Fermentaciones. Dra. Yenizey Merit Alvarez

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Carmelo Valverde Pereyra
hace 6 años
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1 Fermentaciones Dra. Yenizey Merit Alvarez

2 Es el espacio físico donde se realizará los procesos bioquímicos por parte de una especie microbiana. * superficie o estacionario. * sumergidas de lecho empacado o dinámico.

4 Disponibilidad de nutrientes (C y N) ph del sustrato Temperatura de incubación Disponibilidad de oxígeno Fase de crecimiento del microorganismo Presencia de microorganismos competidores Rendimiento de la fermentación

5 Fermentación discontinua (batch) 1. Sistema cerrado 2. Adición de oxígeno, agente antiespumante y ácidos o bases 3. Tiene una cantidad limitada de medio 4. Se interrumpe al final de la fase logarítmica (metabolitos primarios) o antes de que comience la fase de muerte (metabolitos secundarios)

6 La concentración de biomasa por unidad de tiempo es: x XR = γ s (SR s) x = concentración celular en un tiempo t XR = inóculo o concentración celular inicial γ = rendimiento para el substrato limitante (g de biomasa por g de substrato consumido) s = concentración de substrato en el tiempo t SR = concentración inicial de medio Ys = dn/ds μ = (dn/dt)/n (dn/dt)/n = Ys (ds/dt)/n μ = Ys qs «tasa específica de consumo de substrato»

logarítmica/exponencial a una concentración constante de biomasa durante largos periodos

7 Fermentación continua Crecimiento en un sistema abierto se realiza un suministro constante de nutrientes se realiza una eliminación continua de residuos Mantiene las células en fase logarítmica/exponencial a una concentración constante de biomasa durante largos periodos de tiempo Esto se logra empleando un sistema de cultivo continuo Quimiostatos Turbidostatos

8 La concentración de biomasa viene dada por: x = γ SR - Ks D μmax - D X = concentración de biomasa en un estado estacionario γ = rendimiento para el substrato limitante (g de biomasa por g de substrato consumido) Ks = constante inicial SR = concentración inicial de medio D = velocidad específica de crecimiento (μ) μmax = velocidad máxima de crecimiento

9 Quimiostato 1) La velocidad a la que se añade el medio fresco al cultivo es igual que la velocidad a la que se elimina el medio del cultivo 2) La rapidez de crecimiento depende del tipo de nutriente limitante D = f/v f es la velocidad de flujo (ml h-1) V el volumen del recipiente en ml

11 Turbidostato 1. Regula el flujo de medio de cultivo fresco al recipiente del cultivo de forma que se mantiene una turbidez o densidad celular constante 2. La velocidad de dilución es variable 3. No hay nutrientes limitantes 4. Funciona mejor a elevadas velocidades de dilución

12 DILUCIÓN CRÍTICA (Dc)

13 VENTAJAS DEL CULTIVO CONTINUO SOBRE EL CULTIVO POR LOTES: Opera por periodos largos; tiempos muertos bajos Costos de operación y trabajo bajos El cultivo se mantiene con coeficientes de crecimiento constantes Crecimiento balanceado, composición celular constante Generación de biomasa constante como productividad y conversión Volumen de reactor reducido en comparación a la productividad similar en proceso por lotes DESVENTAJAS DEL CULTIVO CONTINUO SOBRE EL CULTIVO POR LOTES: Alto costo por alta calidad de equipos y accesorios Requiere gran reservorio para almacenamiento de medio (sustrato) Esterilización continuada, separación continuada de producto y niveles de purificación Biosensores sofisticados y automatización computarizada para operación óptima Se incrementa el riesgo de contaminación debido a la amplia operación Posibilidad de mutación, incremento de FAGOS por los cambios genéticos debido a la presencia de plasmidos La conversión total de sustrato exige sistema de multiniveles, inmovilización celular o recirculación celular que encarece el costo de operación.

14 RENDIMIENTOS: rendimiento biomasa: rendimiento en producto: rendimiento del sustrato: Y p/x = dp dx

15 METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

17 Aminoácido L-glutamato L-aspartato y alanina Glicina L-cysteina L-triptófano+L-histidina DL-Metionina Aminoácidos utilizados en la industria alimentaria Producción aual en el mundo (Tm) Aspartame (a partir de L-fenilalania+L-aspártico) L-lisina Usos Varios alimentos Zumos de frutas Alimentos edulcorados Pan Zumos Varios alimentos Leche en polvo Bebidas refrescantes Pan (Japón). Piensos Productos de la soja y Piensos. Finalidad Reforzar el sabor, ablandador de la carne Enriquecer el sabor Mejora del sabor, Partida para síntesis orgánicas Mejora calidad Antioxidante Antioxidante, evita enranciado; aditivo nutritivo Edulcorante bajo en calorias Aditivo nutritivo Aditivo nutritivo Aditivo nutritivo Aditivo nutritivo

CULTIVOS INICIADORES (Starters) Son microorganismos viables adicionados a los alimentos o a un sustrato para mejorar su calidad o aumentar su aceptabilidad.

19 CULTIVOS INICIADORES (Starters) Son microorganismos viables adicionados a los alimentos o a un sustrato para mejorar su calidad o aumentar su aceptabilidad. Cultivos puros o mixtos de cepas de M.O. seleccionados, con una actividad enzimática y que son adicionados en cantidades definidas para producir una transformación deseable en el sustrato.

20 CARACTERISTICAS Especie Número de microorganismos Actividad Ausencia de otros microorganismos Apatogenicidad Mesofilos Homofermentativo (bacterias lacticas) Halo y nitrito tolerantes (para carnes) Preferentemente no lipoliticas, ni proteolíticas. Inexistencia de toxinas.

21 Los cultivos iniciadores starters Inducen cambios en las propiedades de los alimentos, Modificación en la textura La conservación, El desarrollo de aromas La mejora nutricional.

22 PRINCIPALES APLICACIONES DE LOS CULTIVOS INCIADORES Industrias lácticas Industrias cárnicas Industrias panificadoras Industrias conserveras de vegetales Fermentación de bebidas alcohólicas Producción de alcohol industrial.

23 IMPORTANCIA DEL SUSTRATO Debe ser un sustrato industrial inócuo. Abundante dependiendo de la región Económicamente viable Inducir a la producción del M. O. o de un metabolito

24 MATERIAS PRIMAS COMO SUSTRATO: De origen animal: Carne de res Corazón de res Cerebro de ternera o res Hígado, Sangre, Gelatina, Caseína Pescado. De origen vegetal Soya, (harina de soya) Papa (harina de papa y papa dulce) Maíz (hanias de maíz) Malta (harina de cebada malteada) Tomate Trigo (harina de trigo) Arroz (harinas de arroz y derivados de cascarilla) Guisantes De origen microbiano Levadura de panadería Levadura de cerveza.

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