Un agente antibacterial de origen natural, utilizado en la producción de Etanol. Autor: Dr Matthew Smallman BetaTec Hopfenprodukte GmbH, E-mail: Matthew.Smallman@Botanix.co.uk Traducción: Ing. Miguel Pagliara Valz ATS / Guatemala (e-mail: atsguate@itelgua.com)
BetaTec Hop Products BetaTec Hop Products fue fundada en 1997 en Nuremberg, como parte del Grupo Barth-Haas. Dedicada al desarrollo de nuevas aplicaciones para los componentes del lúpulo, que van mas allá de la aplicación tradicional para producir cerveza. Provee soluciones hechas a la medida, especializandose en productos antibacterianos auxiliares de proceso. Cinco principales unidades de negocio (Remolacha y Caña de Azúcar, Etanol, Levadura Comercial y Varroacide) Operaciones con alcance verdaderamente internacional, teniendo gente de Ventas, Soporte Técnico e I&D localizadas en varios lugares de EEUU, Reino Unido y Alemania.
Componentes derivados del Lúpulo como auxiliares técnicos en la producción de etanol
Propiedades antibacterianas del lúpulo Amargo Aroma Conservacion Inicialmente, el lúpulo fue utilizado para almacenamiento prolongado de la cerveza. Añadir lúpulo reduce el crecimiento de los principales contaminantes de la cerveza, tales como Lactobacillus y Pedicoccus.
La planta del lúpulo Flor o cono del lúpulo
El cono del Lúpulo Area conteniendo taninos Bracteole Bract Glándulas Lupulin Las glándulas Lupulin contienen Resina y aceites esenciales
Componentes del Lúpulo Conos del Lúpulo Aceites del Lúpulo (e.g. Mycrene, Humulene, Caryophyllene. Farnesene) (e.g. Resinas Materia de la Planta -acids, -acids) (e.g. celulosa, proteina, minerales) Principales componentes de interes (oleoresinas)
Acidos del Lúpulo Componentes de carácter Preservante OH O O H O R R H O H O O H O O - Acids - Acids
Los componentes del Lúpulo pueden reemplazar a los antibióticos en la producción de etanol Por qué son las bacterias un problema en la fermentación alcohólica?
Las infecciones causan problemas Pérdidas en el rendimiento de alcohol debido a la formación de ácido láctico El ácido láctico afecta el comportamiento de la levadura y puede resultar extendiendo la fermentación (mayor tiempo), o incluso paralizar la fermentación Calidad reducida del etanol (corrosion, sabores extraños, sulfuro, etc.)
Competicion por el azúcar entre las bacterias y la levadura levadura Glucosa Toxico para levaduras! Bacteria Acido Lactico Acido Acetico 2 CO 2 2 Etanol CO 2 Pérdida en producción de etanol!
Antibacterial Activity of Hop Acids (Lower ph) (Higher ph) Bacteria Cell Glucose
Antibacterial Activity of Hop Acids HopH (Lower ph) HopH (Higher ph) Hop-H HopH Bacteria Cell Hop HopH
Antibacterial Activity of Hop Acids HopH H (Lower ph) + HopH (Higher ph) Bacteria Cell HopH Hop Hop HopH
Antibacterial Activity of Hop Acids (Lower ph) HopH HopH (Lower ph) Hop HopH Bacteria Cell Glucose HopH
Bacterias formadoras de Acido Lactico Lactobacillus es el principal problema, independientemente del material utilizado en la fermentación. bien adaptadas a las condiciones de fermentación crece bien en una atmósfera de CO 2 - tolerante al ácido temperatura óptima 30-37 C, rango de crecimiento 15-45 C
Los productos derivados del Lúpulo son efectivos contra los contaminantes usuales Lactobacillus* gram + Pediococcus gram + Leuconostoc gram + Clostridia gram + Bacillus gram + Los productos del Lúpulo reducen los niveles de bacterias gram+ E-coli gram - Salmonella gram - Acetobacter gram - Los productos del Lúpulo no tienen efecto alguno * Constituye mas del 90% de las especies contaminantes
Los componentes derivados del Lúpulo pueden reemplazar a los antibióticos en la producción de etanol Por qué son los antibióticos un problema en la producción de alcohol?
