B I O T E C N O L O G Í A 1888 DEPARTAMENTO DE ALIMENTOS Y BIOTECNOLOGÍA. 8o. NÚMERO DE HORAS/SEMANA Teor. 4 Prac. 2 CRÉDITOS 10

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1 B I O T E C N O L O G Í A 1888 DEPARTAMENTO DE ALIMENTOS Y BIOTECNOLOGÍA UBICACIÓN SEMESTRE 8o. TIPO DE ASIGNATURA TEÓRICO-PRÁCTICA NÚMERO DE HORAS/SEMANA Teor. 4 Prac. 2 CRÉDITOS 10 DESCRIPCIÓN DEL CURSO. La Biotecnología es una disciplina de reciente formación que incluye conceptos básicos de bioquímica, genética, ingeniería química y microbiología industrial. En este curso se pretende introducir a los alumnos en el estudio teórico práctico de los principales sistemas de reacción biológica (microbiológica y enzimática) aplicables a la producción de alimentos y substancias afines, presentando los principios de operación y control de las fermentaciones y de los procesos enzimáticos involucrados. Objetivos Generales: Al finalizar el curso, los alumnos: Desarrollarán las ecuaciones. Estequiométricas, Cinéticas y de balance de materia y energía en sistemas biológicos. Analizarán los principales sistemas de fermentación en uso actual. Describirán los principales procesos biotecnológicos usados en alimentos, tanto fermentarios como enzimáticos. Aplicarán conocimientos de enzimología en el campo alimentario.

2 UNIDAD I.- IMPORTANCIA DE LA BIOTECNOLOGÍA EN EL SECTOR ALIMENTARIO. 2 h. Describirán el desarrollo histórico y el panorama actual de la biotecnología. Analizarán su campo de estudio y características. Descripción global de la Industria Biotecnológica. Definición de Biotecnología. Desarrollo histórico. Biotecnología alimentaria. UNIDAD II.- CINÉTICA DE REACCIONES HOMOGÉNEAS. 2 h. Clasificarán las reacciones como simples y múltiples, elementales o no elementales. Describirán la cinética del equilibrio. Desarrollarán y comprobarán modelos cinéticos de reacciones no elementales. Reacciones simples y múltiples, elementales y no elementales. Punto de vista cinético del equilibrio. Modelos cinéticos de reacciones no elementales. Prueba de modelos cinéticos: Dependencia con la temperatura.

3 UNIDAD III.- INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE REACTORES. 5 h. Describirán los diferentes tipos de reactores biológicos: intermitente ideal, continuo agitado, flujo de platón a régimen estacionario. Explicarán las implicaciones del tiempo de residencia y espacio-tiempo. Propondrán diseños de reactores para cinéticas simples. Reactor intermitente ideal. Reactor continuo agitado y flujo platón a régimen estacionario. Tiempo de residencia y espacio-tiempo. Definiciones de la idealidad. UNIDAD IV.- CRECIMIENTO MICROBIANO Y CINÉTICA DE LOS PROCESOS DE PRESENTACIÓN. 5 h. Describirán la cinética de crecimiento de microorganismos, del consumo de nutrientes y la síntesis de productos. etc). Determinarán la influencia de diversos parámetros (ph, T, nutrientes, inhibidores, Explicarán las diferencias entre sistemas intermitentes y sistemas continuos de fermentación. Identificarán las limitaciones en el suministro de oxígeno a fermentaciones y los caracterizarán en térmicos del suministro. Describirán el tipo y características de los fermentadores que se emplean en los procesos biotecnológicos. Cinética de crecimiento de microorganismos. Consumo de nutrientes y síntesis de productos. Productos de fermentación intermitentes. Sistemas continuos de fermentación, transferencia de oxígeno en medios de fermentación: medición de coeficientes de transferencia.

4 UNIDAD V.- OPERACIONES ADICIONALES Y DE RECUPERACIÓN. 2 h. Describirán las operaciones de filtración de aire de centrifugación y de esterilización. Describirán las características generales de los equipos empleados para la recuperación de productos biológicos. Filtración de aire. Esterilización. Operaciones de recuperación. Centrifugación, Ultrafiltración. etc. UNIDAD VI.- PROCESOS DE FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA Y ACÉTICA. 5 h. Describirán y aplicarán la representación de azúcares para obtener bebidas de baja graduación alcohólica, vino y cerveza, principalmente. etc). Describirán los procesos de obtención de bebidas tradicionales (pulque, tequila, Describirán el proceso para obtención de vinagre. Fermentación de azúcares y producción de bebidas alcohólicas. Fermentación acética. UNIDAD VII.- F E R M E N T A C I Ó N L Á C T I C A. 5 h. Explicarán los procesos de fermentación láctica empleados para la preservación de alimentos. Planearán y aplicarán la fermentación de leche para obtener yogurt y otros productos de interés.

