofactores y coenzimas. Esta gráfica se puede utilizar para calcular el tiempo de generación de una bacteria determinada (en el ejemplo es de 2 horas). 101 .Las poblaciones microbianas muestran un patrón de crecimiento característico donde el número de células se duplica por unidad de tiempo. al que se llama “Crecimiento exponencial”. 2). obteniéndose una línea recta (fig. Experimentalmente esto se puede observar mejor si se hace una gráfica del número de células a diferentes tiempos. las condiciones del medio y del estado de desarrollo de la población microbiana.Los datos presentados en la figura anterior reflejan sólo una parte del ciclo de crecimiento de una población bacteriana. Aunque la fase exponencial no se puede mantener por mucho tiempo en un sistema o cultivo cerrado. si tomamos un inóculo de un cultivo bacteriano que esté creciendo activamente y lo ponemos en un recipiente con un medio de cultivo igual y lo incubamos en las mismas condiciones ambientales. pero se tiene que controlar muy bien la velocidad de dilución ya que si esta última es muy alta. La velocidad de este intercambio de nutrientes se expresa como la velocidad de dilución. El turbidostato posee una fotocelda que mide la absorbancia o la turbidez del crecimiento microbiano dentro del reservorio. Mientras menor sea la pendiente de esta fase. es decir la velocidad de crecimiento se incrementa. si es posible mantenerla indefinidamente en un sistema de cultivo continuo diseñado para proveer nutrientes frescos y eliminar continuamente los desechos metabólicos del cultivo. el tiempo de generación del microorganismo disminuye. todos los constituyentes bioquímicos se están sintetizando más o menos a la misma velocidad se conoce como crecimiento balanceado. por ejemplo. La velocidad del crecimiento exponencial depende de las características genéticas del microorganismo. la cual relaciona la velocidad del flujo del medio fresco con el volumen total del cultivo microbiano. aunque no se presente un incremento en el tamaño y en la actividad celular. la velocidad de crecimiento se mantiene constante durante esta fase. Debido a que durante el crecimiento exponencial. la fase lag se presenta. si tomamos un inóculo de un cultivo “viejo” al ponerlo en otro matraz con el mismo medio. provocando con esto un aumento en la síntesis de macromoléculas. mayor será el tiempo de generación. la velocidad del crecimiento está determinada por la velocidad a la cual se está adicionando el medio fresco al cultivo microbiano. la velocidad de flujo del medio fresco hacia el cultivo microbiano se regula automáticamente y de esta forma se mantiene una determinada turbidez o densidad celular. debido a que las células necesitan de un determinado tiempo para inducir y volver a sintetizar los constituyentes que se requieren para su crecimiento. Existen dos tipos principales de cultivo continuo: el quimiostato y el turbidostato. El medio de cultivo de un quimiostato generalmente posee un nutriente esencial (como un aminoácido) en cantidades limitadas y debido a esto. cuando la velocidad de dilución aumenta. Esta diferencia en la síntesis de macromoléculas durante el periodo inicial de cambio o fase lag se conoce como crecimiento desbalanceado. En primer lugar aumenta el RNA y poco tiempo después la síntesis del DNA y de proteínas. Aquí se producen los llamados metabolitos primarios (por ejemplo. En cualquier caso. Así. la fase lag puede ser muy corta o no presentarse. En el quimiostato. se va adicionando medio fresco al cultivo microbiano a la mismo velocidad que se va eliminando parte del medio que contiene microorganismos. La curva completa de crecimiento de cualquier población bacteriana (fig. aminoácidos). la cual se puede dividir en las siguientes fases: a) Fase Lag o de adaptación: la cual puede ser corta o larga dependiendo de el medio del que proviene la cepa. de las condiciones y medio de cultivo. En esta fase. El medio de cultivo de un turbidostato no posee 102 . Por el contrario. así. los microorganismos pueden ser completamente eliminados del cultivo donde están creciendo (cuando la velocidad de crecimiento). Así. b) Fase Exponencial: En esta etapa las células se duplican en número y en masa cada vez que transcurre un cierto tiempo. 2). el microbiólogo obtendrá el cultivo de interés durante la fase estacionaria. c) Fase Estacionaria: Esta etapa se presenta en un sistema cerrado y es debida principalmente a que un nutriente esencial del medio de cultivo se terminó o a que un producto de desecho del microorganismo en crecimiento es inhibitorio para él mismo. Generalmente la muerte de una población microbiana ocurre en forma logarítmica. Existen muchas formas de aplicar los conocimientos adquiridos acerca de una curva de crecimiento en las diferentes áreas de la Microbiología. ya que esto contribuye a la investigación básica 103 . así por ejemplo. ya que es en ésta donde la masa celular llega a su máximo nivel. Cuando existen dos fuentes de carbono en concentración limitantes pueden desarrollarse dos fases exponenciales y dos estacionarias dando forma a una curva de crecimiento diaúxico (fig. Por otro lado. el microbiólogo clínico determinará la reacción de Gram de los cultivos que se encuentren en la fase exponencial de crecimiento ya que se sabe que durante la fase estacionaria la pared celular puede no sintetizarse en forma óptica dando variabilidad a esta técnica de tinción. Es muy importante para un microbiólogo conocer y estudiar el crecimiento microbiano durante la fase exponencial. la muerte se acompaña de destrucción o lisis celular con la subsecuente disminución en la turbidez del cultivo o en la cuenta microscópica directa. 3) d) Fase de Muerte: En esta fase la cuenta total de microorganismos puede permanecer constante. el microbiólogo industrial involucrado en la producción de alcohol intentará disminuir el tiempo de la fase lag e incrementar el de la fase exponencial de su cultivo y de esta manera obtener una producción máxima de alcohol en un tiempo mínimo. En algunos casos. En las bacterias esporuladas. pigmentos. En esta fase el número de microorganismos se mantiene más o menos constante en un estado al que se conoce como crecimiento críptico. Al contrario. en la producción de levadura para alimento. Al mismo tiempo. También se puede producir porque la población microbiana no puede seguir creciendo debido a que en el medio ya no existe espacio físico para que esto ocurra. las esporas se producen precisamente en esta fase de desarrollo.ningún nutriente limitante y mientras que el quimiostato es más efectivo a velocidades de dilución bajas. pero la cuenta viable disminuye. el turbidostato trabaja mejor a velocidades de dilución altas. medida por cuenta directa al microscopio o absorbancia. se producen cierto metabolitos celulares llamados metabolitos secundarios como los antibióticos. substituimos el valor del log de 2: N = logNf-logNo 0.23 ----. Para determinar el valor de “n” se transforma la ecuación anterior a logaritmos con base 10. Por otro lado.24 … 2n (1) donde “n” representa el número de generaciones. la población total será de dos células después de transcurridos los primeros 20 minutos.301 (6) (4) (5) Así. Debido a que la población se está duplicando cada vez que las células se dividen.en fisiología y ecología microbianas y a la solución de varios problemas que se presentan en el área de la microbiología industrial. cuando un medio de cultivo se inócula con una sola célula que se divide cada 20 minutos. la población total o final “Nf” después de “n” generaciones será: Nf=1 x 2n (2) Si la población original o inicial no es una sino cientos o miles de células. tenemos que: N= t T (8) (7) 104 . De esta forma. expresamos la población final como: Nf = No x 2n (3) Donde “No” representa el tamaño de la población original al tiempo cero. obteniéndose: Log Nf = log No + n log 2 Si de aquí despejamos “n” n = logNf-logNo Log2 Para simplificar la ecuación. empezando con una célula. conociendo la población inicial “No” y la población final “Nf”. Así.22 ----. se puede calcular el número de generaciones “n” que se han producido después de un tiempo de