La cadena de resistencia puede ser transferida al medio ambiente VINAZAS Bacteria resistente Fertilizante Residuos del Antibiotico Destileria Campos de Caña de Azúcar Vegetales Las bacterias resistentes pueden proliferar y pueden transferir genes para resistir a las bacterias del suelo y de las plantas.
La cadena de resistencia es transferida al medio ambiente Productos derivados Concentrados, Levaduras etc. Bacterias resistentes Residuos del Antibiotico Las bacterias resistentes pueden proliferar y pasar genes para resistencia a bacterias en animales y seres humanos.
Bacterias patogénicas resistentes, pueden desarrollar resistencia cruzada a los medicamentes a base de antibióticos de uso en animales y seres humanos Antibiotico A Antibiotico C Antibiotico B
Productos derivados del Lúpulo en la producción de etanol decida que producto utilizar IsoStab trabaja mejor en fermentaciones de bajo valor de ph ( ph 2 4) o a base de materiales almidonados (granos, papas, tapioca) LactoStab trabaja mejor en fermentaciones a valores moderados de ph ( ph 4 5) o a base de materiales azucarados (melazas, jugo de caña o remolacha)
IsoStab, experimentos en Brasil
IsoStab contra L. plantarum Objetivo Experimental: Analizar la respuesta de substratos de azúcar de caña inoculados con Lactobacillus plantarum y tratados con IsoStab comparandolos con los controles apropiados Metodología: Uso de Saccharomyces cerevisiae adecuada para la fermentación de substratos de azúcar de caña, tal y como se lleva a cabo en las plantas brasileñas de alcohol combustible: Saccharomyces cerevisiae CAT-1 (30% sólidos en volumen: medidos mediante centrifugación) Tanques de fermentación contaminados artificialmente con L. plantarum (~10 7 CFU/ml) Tiempo de fermentacion: hasta 8 hrs Tiempo de tratamiento : hasta 1 hr IsoStab a 30 ppm
LAB cfu/ml Actividad Antibacterial del IsoStab a 30ppm en un medio infectado con L. plantarum 1.00E+09 1.00E+08 1.00E+07 Control IsoStab 1.00E+06 1.00E+05 0 2 4 6 8 Fermentation Time (hrs)
cells/ml IsoStab promueve el crecimiento de S.cerevisiae 3.50E+07 3.00E+07 2.50E+07 2.00E+07 1.50E+07 Control IsoStab 1.00E+07 5.00E+06 0.00E+00 0 2 4 6 8 Fermentation Time (hrs)
Cell Viability (%) La viabilidad del S. Cerevsiae se mantiene con el tratamiento de 100 99 98 97 IsoStab a 30ppm 96 95 94 Control IsoStab 93 92 91 90 0 2 4 6 8 Fermentation Time (hrs) * Determined by Trypan blue stain method
CFU / ml Batch Fermentation II 1.0E+08 1.0E+07 1.0E+06 Maximum tolerable contamination level. IsoStab LactoStab Monensina 1.0E+05 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Days after dosing
Conclusion - Acidos del Lúpulo en la producción de Etanol Inhibe la formación de Acido Lactico y Acido Acético aplicando niveles de ppm Puede reemplazar a los antibioticos en el control de las infecciones, y ayuda a prevenir pérdidas en el rendimiento de etanol No afecta el comportamiento de la levadura y acelera la fermentación Substancias de origen Natural: adecuada para la producción de etanol potable y levadura Los sub-productos pueden ser titulados como libres de antibioticos Estable al calor y activo en un rango de valores de ph No volatil no destilará
El uso de los ácidos derivados del Lúpulo como un producto antibacterial, no representa ningún riesgo de resistencia cruzada con antibioticos utilizados en terapias para humanos o para animales Los ácidos del Lúpulo estan siendo consumidos en forma segura, como componentes de la cerveza Los ácidos del Lúpulo se han usado tradicionalmente como un componente de la alimentación de ganado
Muchas gracias