Fermentación

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 = γs (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»

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. rendimiento biomasa:
rendimiento en producto:
rendimiento del sustrato:
Y p/x = dP
dX
RENDIMIENTOS:

15. METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

17. L-glutamato
L-aspartato y alanina
Glicina
L-cysteina
L-triptófano+L-histidina
Aspartame
(a partir de
L-fenilalania+L-aspártico)
L-lisina
DL-Metionina
Aminoácido
Producción aual
en el mundo (Tm)
Aminoácidos utilizados en la industria alimentaria
Usos
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
Finalidad
370.000
5.000
6.000
700
400
7.000
70.000
70.000
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.

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.