incubación “t”. de cuatro células después de 40 minutos y así sucesivamente. podemos expresar con base de 2 el crecimiento exponencial de la siguiente forma: 21 ----. el tiempo de generación o duplicación “T” de una población microbiana es igual a tiempo de incubación “t” dividido entre el número de generaciones “n”: T= t n Despejando “n”. Considerando que la magnitud de “dN” depende del tamaño de “No” a un “dt” constante. “Nf” y “No” tienen los significados establecidos anteriormente. la velocidad del cambio celular o más comúnmente conocida como la velocidad de crecimiento de la población será directamente proporcional al tamaño de la población inicial. la ecuación (9) se modifica y tenemos que: t-L = T log Nf – logNo T x 0.Substituyendo la ecuación (8) en la (6): t T = Log Nf. “T”.3010 (10) Donde “L” es el tiempo de duración de la fase lag y “t”. dividiéndose y aumentando el tamaño de la población en “dN”. en estos casos. si consideramos una población inicial “No” a un tiempo t=0. el cual toma como base que dentro de una población heterogénea (población donde existe una mezcla de células que se encuentran en un estadio diferente del ciclo celular) una pequeña fracción de esta población está dividiéndose en un tiempo dado y está contribuyendo con esto a un aumento infinitesimal en el tamaño de la población.3010 (9) En algunos casos se requiere conocer el comportamiento de una población microbiana dentro de una curva de crecimiento que presenta una determinada fase lag. una pequeña fracción de los organismos presentes en “No” completará su ciclo celular. Por lo tanto. Otra de las formas matemáticas de considerar el crecimiento exponencial es mediante el uso del cálculo diferencial. Lo anterior lo podemos expresar como: dN αNo dt substituyendo la proporcionalidad por una constante: dN = µNo dt donde µ es una constante de proporcionalidad conocida como la velocidad específica de crecimiento y cuyas unidades son: t -1 o bien.log No Tx0. entonces después de un intervalo pequeño de tiempo “dt”. h –1 o 1 h (12) (11) 105 . con estas dos ecuaciones (14 y 15) podemos calcular las variables que se mencionaron en párrafos anteriores. Por lo que si integramos la ecuación (12). obtenemos: dN = µNo dt Nt = Noe µt (13) (14) Si transformamos la ecuación anterior con logaritmos naturales: In Nt = In No + µt En este modelo. Ahora bien. con este tipo de planteamiento matemático podemos calcular tanto la velocidad específica de crecimiento como el tiempo de generación de un microorganismo determinado. es la medida del número de individuos nuevos producido por un número dado de individuos ya existentes en un tiempo fijo de crecimiento. El crecimiento poblacional puede obedecer a un modelo exponencial sólo bajo circunstancias especiales (de laboratorio generalmente) y por periodos cortos. pues ninguna especie exhibe en realidad un patrón de incremento indefinido debido a que algún factor limita su crecimiento.dichas unidades se obtienen si despejamos “µ” de la ecuación (12): g µ = dN 1 dt No = l h 1 g = 1 = h h -1 “µ” tiene un significado biológico muy preciso. el tiempo en que se duplica la población será: t= 1n2 µ Por lo tanto. (15) 106 . conforme aumenta la cantidad de células en un medio dado. Si efectuamos una modificación a la ecuación (17). la población se mantiene estable y el crecimiento efectivo es nulo. la tasa de incremento dN/dt disminuye gradualmente hasta que alcanza un valor de cero. indicando que cuando N=K. 107 . 5). haciendo que cada célula que se agregue a la población produzca una reducción en la velocidad de crecimiento.En general. obtenemos: N = µ (1 – N) = µ . lo cual expresa se expresa de la siguiente manera: dN1 = µ (1 – N ) dt N K N Conforme “N” aumenta. una pendiente negativa igual a µ y que corta al eje de las abscisas cuando N = K (y cuando dN = 0 (ver Fig. y. tiende al valor de “K”. 4b. el número de individuos. pero en el modelo logístico ésta va disminuyendo a medida que “N”. la razón K se aproxima cada vez más a la unidad y el término entre paréntesis finalmente llega a hacerse igual a cero. dN = C dt dN La disminución en la tasa de crecimiento dt se logra mediante una retroalimentación negativa de la densidad. la letra “K” se conoce como la capacidad portadora del medio y representa la densidad de población máxima que de manera estable puede soportar un ambiente dado y en la que por definición µ = 0.µ (N) d Ndt K K (18) (17) Esta expresión representa la ecuación de una recta con una ordenada al origen igual a “µ”. en donde la densidad de la población llega a un máximo. dicho mecanismo retroalimentador queda manifiesto mediante el término 1-N K En el caso del crecimiento exponencial la velocidad específica de crecimiento se mantiene constante. que en general puede ser descrita adecuadamente por la ecuación logística de crecimiento de Verhulst-Pearl y que se expresa de la siguiente forma: dN = µN (K-N) = µN(1 – N) k k (16) En esta ecuación. esta mediante una curva como la que se muestra en la Fig. también lo hará dN hasta que se alcanza un incremento máximo cuando el tamaño de la dt población es igual a k . Así conforme “N” aumenta.En el modelo logístico del crecimiento existen dos densidades en las que dN=0 dt . es decir. cuando “N” tiende al valor de “K”. que es donde se presenta el punto de inflexión de la curva de crecimiento (fig. la cual representa la gráfica típica de la expresión diferencial de la ecuación Verhulst-Pearl. dN empieza a dt disminuir asintóticamente hasta que en N = K alcanza un valor de cero y en donde no hay un crecimiento efectivo. para el ajuste de datos experimentales se emplea la forma integrada de la ecuación (16). una que corresponde a los inicios del desarrollo cuando “N” es muy pequeña y representa una población crítica por debajo de la cual la población no se desarrollará y la otra corresponde a la densidad máxima en la que semantiene una población estable. Si se construye una gráfica de dN con respecto al tiempo se obtiene una curva en forma de campana como dt la mostrada en la Fig. manteniéndose un número estable de organismos. 2). A densidades mayores. las células muertas se substituyen por las que se están dividiendo. sin embargo . 2. sino de reposición de células. que se expresa de la siguiente manera: Nt = K (1+e a-µf (19) ) 108 . “K”. la cual se define como: a= Iv (K-No) No En la que “No” es la población inicial. . La gráfica descrita por la ecuación (19) es una curva sigmoidal como la mostrada en la Fig.en donde Nt es el tamaño de la población al tiempo “t”. “µ” y “t” tienen los significados ya mencionados y “a” es una constante surgida de la integración de (16).6ª 109 . por lo tanto.µt (20) N Que de acuerdo al modelo de crecimiento logístico representa la ecuación de una recta que tiene una pendiente negativa (fig. Por otro lado. 110 . efectuar una regresión lineal de 1 n K-N N Contra “t” mediante el método de los mínimos cuadrados. ya sean directos o indirectos. B) La medición del consumo de la fuente de carbono del medio de cultivo. Por lo tanto. Para determinar el crecimiento bacteriano se pueden utilizar diferentes métodos. Este crecimiento se puede ver al microscopio de luz con un hongo de crecimiento “rápido” como Neurospora crassa el cual crece a una velocidad de 40 µm/min. Esto último se realiza con la ayuda de un fotocolorímetro con un filtro rojo o azul o un espectrofotómetro y la lectura se expresa en unidades de absorbancia. 