5 Explicarán los procedimientos para la producción de iniciadores de fermentaciones lácticas. Fermentación láctica, yogurt y otros productos de interés. Iniciadores: características, producción. UNIDAD VIII.- OTROS PROCESOS DE FERMENTACIÓN. 12 h. Describirán y caracterizarán los procesos fermentaciones para obtener ácidos orgánicos. Analizarán los procesos fermentativos para la obtención de proteína unicelular. Describirán y caracterizarán los procesos fermentativos para la obtención de aminoácidos y vitaminas. Describirán y aplicarán procesos de obtención de enzimas microbianas. Describirán y caracterizarán los procesos de hongos comestibles. Describirán y caracterizarán algunos procesos fermentativos autóctonos. Obtención de ácidos orgánicos. Producción de biomasa. Obtención de aminoácidos y vitaminas. Composteo y producción de hongos comestibles. Producción de enzimas microbianas. Productos autóctonos. (Pozol, etc). UNIDAD IX.- IMPORTANCIA DE LAS ENZIMAS DE LA TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS. 3 h. Describirán las principales aplicaciones de las enzimas en el área alimentaria, como agentes de cambios positivos o negativos para la calidad, como aditivos o como catalizadores de procesos industriales.

6 El mercado de las enzimas, el potencial de la utilización de enzimas, las diversas formas en que intervienen las enzimas en el sector alimentario. UNIDAD X.- C I N É T I C A E N Z I M Á T I C A. 6 h. Desarrollarán modelos de cinética enzimática para uno ó dos sustratos, para sistemas complejos (inhibiciones por productos y por sustrato). Realizarán estudios de caracterización cinética. Escribirán ecuaciones de diseño para sistemas de reacción intermitentes y continuos con enzimas libres o inmovilizables. Modelos de cinética enzimática. Cinética con uno y con dos sustratos. Mecanismos de inhibición de actividad enzimática. Caracterización cinética de enzimas. Enzimas libres vs enzimas inmovilizadas. Sistemas de reacción. Ecuaciones de diseño. UNIDAD XI.- C A R B O H I D R A S A S. 4 h. Describirán las principales características, fuentes y aplicaciones de las enzimas: amilolíticas. celulolíticas. pécticas dextrahasas, invertasas y lactasas. Explicarán los procesos para obtención de azúcares a partir de almidón. Describirán las propiedades y aplicaciones de otras enzimas relacionadas con carbohidratos: ciclodextrin glucosa transferasas. trasgucosidasas, etc. Enzimas amililíticas, celulolíticas, pécticas, dextramasas, invertasas, lactasas. Aplicaciones: otras enzimas.

7 UNIDAD XII.- P R O T E A S A S. 2 h. Conocerán las principales características, fuentes y aplicaciones de las enzimas proteolíticas. Explicarán los procesos enzimáticos para síntesis de aminoácidos y para resolución de mezclas racémicas. Describirán otras actividades inherentes a las proteasas síntesis de proteínas: caso de aspartame. Explicarán los procesos enzimáticos para obtención de hidrolizados proteicos y el diseño de propiedades funcionales en proteínas a través de la hidrólisis enzimática. Características, fuentes, aplicaciones, producción de aminoácidos. Procesos relacionados con el uso de proteasas. UNIDAD XIII.- Ó X I D O R E D U C T A S A S. 4 h. Harán una clasificación general de las enzimas de óxido reducción. Describirán las características y efectos de ciertas enzimas en alimentos: peroxidasa, lipoxigenasas, politenol-oxidasas, xantina, oxidasa etc. Explicarán los procesos de regeneración enzimática del aroma en alimentos tanto directa como indirectamente y de la corrección del sabor con enzimas (intranginasa, diacetil reductosa, etc). Explicarán las características y diversas aplicaciones del sistema glucosa oxidasa. Óxido-reductosas, Características y efectos de algunos óxido-reductores. Aplicaciones de óxido-reductosas aromas y sabores. Sistema glocosa oxidasa.

8 UNIDAD XIV.- OTROS PROCESOS ENZIMÁTICOS. 4 h. Describirán las reacciones enzimáticas en fase orgánica y gaseosa. Explicarán el uso de enzimas en la producción de potenciadores de sabor. Analizarán las aplicaciones de enzimas inmovilizadas. Reacciones enzimáticas en fase orgánica y gaseosa: producción de potenciadores de sabor: superóxido dismutasa, etc. Procesos que involucran enzimas inmovilizadas. BIBLIOGRAFÍA. Peppier H.H. MICROBIAL TECHNOLOGY. Vol. I y II. Academic Press (1979). Wang, D.; Conney, ch, et al FERMENTATION AND ENZYME TECHNOLOGY Interscience (1979). Quintero, R. INGENIERíA BIOQUíMICA. Alhambra Mex. (1980). J. Bu'look y Kriastiansen B. BASIC BIOTECHNOLOGY 1987 Academic Press. López Munguía C.A. y Quintero R. TECNOLOGíA ENZIMÁTICA. UNAM EVALUACIÓN. Exámenes parciales. Participación en clase. Examen final. La clasificación de teoría representa el 60% de la clasificación final. El laboratorio representa el 40% de la calificación final. REQUISITOS PARA LLEVAR EL CURSO. Microbiología de Alimentos. Fisicoquímica de superficies y Cinemática Química. Bioquímica II.