5).Para el cálculo de las constantes de la ecuación (19). Entre los tres principales métodos directos se encuentran: A) La cuenta directa al microscopio: donde se utiliza la cámara de PetroffHausser y se cuentan directamente las bacterias presente en una muestra dada. para que el ápice de la hifa crezca tiene que utilizar el material citoplásmico que viene de atrás. a 25°C. Para efectuar el cálculo de la pendiente µ y de la ordenada al origen “a” se tiene que utilizar la ecuación (20) y se requiere de una estimación inicial de “K” que junto con las observaciones de “N” a los correspondientes “ts” obtenidos en el desarrollo de la población nos permite. Dentro de los métodos indirectos. a su vez. como las proteínas o el ATP. se sabe que el ápice hifal también está rodeado por la pared celular. formando así un conjunto de hifas llamado micelio. El crecimiento de los hongos se lleva a cabo en los ápices de las hifas por lo que se le conoce como crecimiento apical. expresándose el resultado como el número de bacterias o unidades formadoras de colonias por mililitro (UFC/ml) según sea el caso. C) La medición en el cambio de algunas variables fisicoquímicas como el pH. posteriormente esta cuenta se multiplica por un factor para finalmente determinar el número de bacterias/ml. podemos mencionar: A) La medición de algún componente celular. emite un filamento o hifa que se alarga y ramifica rápidamente a medida que va creciendo. B) La cuenta viable: en la cual se realizan diluciones de la muestra original y una alícuota de éstas se siembra en el medio de cultivo adecuado. trabajando con datos experimentales. Para organismos unicelulares la absorbancia es proporcional al número de células. permitiendo de esta forma medir el grado de turbidez del cultivo. CRECIMIENTO DE HONGOS Cuando una espora germina. También se ha visto un movimiento neto del citoplasma hacia el ápice de la hifa. ésta se transforma para obtener: 1v (K-N) = a . aunque ésta es más delgada y más “plástica” que la que se Presenta en el resto de la hifa. en el crecimiento de la hifa deben intervenir tanto una degradación como una síntesis de pared celular de una manera balanceada. C) La medición de la turbidez: la cual puede efectuarse debido a que las bacterias absorben y desvían cierta cantidad de luz. pero se ha sugerido que puede ser: a) por un gradiente electrogénico a través de la hifa.Se han observado los diferentes estadios de desarrollo de las colonias fúngicas jóvenes y se encontró que la unidad de crecimiento hifal “G” se puede expresar de la forma siguiente: G= Longitud total del micelio Número de ápices hifales 111 . es decir. 6 se observa una representación hipotética de lo que sucede con las vesículas en la pared celular del ápice hifal. quizá respondiendo al gradiente de nutrientes del medio de cultivo o a la presencia de inhibidores producidos por la hifa ya existente (fig. 3. También se ha observado que cuando la espora germina existe una fase inicial de “hinchazón” donde aumenta de tamaño debido a la entrada de agua y que.. 4. dicha espora tiene que sintetizar pared celular nueva de una manera más o menos uniforme. la germinación de la espora involucra una fase inicial donde la pared celular se sintetiza de forma no polar u homogénea en la superficie de la espora seguida de una síntesis polar en el ápice de tubo germinativo. No se sabe cual es el mecanismo del movimiento de estas vesículas hacia el ápice. 2.. Las ramificaciones hifales van apareciendo sólo un poco atrás de los ápices. crecen hacia direcciones opuestas.Las ramificaciones divergen unas de otras.La densidad de una colonia fúngica o el número de ramificaciones que forma está directamente relacionada con la cantidad de nutrientes en el medio. por lo tanto. En la Fig. b) por un flujo electroosmótico de agua hacia el ápice. 8).Hace tiempo se observaron en los ápices hifales ciertas vesículas que aparecían cuando la hifa estaba creciendo y desaparecían cuando dejaba de crecer. Posteriormente la “hifa joven” llamada tubo germinativo emerge de la espora y es en el ápice de esta estructura donde la síntesis de pared celular empieza a ocurrir.. o c) por un sistema de microtúbulos o microfilamentos..Se sabe que los hongos muestran un crecimiento con dominancia apical aunque no se conoce el control de dicha dominancia. 7) En otras palabras. Dichas vesículas no se han caracterizado completamente pero presentan varios precursores para la biosíntesis de pared celular y algunas enzimas murolíticas. ¿Cuál es el mecanismo de ramificación de las hifas una vez que la primera de ellas ha germinado y ha formado el tubo germinativo? 1. (fig. Cuenta viable del inóculo bacteriano original.Después de fluctuaciones que se presentan al comienzo del crecimiento.Cuenta de bacterias por el método nefelométrico.Determinación de la relación de la turbidez como unidades KlettSummerson (U. Aspergillis sp. I.. 112 .Extender con la varilla de vidrio previamente esterilizada. Fusarium sp... Coli en un tubo para fotocolorímetro Klett-Summerson y medir su turbidez. como son la determinación del crecimiento radial. Incubar el matraz en un baño de 37°C. II. Penicillium sp. METODOLOGÍA. 6. Al mismo tiempo.. ni con material estéril.. MATERIALES Y EQUIPO... como sigue: Velocidad de crecimiento radial = µW El crecimiento de los hongos filamentos se puede poner de manifiesto por varios métodos. III.5 ml del cultivo original de E. 2. 3.Inocular un matraz nefelométrico que contenga 25 ml de un cultivo de 12 horas de E..5 ml de agua destilada estéril.Incubar a 37°C durante 24-48 horas.. del crecimiento longitudinal. Esta determinación no es necesario realizarla en condiciones de esterilidad. El cero del fotocolorímetro se ajusta con medio E sin inocular. REACTIVOS.) y la concentración bacteriana. 1. Tubos de ensaye de 16 x 150 c0n 4. para Geotrichum es de 160 µm y para Neurospora es de 120 µm.. Rhizopus sp.Homogeneizar el inóculo en el medio y medir la turbidez del cultivo en fotocolorímetro Klett-Summerson (tiempo cero).. Coli. por ejemplo. 5.Colocar o. se puede calcular la velocidad específica de crecimiento “µ” se relaciona con la velocidad de crecimiento radial y el diámetro de la colonia “W”.. manteniendo el cultivo a 37°C. 3..Agregar al primer tubo 0. el valor de “G” se mantiene constante conforme la colonia se desarrolla. 1. 4.Realizar lecturas como en el punto 2 cada 0.Efectuar diluciones decimales hasta 10-10.5 ml de agua destilada estéril Cajas de Petri con gelosa nutritiva Pipetas estériles de 1 y 10 ml Tubos de Ryan con gelosa Sabouraud Cajas de Petri con gelosa Sabouraud Matraces nefelométricos con 25 ml de medio E +0.. del peso seco y del peso húmedo.Marcar del 1 al 10 dos series de 10 tubos que contienen 4.10 en la superficie de 5 placas de gelosa nutritiva marcadas previamente con la dilución correspondiente (hacer lo anterior por duplicado).5 horas durante 7 horas.25% de glucosa Tubos para fotocolorímetro Klett-Summerson Probeta de 200 ml limpia Matraces Erlenmeyer de 125 y 500 ml.5 ml del cultivo joven (12h) de E... Coli.1 ml de las diluciones 10-6 a 10.Colocar 4.K. 2. Cepas: Escherichia coli. 1. siendo dicho valor característico para cada hongo. 0 7.0 1.5 13.5 63.5 medio E (ml) 1. Determinar la turbidez en el fotocolorímetro a cada una de las diluciones.2.5 7.0 13.K.5 25..0 3.5 6.0 1.0 150.0 Medir U.5 38.Realizar el siguiente esquema de diluciones al cultivo anterior.5 5.0 5.0 25.0 2.5 10.5 18.0 1. “ * * “ “ “ “ “ “ “ 113 . Diluir (ml) 4. utilizando medio E como diluyente.5 8. 72 y 96 horas de incubación. 2. Dilución UFC/0..IV.5 1 1. 48.Con base en los datos de la tabla anterior.5 6 6. 48. ¿cuál es el número de bacterias 114 .1 ml UFC/ml 3. 1.Sembrar en un extremo del tubo de Ryan con gelosa Sabouraud una porción del crecimiento de la cepa del hongo proporcionada. como se indica en la siguiente tabla...5 3 3..5 7 Unidades Klett 2. 1. 2.5 2 2.Crecimiento longitudinal de hongos. 72 y 96 horas de incubación. 1..Tabular los resultados de la curva de crecimiento por el método nefelómetrico. PRECAUCION: Mover lo menos posible los tubos de Ryan y las cajas de Petri una vez inoculadas para evitar la dispersión de las esporas.Sembrar por punto el centro de una caja de Petri con gelosa Sabouraud con una porción del crecimiento de la cepa del hongo proporcionada..Medir el diámetro en mm de la colonia a las 24.5 4 4. Incubar a 28°C. Coli..Escribir en la tabla siguiente.5 5 5. Incubar a 28°C. el número de colonias encontradas en cada una de las diluciones que efectuó del cultivo original de E.. Tiempo (horas) 0 0. Crecimiento radial de hongos. INFORME.Medir la longitud del crecimiento en mm a las 24. V. Hacer una gráfica con los resultados de la tabla anterior./ml del cultivo original de E..5 3 3.Con base en todos los datos obtenidos en esta práctica.5 7 Unidades Klett-Summerson Bacterias/ml 7.5 1 1.5 5 5. 4.K.5 4 4...Hacer la gráfica en papel milimétrico o en computadora con los resultados de la tabla anterior. Coli y cuál su tiempo de 115 . Interpolar en la gráfica anterior cada uno de los valores de U. 8. 9.Efectuar con los datos obtenidos en esta práctica..22 b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) 5. obtenidos en el punto 1 de esta sección y tabularlos de la siguiente forma: Tiempo (horas) 0 0.5 6 6.5 2 2. una regresión lineal por el método de los mínimos cuadrados. Coli.. tabule las unidades Klett que corresponden a cada una de las diluciones efectuadas y calcule la Concentración de bacterias en cada dilución de la muestra original de E. colocando en el eje de las abscisas el tiempo de incubación y en el de las ordenadas el número de bacterias/ml. diga usted cuál fue la densidad máxima de población que se alcanzó (“K”) y calcule cuál fue la velocidad específica de crecimiento (“µ”) para E. Dilución Unidades Klett Bacterias/ml a) 1:1. Coli.De acuerdo con el punto III de la sección de Métodos. Rev. Sabiendo que el tiempo de generación es de 20 min.1 ml del matraz y lo inocula en medio de cultivo con manitol. 47:855-874. Blackwell Scientific Pub. P 260 p. R. el cual presenta un tiempo de generación de 30 min. 10.Tabular los resultados del crecimiento lineal y radial de los hongos.. dibuje la curva de crecimiento de dicha bacteria cuando: a) las células se incuban a 35°C durante 5 horas. Tiempo (días) Radial Lineal 0 1 2 3 4 Cepa 11. Microbiol. 2. incuba durante 4 horas. En este medio se presentó una fase lag de 20 min.. b) después de 5 horas. toma 0. 1. 47: 199-230 Hutchinson. 1974. 1978. Ed. Statistics for biologists.W. Cambridge University Press. 2nd. Pp 42-56 Donachie. Ann.C. London.. la temperatura se cambia a 20°C durante 2 horas. Calcule usted el tiempo de generación para este microorganismo en el medio con manitol. Rev. 1978. resuelva el siguiente problema: usted inoculó 106 células de E.E. A. P 385. Ecology: the experimental analysis of distribution and 116 . obteniendo al cabo de este tiempo 2. The stationary phase of the bacterial life cycle. Krebs.4 X 107 bacterias/ml.. The cell cycle of Escherichia coli. a 35°C. Calcule el número de bacterias. Microbiol.J. J. REFERENCIAS. c) después de 5 horas a 35°C la temperatura se cambia a 5°C durante 2 horas. Campbell. R.Hacer una gráfica con los resultados de la tabla anterior. colocando el tiempo de incubación en el eje de las abscisas y el crecimiento en centímetros en el de las ordenadas. Deacon. 1993. Coli.generación. 2nd Ed. An introduction to population ecology. Coli en 25 ml de medio de cultivo adicionado de glucosa. Ann. W:D: 1993.Si tenemos un cultivo que contiene 100 células de E. 1984.. como se indica en la siguiente tabla. Yale University Pree. Siegele y A: Tormo. al término de las cuales se regresa a 35°C durante 5 horas más. Kolter. C. D.De acuerdo con el modelo de crecimiento exponencial. G. CUESTIONARIO. Introduction to modern mycology. incubó su matraz durante 4 horas. Tesis profesional. An introduction to quantitative ecology. México. P 678. Martínez Jerónimo. 1974. Crecimiento poblacional. 117 . P. En: Comparación De curvas de crecimiento poblacional de Ankistrodesmus falcatus (Chlorellales. Ltd. Aspectos ecológicos y de nutrición mineral en el cultivos de algas microscópicas. Harper and Row. R. 2nd. Ed. D.F. Poole.Abundance. Graw Hill Kogakusha. Pub. Chlorolleceae) obtenidas al utilizar diferentes medios de cultivo. F:F: 1983. IPN. Escuela Nacional de Ciencias Biológicas.W. Mc. 532. 4 FERMENTACIÓN ACÉTICA EN UN REACTOR DE LECHO FIJO. Aunque hace miles de años que se conoce el vinagre. La nomenclatura y clasificación vigente es la adoptada en el Manual de Bergey. Hansen demostró que eran más de una las especies de bacterias capaces de producir la acidez de la cerveza. mientras que Brown describía una cuarta especie. de tal manera que se amplíen los criterios de aplicación de la Ingeniería Bioquímica. Aisló y dio nombre a Bacterium aceti. cálculo de oxigeno necesario para la oxidación alcohólica. pero Pasteur creía que esta fermentación era ocasionada por una sola especie de bacteria. Peerson había designado con el nombre de Mycoderma a la película que se forma sobre los líquidos en los cuales tiene lugar una fermentación acética. la oxidación del etanol a ácido acético. es decir. lo reclasificó y describió varias especies más.PRÁCTICA No. bacterias CH3CH20H + 02 CH3COOH + H20 acéticas El vinagre es el condimento hecho a partir de sustancias azucaradas o feculentas por fermentación alcohólica seguida de fermentación acética cuyo producto final no debe contener menos de 4 g de ácido acético por cada 100ml de solución a 20 grados centígrados. OBJETIVOS. Hemberg estudió el grupo. Quince años antes. Hacia el año 1879. cálculo de rendimientos de alcohol-vinagre. confirmó la opinión de Kútzing y demostró la naturaleza fisiológica de la fermentación acética. determinación del intervalo de temperatura óptima de producción y obtención de vinagre al 4%. y a Bacterium pasteurianum. De ellas la mejor conocida y más antigua es la de producción de ácido acético o vinagre. INTRODUCCIÓN. cuando Kútzing dio a conocer que la conversión del etanol en ácido acético era llevada a cabo por microorganismos vivos. En 1878. Producir vinagre de vino por un método industrial a escala de laboratorio como es el caso del biorreactor con células inmovilizadas del tipo Frings determinando los parámetros de proceso: cálculo de las mezclas vinagre-hidroalcohólicas para la alimentación del biorreactor. Pasteur (1868). De acuerdo con lo anterior el proceso general quedaría descrito por: levaduras C6H 12O6 + O2 CH3CH2OH + CO2 Bacterias acéticas CH3CH2OH + O2 CH3COOH + H2o 118 . Desde el punto de vista industrial las m s importantes son las desasimilaciones aerobias que comprenden el catabolismo oxidante de azúcares y alcoholes. Mycoderma aceti. Más tarde aisló Bacterium kutzingianum. no se determinó la naturaleza microbiológica de su producción hasta hace poco m s de 160 años. Actividades bioquímicas tic Acetobacter. Las actividades bioquímicas de Acetobacter consisten principalmente en procesos catabólicos aerobios y anaerobios y en la síntesis de polisacáridos. las concentraciones del 119 . la clarificación. La nomenclatura y clasificación vigente es la adoptada en el Manual de Bergey. En 1878. la temperatura de fermentación. la naturaleza del medio de fermentación. De acuerdo con lo anterior el proceso general quedaría descrito por: levaduras C6H 12O6 + O2 CH3CH2OH + CO2 Bacterias acéticas CH3CH2OH + O2 CH3COOH + H2o Requisitos generales de la fabricación: En la moderna fabricación de vinagre hay que considerar varios factores: la selección de microorganismo. la naturaleza de la materia prima.Requisitos generales de la fabricación: En la moderna fabricación de vinagre hay que considerar varios factores: la selección de microorganismo. la cantidad de oxígeno suministrada. Hemberg estudió el grupo. Pasteur (1868). recipientes y materiales que se ponen en contacto con el vinagre durante el proceso de fabricación. y a Bacterium pasteurianum. mientras que Brown describía una cuarta especie. la naturaleza de la materia prima. la maduración y conservación. Actividades bioquímicas tic Acetobacter. Mycoderma aceti. Peerson había designado con el nombre de Mycoderma a la película que se forma sobre los líquidos en los cuales tiene lugar una fermentación acética. Quince años antes. Aunque hace miles de años que se conoce el vinagre. bacterias CH3CH20H + 02 CH3COOH + H20 acéticas El vinagre es el condimento hecho a partir de sustancias azucaradas o feculentas por fermentación alcohólica seguida de fermentación acética cuyo producto final no debe contener menos de 4 g de ácido acético por cada 100ml de solución a 20 grados centígrados. Más tarde aisló Bacterium kutzingianum. pero Pasteur creía que esta fermentación era ocasionada por una sola especie de bacteria. no se determinó la naturaleza microbiológica de su producción hasta hace poco m s de 160 años. Desde el punto de vista industrial las m s importantes son las desasimilaciones aerobias que comprenden el catabolismo oxidante de azúcares y alcoholes. Aisló y dio nombre a Bacterium aceti. De ellas la mejor conocida y más antigua es la de producción de ácido acético o vinagre. Las actividades bioquímicas de Acetobacter consisten principalmente en procesos catabólicos aerobios y anaerobios y en la síntesis de polisacáridos. la oxidación del etanol a ácido acético. METODOLOGÍA. lo reclasificó y describió varias especies más. cuando Kútzing dio a conocer que la conversión del etanol en ácido acético era llevada a cabo por microorganismos vivos. es decir. Hansen demostró que eran más de una las especies de bacterias capaces de producir la acidez de la cerveza. el embotellado y la pasteurización y finalmente el carácter y composición de los depósitos. Hacia el año 1879. confirmó la opinión de Kútzing y demostró la naturaleza fisiológica de la fermentación acética. las concentraciones del etanol empleado y del vinagre añadido al principio para acidificarlo. Production of acetic acid by Clostridium thermoaceticum in electrodialysis culture using a fermenter equipped with an alectrodialyser. Tecnología del vino y bebidas derivadas. Madrid Antonio Madrid. Principles of microbial and cell cultivation.1974. 1975.A. Biotechnology and Bioengineering. el embotellado y la pasteurización y finalmente el carácter y composición de los depósitos. & Vortmeyer. 1992. 10 (4):427-432 Han. Secretaria de Comercio y Fomento Industrial Nomura. London. determinar: a) .etanol empleado y del vinagre añadido al principio para acidificarlo.A. la maduración y conservación. 1992. 1994. Vinos e industria vinícola. Prescott. D.J. M. Norma Oficial Mexicana DGN-F-1221968.la constante k de la reacción b) . Madrid España 1991. Journal of Fermentation and Bioengineering. & Hon& J. Lim. H. REFERENCIAS. M. M. V. 73:2630 120 .B. World lournal of Microbiology and Biotechnology. la temperatura de fermentación. RESULTADOS. • Presentar en un cuadro los cálculos para. el ajuste de la concentración de la mezcla vino-vinagre y la aireación necesaria.. D. Análisis de vinos y mostos.C. 1962. S. Ed. S. C. Y. Acetic acid formation in Escherichia col fermentation. recipientes y materiales que se ponen en contacto con el vinagre durante el proceso de fabricación. la naturaleza del medio de fermentación.el tiempo óptimo de cosecha • Proponga y establezca las condiciones de operación de un biorreactor tipo Frings capaz de producir 500 1 de vinagre de vino cada 24 horas. Measurement. 3a Edición. 39:663-671 Hekmat. Acribia. la cantidad de oxígeno suministrada. henry c. la clarificación. usando los valores experimentales. and modeling of submerged acetic acid fermentation. Vinagre envasado para consumo público. & Hong. Barcelona Pirt. K. Editorial Aguilar. control. Amerine. 1991. lwahara. • Si la velocidad de reacción es de primer orden.C. & Dunn.. • Presentar cuadro y gráfica de la velocidad media de reacción.Microbiología Industrial. Blackwell Scientific Publications. Mundi-Prensa Libros S. diferentes tipos de cromatografía o la adsorción. cristalización y liofilización. la concentración del producto deseado aumenta considerablemente. solubilidad. La secuencia de operaciones a través de las cuales se somete el caldo de fermentación para obtener el producto deseado con una alta pureza son generalmente las siguientes: Remoción de partículas insolubles.  Las impurezas del caldo de fermentación. Purificación.PRÁCTICA No. La extracción con disolventes. 121 . La selección del proceso de recuperación del producto se basa en los siguientes criterios:  La localización del producto (intracelular o extracelular). Gran parte de los conocimientos en cinética enzimática se deben a esta enzima. son un secado al vacío. Durante este aislamiento primario. Obtención del producto final. INTRODUCCION. centrifugación. Las operaciones más comúnmente usadas en esta etapa son filtración. productos intracelulares y medio de cultivo sin convertir. Con esta operación se remueven las impurezas del producto concentrado. Particularmente un bioproceso incluye los procesos de producción de un metabolito específico y su posterior recuperación. la adsorción. En esta última etapa se obtiene el producto con el nivel de pureza requerido. etc. 5 EXTRACCIÓN Y PURIFICACIÓN DE ENZIMAS DE HONGOS OBJETIVOS. Los procesos que se incluyen aqu¡. carga. Realizar la extracción y purificación parcial de la invertasa de levaduras.  El precio del producto en el mercado. productos solubles extracelulares.  El uso tentativo de] producto. En la presente práctica se realizar la extracción y parcial purificación de la invertasa de levaduras La enzima invertasa y en especial la invertasa de levadura ha tenido un papel primordial en el desarrollo de la enzimología. Los caldos de fermentación son mezclas complejas. sedimentación y decantación. compuestas de células. se utilizan entre otras operaciones la precipitación fraccionada. precipitación y ultrafiltración son las operaciones m s usadas.  Las propiedades físicas y químicas del producto (tamaño. Aislamiento primario.  La concentración del producto en el caldo de fermentación.). EXTRACCIÓN DE LA ENZIMA UTILIZANDO CISTEINA. la mayor parte de ella está retenida en la pared celular. En este caso el mejor m‚todo fue la precipitación con etanol. Se comparará con una muestra tomada al inicio de la incubación para asegurarse de que está llevándose a cabo el proceso de autolisis. o bien. Además de interaccionar con otras variables. 122 . dejando en solución al resto.fructofuranosos. estableciendo las condiciones para precipitar selectivamente a la invertasa. Se obtiene comercialmente a partir de la levadura de Saccharomyces cerevisiae que es un subproducto de la industria cervecero. Una vez que se tiene el extracto enzimático. la fuerza iónica.25% (p/v) y se incubará a temperatura ambiente por 24 horas. Sin embargo después de un estudio cinético realizado. Se adicionará cisteína hasta una concentración de 0. RECUPERACIÓN PARCIAL Y PURIFICACIÓN DE LA ENZIMA. Actualmente en México no se produce invertasa y la que se utiliza en la industria es importada de Europa y los Estados Unidos. La adición de cisteína a altas densidades celulares de la levadura reduce el tiempo de liberación de la enzima. Se utilizará la biomasa generada en la práctica de Producción de proteínas unicelular mediante la técnica de cultivo extendido como materia prima para la obtención de la invertasa. resuspendiendo el paquete celular en una solución reguladora de fosfatos 0. se tomará una muestra a la que se le determinará la actividad enzimática y la concentración de proteína. el etanol por s¡ mismo causa precipitación de proteínas ya que disminuye significativamente la constante dieléctrica de las soluciones acuosas. por lo que es necesario la desorganización de esta estructura para su liberación.2. Finalmente se utiliza la centrifugación para recuperar el precipitado. Una hora después de haberse iniciado la autolisis. SESIÓN 2. Se ha informado que compuestos con grupos sulfhidrilos son capaces de inducir la liberación de enzimas que se encuentran de alguna forma unidas a la pared celular de levaduras. METODOLOGÍA. se seleccionan las técnicas para la purificación de la invertasa. la temperatura y la concentración de proteína sobre la acción precipitante del etanol. cerevisiae de origen comercial. A pesar de que es una enzima extracelular. El etanol ha sido empleado por varias décadas como un agente precipitante de proteínas. ACTIVIDADES POR SESIÓN. Después de este tiempo la suspensión se colocará en el refrigerador hasta la siguiente sesión.1 M pH 7. se emplear S. Se utilizará una concentración celular de aproximadamente 200 g/. SESIÓN 1. se encontró que en la levadura Candida utilis Y-900 bajo ciertas condiciones se presenta una mayor actividad específica (U/g de células). La obtención de proteínas puras de una mezcla compleja se facilita por la influencia de factores como el pH.La invertasa es una enzima con especificidad de fructofuranosidasa que participa en la reacción de hidrólisis de los oligosacáridos con enlaces del tipo β21. 5.1 N.5 M. Reactivo Folin-Ciocalteu diluido 1:2 con agua destilada.1 M PH 4. Regulador de acetatos 0. C.1 M pH 7. C. El color desarrollado se mide a 540 nm en un espectrofotómetro. La mezcla se incuba 10 minutos a temperatura ambiente.Recuperación de la enzima. B. DETERMINACIÓN DE PROTEÍNA POR EL MÉTODO DE LOWRY. Se mezclan 50 mi de B con 1 mi de A (preparado al momento de usarse) D. Mezcla enzimática: 20 mi de reactivo A m s 1 mi de reactivo B (preparada al momento de usarse). Solución de tartrato de sodio y potasio al 1% en sulfato cúprico al 0.5%. Solución de sacarosa 0. Transcurrido este tiempo se detiene la reacción adicionando 2 mi del reactivo E. También se utiliza un control de glucosa 2 mM. Reactivos: A. D. E. A este precipitado se le determinará la actividad de invertasa empleando el método de glucosa-oxidasa-peroxidasa y la concentración de proteína por el método de Lowry. Una unidad de invertasa (U) se define como un micromol de glucosa liberada por un minuto en las condiciones de ensayo. Reactivos: A. Separar los residuos celulares por centrifugación de la suspensión celular a 3500 rpm por 10 minutos Tomar una muestra del sobrenadante para su posterior análisis de actividad y concentración de proteína. Solución de o-dianisidina: 300 mg de o-dianisidina en 50 mi de agua destilada. Solución de carbonato de sodio al 2% en hidróxido de sodio 0. Se deja reposar por una hora a 40C para permitir la precipitación de la enzima. Para ajustar el espectrofotómetro se prepara un testigo de reactivos siguiendo el mismo procedimiento usando agua destilada en lugar de muestra. Solución de HCI 6 N. El precipitado se resuspende en un volumen exacto de regulador de TRIS-HCI 50 mM y pH de 7.0 se le adicionan 5 mg de peroxidasa (SIGMA) y 1 ml de la enzima glucosa oxidasa (SIGMA). METÓDOS ANALÍTICOS. F. Solución enzimática: a un litro de regulador de fosfatos 0.2. Después de este tiempo se recuperar el precipitado por centrifugación a 3500 rpm por 10 minutos. Al sobrenadante obtenido se le adicionan 4°C volúmenes de etanol muy lentamente y con agitación en un baño de hielo. B. Procedimiento: 123 . Procedimiento: En un tubo de ensayo se colocan 100 microlitros del reactivo F y 50 microlitros del reactivo D. Purificación parcial de la enzima. Posteriormente se adicionan 2 mi del reactivo C y se deja a temperatura ambiente durante 8 minutos. DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD DE INVERTASA POR EL MÉTODO DE LA GLUCOSA-OXIDASA-PEROXIDASA. 3. transcurrido este tiempo. Lam.. se dejan incubar durante 10 minutos a temperatura ambiente. Biol Chem. W. Elaborar un cuadro comparativo de la actividad enzimática en el sobrenadante y el paquete celular antes y después de la extracción. el color desarrollado se mide en un espectrofotómetro a 500 nm. 0. Protein measurement with the Folin-phenol reagent. México. Tesis Escuela Nacional de Ciencias Biológicas. J. Lowry. Purification of the internal invertase of yeast.13:267-271. Tesis Escuela Nacional de Ciencias Biológicas. Extracción y purificación de la invertasa de Cándida utilis Y-900. M. REFERENCIAS. & Grootwassink. sustituyendo la muestra por agua destilada. F. H. A. 0. Farr. México. J. Enzynic & Microbial Technol. IPN. 1985. J. Determinar el % de liberación de la enzima durante la extracción. Cinética de acumulación de invertasa de levaduras cultivadas en distintos sistemas fermentativos. K. 243:1567-1572.5 mg/ml tratado en forma similar. J. Enzyme Microb. Determinar el grado de purificación relativo de la invertasa.5 ni] del reactivo D. 1984. Technol. la mezcla se agita y se esperan 30 minutos para que se lleve a cabo la reacción.F. S & Lampen. Efficient. D. Ahuatzi C. 1. Castro B.. 193:265-275. Determinar la eficiencia de recuperación de la enzima durante la purificación. & Randall R. J.S. Purification and properties of an extracellular invertase from Acetobacter chroococuni. Discusión y conclusiones. 7:239-242. 5. RESULTADOS. 1951. non-killing extraction of β-fructofuranoside (an exo-inulase) form Kluyveroniyces fragilis at high density. G. 4. IPN. Rosebrough.En un tubo de ensayo se adicionan 500 microlitros de muestra diluida y 5 ml del reactivo C. 1990. N. De la Vega. Chem. y un control utilizando una solución de albúmina de bovino de 0.L. & Romero. 2. pasado este tiempo se agregan 0. A. 124 . D. Biol. 1968. & Paneque.F. De la misma manera se prepara un blanco de reactivos. Casc¢n. b) coñac. partiendo desde el acondicionamiento de la materia prima hasta la recuperación de] producto. MATERIA PRIMA I. c) Alcohol Melazas. tubérculos. El uso de una u otra dependerá del producto que se desea y de un estudio económico. Manzana.Frutas Uvas. es la fermentación alcohólica.. a) Vinos generosos. permitiendo la integración de conocimientos de microbiología industrial.PRÁCTICA No. y agaves. Ginebra. c)Alcohol a) Whisky. A continuación se presenta una tabla que relaciona el tipo de bebida alcohólica según la materia prima que se utilice. Ginebra. que es la base para la producción del aguardiente. utilizando principalmente en la industria las melazas. Esta práctica tiene como objetivo que el participante conozca la importancia económica y social que tiene la producción de alcohol. b) Ron. para su elaboración a escala de laboratorio. Granos Maíz glucosa 125 . II. b) Alcohol Licores Vodka Ginebra Alcohol industrial Vodka. operaciones unitarias. la más antigua producida por el hombre. Caña de azúcar Piloncillo. por destilación de un mosto fermentado. Una de las fermentaciones industriales de mayor importancia económica y. b)Licores Licores (bebidas naturales con ingredientes y endulzadas). zarzamora. III. as¡ como diversos métodos analíticos. los granos. BEBIDAS NATATURALES BEBIDAS DERIVADAS a) Aguardiente. a) Aguardiente. sobre una solución azucarada. a)Sidra. etc. c) Brandy. b) Ron. Licores Vodka. 6 FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA OBJETIVOS. El mosto fermentado se obtiene a partir de la acción de un microorganismo usualmente una levadura. Naranja. La fuente más común para la producción de alcohol. Otras son los frutos. INTRODUCCIÓN. basados en una investigación previa de los métodos actuales de producción de alcohol a nivel industrial. quizás. es la caña de azúcar. Durazno. ingeniería bioquímica. en este caso se requiere como paso preliminar la transformación del almidón en azúcares fermentables por la levadura. sulfato de amonio dibásico. MATERIALES Y EQUIPO. levadura de panificación seca o fresca. Arroz. NH4)2HP04 0. Papa a) Cerveza.300 g/l. 6.0 y 4.024 g/l. IV. a) Tequila Agave esperrima Jacobi a) Mezcal Agave. melazas. Almidón. Materias primas: Fuente de carbono (de acuerdo a la disponibilidad en el laboratorio. Y glucosa. 126 . 5. maltosa. y agua. que hidrolizan al almidón en maltosa y glucosa. Mosto: Preparar el mosto a partir de melazas. piloncillo. y utilizando el diagrama de Pearson. se mantiene a 70'C para que las enzimas que se encuentran en la malta actúen hidrolizando el almidón.5 con ácido sulfúrico diluido 1:1 7. 3. a) sotol . Si la materia prima es almidón y malta. Ajustar el pH entre 4. La temperatura de gelatinización varía con el tipo de almidón y tamaño de los granos. Enriquecer el mosto con: NH4)2SO4 0.Cebada. . sulfato de magnesio. b) Whisky.Tubérculos Remolacha. Determinar el contenido de azúcares reductores y los grados Brix a las melazas (piloncillo).Agaves Agave atrovirens. pesar y colocar la molienda en un recipiente y agregar dos veces su peso de agua. b) alcohol.a) Aguardiente. b) Whisky. por ejemplo el almidón de trigo gelatiniza a temperatura de 60 a 85°C. a) Sake. el tiempo de gelatinización es de 15 a 20 minutos.240 g/l. fosfato de amonio. continuar en el punto 7. a) Pulque. el de papa entre 55 y 60°C y el almidón de arroz entre 80 y 85°C. para aumentar el rea de contacto del almidón con las enzimas. se ajusta la temperatura a 70°C y se le adiciona de un 20 a 30% de malta referido al peso de la molienda del grano de almidón. b) Whisky a) Aguardiente. ácido sulfúrico 1:1. REACTIVOS. 1. continuar en el inciso 3. el tiempo de hidrolizado se determina con una prueba sencilla de tinción de almidón con una solución de yodo al 1%. estimar la cantidad de melazas que se requieren para 15 litros de mosto con una concentración de 18 % de azúcares reductores. El grano de trigo se somete a una molienda regular. ó almidón y malta). este proceso se realiza utilizando enzimas procedentes de otras fuentes. 2. Ya gelatinizado. MgSO4 0. o piloncillo. V. Con el resultado anterior. Agave azul. 4. y calentar para gelatinizar el almidón. del cual se tomar n muestras cada 6 horas para el control del proceso. (20*C) CELULAR Gl. La práctica se efectuará en cuatro sesiones. iniciando con una muestra al tiempo cero. presentarán en una sesión de Seminario los siguientes puntos que habrá investigado con anticipación a la fecha de la práctica programada. 8. y 6. se tapa el recipiente en que ha de efectuarse la fermentación. Desechar el sobrenadante y resuspender en agua destilada y repetir la centrifugación. éste se sumerge en un recipiente con hielo. Fermentación: Para iniciar la fermentación primero se tiene que inocular adicionando 2 g de levadura fresca de panificación por litro de mosto. En un tubo de ensayo colocar 5 ml de muestra y agregar agua destilada para lavar (el volumen de agua es de acuerdo al tamaño del tubo). habrá terminado el proceso de gelatinización (el yodo ya no da color. y la temperatura (corregir por temperatura y referir la lectura Gay-Lussac a 15 °C) METODOLOGÍA. (g/1) Bx pH CONC. Grado alcohólico real: En un matraz balón de 500 ml. de acuerdo a. o 1 g de levadura de panificación seca por litro de mosto. a 595 nm e interpolar la lectura de densidad óptica en la gráfica tipo. Concentración celular. (150C) (*C) materias primas x x mosto x x x x fermentación x x x x x x Azúcares: Tomar 5 ml de muestra en un matraz volumétrico de 100 mi. antes en 1. Se recomienda activar la levadura 30 min.5 litros del mismo mosto con burbujeo de aire estéril. Poner a ebullición 5 minutos. Recoger el destilado hasta 2 ml antes del aforo. eliminar el sobrenadante y resuspender el paquete celular en un matraz volumétrico de 100 ml.5 ml de hidróxido de amonio concentrado y llevar a 100 mi con agua destilada.R. completar con agua destilada. Con esta solución titular el reactivo de Fehling (5 ml de solución "A" más 5 mi de solución "B" más una gota de azul de metileno al 1%).cuando la prueba es negativa. más tiempo extraclase. Se procede como en los puntos 3. con agua destilada hasta el aforo. Una vez realizado esto. 127 . Destilar lentamente recibiendo el destilado en un matraz volumétrico de 100 m]. agregar 20 ml de agua y 1 mi de ácido clorhídrico concentrado. leer la absorbancia. • Ruta metabólica a través de la cual se verifica la fermentación alcohólica y organismos que la llevan a cabo. enseguida agregar 20 ml de agua y 1. CONTROL DEL PROCESO. En la primera sesión los participantes del equipo. y luego pasar al inciso 9 9. la programación que le ser entregada por el coordinador del laboratorio. colocar 100 ml de muestra (15 o 20°C). Para cuantificar el azúcar presente es necesario conocer el factor de la solución de Fehling y las diluciones que se hayan hecho. ya que los almidones han sido hidrolizados). mas 60 ml de agua destilada. TEMP. homogeneizar y medir el grado alcohólico con un densímetro Ga -Lussac. A. El resultado multiplicarlo por 20 que es la dilución. 4. centrifugar 10 minutos a 3500 rpm. • Producción industrial de alcohol por vía fermentativa. Ed. a) materias primas. c) cinética de la fermentación d) productos y subproductos. 1974.• Antecedentes históricos sobre la producción de alcohol en el país. Acribia Barcelona Palacios L. Madrid 128 . Blackweil Scientific Publications. • Calcular el rendimiento de la primera destilación. S. London Prescott. teórico y experimental de producción de etanol. 4a edición. M. • Comparar los rendimientos. • El trabajo de laboratorio en equipo. H. • Entrega de una memoria del seminario. • Bibliografía. Microbiología Industrial. Fabricación del alcohol.A. • Uso del alcohol • Fuentes de carbono susceptibles de ser usados como materia prima en la producción de alcohol y su acondicionamiento. consumo del sustrato y crecimiento microbiano. 1962. Bioquímica. 1981. Amerine. S. Las siguientes tres sesiones se realizarán de acuerdo al plan de trabajo que el equipo participante y el profesor diseñen. Para acreditar la práctica se consideran los siguientes puntos.A. Lehninger. Importancia económica e impacto social. Análisis de vinos y mostos. edición Aguilar.G. & Dunn C. • Discusión y conclusiones. Principles of microbial and cell cultivation.J. REFERENCIAS. • Cinética de producción de etanol. 1975. Barcelona Pirt. Salvat editores. 1956. RESULTADOS. Omega. El informe de la práctica incluir los siguientes puntos: • Presentación e introducción. 3a.e) recuperación del producto. • Entrega de un informe de la práctica. S. b) condiciones del proceso.C. proceso "Zulauf . las constantes cinéticas y estequiométricas que rigen el crecimiento del microorganismo. Dependiendo del objetivo de una fermentación. Ocasionalmente. Existen otras denominaciones para casos particulares como son los de: "cultivo extendido" y el de "fed-batch exponencial" que se aplican para describir un cultivo alimentado en donde la concentración de sustrato limitante del crecimiento es mantenida constante por manipulación de la velocidad de suministro de nutrientes. el desarrollo de modelos matemáticos para este tipo de cultivos con el auge de la aplicación de los microprocesadores en la tecnología de fermentaciones. puede introducirse un sistema de control capaz de estimar y satisfacer dicha demanda.) para modificar velocidades de suministro de nutrientes o de oxígeno. 129 . En este último caso.suministro de sustrato han recibido a lo largo de su historia diversas denominaciones. del microorganismo. La técnica del cultivo extendido (CE) se ha venido utilizando desde hace por lo menos medio siglo. tales como variación en los indicadores cuantitativos de: crecimiento. 7 PRODUCCIÓN DE PROTEÍNA UNICELULAR MEDIANTE LA TÉCNICA DEL CULTIVO EXTENDIDO OBJETIVOS. coincidiendo además con el desarrollo de nuevos sensores y servomecanismos para el seguimiento y control de procesos. proceso "batch fed". provocando una desviación en la fermentación hacia la producción de metabolitos indeseables. así como de un estricto control de las variables ambientales que afectan al proceso fermentativo. la cual enviaría a servomecanismos periféricos específicos (válvulas.PRÁCTICA No. motovariadores. la estrategia de alimentación de nutrientes a un cultivo puede ser de dos tipos: velocidad de suministro constante o variable. bombas. Este último término es actualmente el de uso más generalizado y fue introducido por Yoshida en 1973.término introducido por investigadores daneses y alemanes a principios de este siglo -. Su uso fue completamente empírico hasta bien entrada la década de los setenta en que coinciden. Para que un cultivo alimentado sea realmente productivo y en ‚l se obtengan valores elevados de conversión de nutrientes a productos. Una inadecuada predicción de eventos puede resultar en alteraciones ambientales que modifiquen de forma imprevista la fisiología del microorganismo. Tal sistema tendría una serie de sensores que suministrarían información a una unidad de procesamiento de datos. Los cultivos por lote co . producción de metabolitos y consumo de nutrientes y de oxígeno. el rendimiento o ambos. estos cultivos son referidos como “fermentaciones de volumen variable”. "Semibatch" y "fedbatch" en los países de habla inglesa. La variación en este suministro puede programarse previamente para satisfacer la demanda creciente del cultivo por nutrientes o bien. cuando esto fuera necesario. se requiere de una exacta predicción de los eventos que ocurrir n en el cultivo. INTRODUCCIÓN.. la velocidad de suministro se incremento paulatinamente con el fin de sostener un nivel constante del sustrato limitante en el cultivo. abatiéndose la productividad. etc. Realizar un proceso fermentativo de producción de proteína unicelular programando la alimentación de sustrato a partir de la simulación del proceso basada en los modelos. Consumo global. 2. No habiendo salida del mosto del reactor durante el proceso. el volumen de medio en el fermentador variará continuamente. Se consideran las siguientes restricciones para el sistema: 1. el volumen ocupado por las partículas representa sólo una fracción del volumen total del sistema y se considera despreciable.0 + [d(Vx)/dt]crec = µ (Vx) Haciendo (Vx = X): V(dx/dt)ac + x(dV/dt) = dX/dt = µX (3) Pero (dV/dt = F). Tan pronto como los nutrientes entran al cultivo son instantáneamente dispersados en él. Por otra parte. se obtiene la velocidad de acumulación volumétrica de biomasa: (dx/dt)ac = x(µ . 3. Si el sustrato que limita al crecimiento es la fuente de energía. Este rendimiento celular [Y] ser una función de la velocidad específica de crecimiento y est dado por la ecuación: Yxs = µYg/(µ + mYg) (2) Donde: Yg= Rendimiento celular m ximo para crecimiento.D) (4) Siendo [D] la velocidad de dilución del cultivo. 130 . Aún cuando la población consiste de un número de partículas discretas. las ecuaciones de balance en el reactor serán las siguientes: Balance de biomasa: Acumulación global Entrada . su concentración es o suficientemente alta y el tamaño de partícula lo suficientemente pequeño para considerar como una variable continua a la densidad de población [x]. Durante el proceso no existe inhibición del crecimiento por los metabolitos producidos por el mismo microorganismo.Salida + Crecimiento global [d(Vx)/dt]ac = 0 . µ=µmáxs/(Ks+s) 6. Con base en las anteriores consideraciones.BASES TEÓRICAS DEL CULTIVO EXTENDIDO. en cuyo caso el volumen se mantendrá constante. despejando de la ecuación anterior a (dx/dt)ac y haciendo (F/V=D). Balance de sustrato: Acumulación global = Entrada . A un tiempo dado se comienza a suministrar al cultivo un flujo [F] de medio fresco que contiene al sustrato limitante del crecimiento a una concentración [Sr]. la cantidad de biomasa producida por unidad de sustrato limitante utilizado no ser constante. el valor de [Yxs] se asume constante. m = Coeficiente de mantenimiento celular. La velocidad específica de crecimiento [µ] es una función de la concentración de un solo sustrato limitante [s] y se asume la funcionalidad de Monod. Consideremos un reactor con un volumen inicial [Vo] de medio de cultivo con una concentración de sustrato limitante [s] y una densidad de población celular [x] que se incremento con una velocidad específica de crecimiento [µ]. a) Ecuaciones de balaiwe. La suspensión celular es homogénea. 5. 4. 7. Toda la población celular permanece viable.Salida . Si el sustrato que limita al crecimiento no es la fuente de energía. a menos que la alimentación se haga con sustrato puro (sólido o líquido). [d(Vs)/dt]ac = F(Sr) .(µ/Yxs)(Vx) (5) Siendo (qs = µ/Yxs). para mantener los niveles de sustrato limitante dentro de un intervalo de valores preestablecidos.(µ/Yxs)(Vx) Por lo tanto la velocidad volumétrica de acumulación de sustrato estar dada por: (ds/dt)ac = D(Sr . Las ecuaciones de balance anteriores pueden considerarse como las fundamentales para el cultivo alimentado.s)] e( t) (9) Con base en las consideraciones iniciales planteadas (s= cte. bombas acopladas a un trazador automático de curvas. Para efectuar tal control puede recurriese al uso de equipo relativamente sofisticado. obtendremos: µ V=Vo + [Xo/ Yxs(Sr . y por lo tanto una velocidad específica de crecimiento [m] constante. Partiendo de la base de que el suministro de nutrientes se mantendrá igual a la demanda del cultivo. manteniendo un nivel constante del sustrato limitante. el valor de la acumulación volumétrica de sustrato ser cero.2) Para poder alimentar exponencialmente a un cultivo. obtendremos la trayectoria de la concentración celular en un cultivo alimentado exponencialmente: µ x = [(XoVo) e( t)]/(Vo +[xoVo (µ + mYg)/(µYg)(Sr . se tendrá un valor constante de la concentración de sustrato limitante [s]. donde [qs] es la velocidad específica de consumo de sustrato. el valor d‚ [Y] ser también constante. con el objeto de alimentar nutrientes de acuerdo a un perfil gráfico predeterminado o bien.s) = (µx/Yxs) De donde: F = [(µxV)/Y(Sr . tendremos: µ F = [µXo/Yxs(Sr .s)] [e( t) – 1] (11) Por sustitución de las ecuaciones (2) y (11) en la ecuación (8).S)] = Constante. En estas condiciones tendremos que en la ecuación de balance (6). Por lo tanto tendremos que el flujo variar exponencialmente de acuerdo a la ecuación: µ F = a e( t) (10) Donde: a = [µ. se requiere de un control muy preciso de la velocidad de operación de Ia bomba de suministro de nutrientes. La variación en volumen se obtiene sustituyendo el valor de [F] en la diferencial: µ dV/dt = F = a e( t) Integrando entre los límites (to = 0 -> t). b) Comportamiento de un cultivo extendido. µ = cte.0 .µx/Yxs (6) Cuando interesa describir la acumulación de algún producto en el reactor. Cuando no se dispone de tal equipo.s)][e(µt) – 1]} (1. s(dV/dt) + V(ds/dt) = F(Sr) . es posible hacer una aproximación al suministro exponencial mediante la adición (manual o autom tica) de volúmenes discretos de medio de suministro a intervalos de tiempo programados. Por tanto: (F/V)(Sr . 131 . se hace a partir de la ecuación de balance para producto.) tendremos que de acuerdo a la ecuación (2).Xo/Yxs(Sr .S)] (7) Sustituyendo el valor (xV = X) en la ecuación de balance (3) e integrando entre los límites (to = 0 -> t): µ X = Xo e( t) = xV (8) Sustituyendo esta expresión en la ecuación (7).s) .qs(Vx) = F(Sr) . alimentar bajo el control de una computadora. E. Bioeng. Yg y Ks). 20:625-633. 1975. Durante el cultivo por lote y el cultivo extendido se tomar n muestras. 1978. Regulation of enzyme synthesis as studied in continuous culture en Continuous Culture of Cells. y la glucosa por ensayo enzimático con glucosa oxidasa. Optimun operating mode of a class of fermentation. junto con otros valores obtenidos anteriormente (m. J. Tesis profesional. 2. Matin. R. Bioeng.977. a las que se les determinará inmediatamente la concentración celular y la concentración de glucosa. Se realizará un cultivo por lote en donde se estimarán los siguientes valores: [µmáx] y [Yxsl. An analysis of extended and exponentially fed-batch cultures. C. • Calcular [µmáx]. C. II:69-97. La concentración celular se estimar por turbiedad y por peso seco. Araujo. Biotechnol. y los valores de rendimiento y productividad celular media de Candida utilis Y-900 en el cultivo por lote. Edwards. 1981.METODOLOGÍA.. 3. CRC Press. RESULTADOS. 1. H. Biotechnol. y T. Variable-volume continuous cultivation. Bioeng. Vol. A..). Biotechnol. Producción de proteína unicelular a partir de desechos de plátano mediante un proceso fermentativo de volumen variable con alimentación programada. construir curvas comparativas (teóricas y experimentales) de: x = f(t) X = f(t) µ = f(t) s = f(t) • Estimar los valores de productividad media y los de rendimiento celular medio en el cultivo extendido (teóricos y experimentales). P. 1. REFERENCIAS. Lim. M. Extended culture: the growth of Candida utilis at controlled acetate concentrations. 17. Biotechnol. La alimentación programada a partir de la simulación del comportamiento del cultivo. Che. Nakanishi. 1. ser n utilizados para establecer el programa de alimentación del cultivo. 132 . H. V. 1980. Dunn. y C. H. Bioeng. Takematsu. J. Calcott (Ed. y J. 19:425-433. Mor. El suministro de medio fresco ser exponencial y se iniciará cuando la concentración de sustrato llegue a un valor mínimo preestablecido. ENCB. • Discusión de resultados y conclusiones.1805-1822. para Candida utilis Y-900 en cultivo continuo a 35'C. Estos. H. Creagan. D. S. se hará por medio de una bomba peristáltica de velocidad variable para mantener un valor de [s] constante. • Para el cultivo extendido. 15: 975-999.. 1970. Ohno. Peppler. Reed. Yaman‚..-A. Semibatch culture of microorganism with constant feed of substrate: A rnathematical simulation. Bioeng.. e 1. 19:69-86. 133 . Y. Ferment. 15: 10-15. Yeast Technology. C. 'Principles of Microbial and Cell Cultivation”. J. y S. Co. AVI Publishing. 55:156-165. B¡ochem. L. Computer aided Baker's yeast fermentations.Pirt. J. Whitaker. 1975. 1973. S. Biotechnol. New York. y H. 1980. Fed-batch culture. London. Technol. Process. Wang H. 1977. Wang. G. C. Hirano.. 1977. Cooney. Blackweil ScientificPublications. T. J..