El documento describe los objetivos y fundamentos teóricos de la fermentación microbiana. Explica que la fermentación es un proceso catabólico anaeróbico que transforma moléculas complejas en moléculas simples dentro del metabolismo microbiano. También describe los medios de cultivo y variables como la temperatura y pH que deben controlarse durante el proceso de fermentación.

1. OBJETIVOS:
- Describir el proceso de la fermentación
- Importancia de la fermentación en la biotecnología: Proceso de fermentación en
alimentos
- Describir las materias primas y medios de cultivos usados en la fermentación
- Conocer la cinética de crecimiento de microorganismos
- Describir los sistemas de fermentación.
FUNDAMENTO TEORICO
EQUIPOS Y MATERIALES
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
CUESTIONARIO
1. ¿En qué consiste la fermentación?
La fermentación es un proceso de tipo catabólico, es decir, de transformación de
moléculas complejas, en moléculas simples, dentro del metabolismo. Así la fermentación
es un proceso catabólico de oxidación que tiene lugar de forma incompleta, siendo además
un proceso totalmente anaeróbico (sin presencia de oxígeno), dando como producto final
un compuesto de tipo orgánico, el cual caracteriza por lo general, a los distintos tipos de
fermentaciones existentes, pudiendo así realizar una clasificación y una diferenciación.
2. ¿Para qué sirve la fermentación?
La importancia de la fermentación para el hombre se entiende desde la perspectiva de que
puede servir para la generación de distintos alimentos y bebidas. La fermentación
microbiana tiene un sinnúmero de usos y aplicaciones en la industria hoy en día. Mediante
la fermentación microbiana se ha logrado la elaboración de diferentes productos como lo
son: alimentos, vitaminas, bebidas alcohólicas, productos farmacéuticos, químicos,
combustibles, enzimas, biomasa, proteínas, entre otros.
Beneficios de la fermentación
- La fermentación siempre supone la descomposición de nutrientes en partes más
sencillas que nuestro organismo asimila mejor.
- Produce vitaminas, sobretodo del grupo B y C, incluso B12.
- La fermentación destruye parte del ácido fítico de la corteza de los cereales, el
cual impide la absorción de calcio, hierro y cinc (sobre todo la fermentación
con levadura madre).
- Se trata de una pre-digestión, al igual que ocurre con la germinación. Los
cereales y las leguminosas son alimentos concentrados de proteínas e hidratos de
carbono complejos que deben ser sometidos a largos tiempos de cocción para
poder ser asimilados. La fermentación y la germinación facilitan su digestión y
aportan beneficios que no podemos obtener por métodos de cocción.
- Restauran y conservan la flora intestinal. Impiden el crecimiento de
microorganismos patógenos y sus toxinas.
- Ayudan a la conservación de los alimentos, permitiendo que se conserven más
tiempo.
- Los alimentos que han sido sometidos a fermentación láctica ayudan a la digestión
de otros alimentos con los que se ingieren.
- Depurativos y alcalinizantes (aportan muchos minerales).
3. ¿Qué variables deben controlarse en una fermentación y por qué?

2. OXIGENO: sustrato gaseoso más importante para el metabolismo microbiano.
DIOXIDO DE CARBONO: Producto metabólico más importante
El oxígeno no es un gas muy soluble. Una vez disuelto el O2, este tiene que transferirse desde
la burbuja de gas a cada célula individual. Para ello, deben ser superadas varias resistencias
parcialmente independientes:
a. La resistencia dentro la película de gas a la interface.
b. La penetración de la interface entre la burbuja de gas y el líquido.
c. Transferencia desde la interface al liquido
d. Movimientos dentro de la solución de nutrientes
e. Transferencia a la superficie de la célula
TEMPERATURA: es uno de los parámetros esenciales para el éxito de una fermentación. El
control adecuado de la temperatura debe tener en cuenta, la evolución relativamente pequeña
del calor asociado con el proceso anaeróbico, también cuando sea apropiada la evolución
mucho mayor de calor asociado con la propagación aeróbica de la levadura.
TEMPERATURA INFERIOR A LA ÓPTIMA
- Retardo en el crecimiento
- Reducción de la producción celular
TEMPERATURA SUPERIOR A LA ÓPTIMA
- Choque térmico
- Inducción a una respuesta de estrés
- Producción de proteasas celulares
- Reducción de los productos proteicos
PH: Este es un factor importante en la fermentación, debido a su importancia en el control de la
contaminación bacterial como también al efecto en el crecimiento de las levaduras, en la
velocidad de fermentación.
La mayor parte de los microorganismos crecen óptimamente entre pH de 5.5 y 8.5
4. ¿Qué medios se utiliza en la fermentación microbiana y que medios en células
animales y vegetales?
Un medio de cultivo es una solución acuosa (bien como tal, o bien incorporada a un coloide
en estado de gel) en la que están presentes todas las sustancias necesarias para el
crecimiento de un(os) determinado(s) microorganismo(s)
En la naturaleza donde haya compuestos orgánicos y el oxígeno no esté presente; en estos
lugares se encuentran microorganismos fermentadores. Los microorganismos fermentadoras
se encargan en la “Economía de la Naturaleza”, de las degradaciones iníciales de los
biopolímeros que han sido transportados a lugares donde el oxígeno no tiene ningún acceso;
es decir en ambientes anóxicos se instauran las bacterias siempre que las condiciones
permitan. La celulosa es el carbohidrato más abundante de los sedimentos de lagos y lagunas,
así como en biodigestores y es degradada por fermentación, gran parte de la celulosa
consumida por los animales herbívoros se libera de nuevo sin digerir; si este detrirus que
contiene celulosa llega a zonas anóxicas, y es es digerido por Clostridios anaeróbicos estrictos.
Los productos de fermentación resultantes, son entre ellos: alcoholes, ácidos orgánicos.
Célula animal
El cultivo celular es una de las principales técnicas en las ciencias de la vida. Es el término
general utilizado para la remoción de células, tejidos y órganos de animales o plantas y su
subsiguiente colocación en un ambiente artificial conducente a su supervivencia y/o
proliferación. Los requerimientos básicos para que las células crezcan óptimamente son:

3. temperatura controlada, substrato para la adhesión celular, y medio de cultivo apropiado e
incubador que mantenga un pH y una osmolalidad correctos.
Medios naturales
Los medios naturales consisten puramente de fluidos que existen naturalmente. Los medios
naturales son muy útiles y convenientes para el cultivo de una amplia gama de células animales.
La principal desventaja de los medios naturales es su baja reproducibilidad debido a la falta de
conocimiento de su composición exacta.
Medios artificiales
Los medios artificiales o sintéticos son preparados agregando nutrientes (tanto orgánicos como
inorgánicos), vitaminas, sales, fases gaseosas de O2 y CO2, proteínas del suero, carbohidratos,
cofactores [1]. Diferentes medios artificiales han sido diseñados para servir a uno o más de los
siguientes propósitos: 1) supervivencia inmediata (solución balanceada de sales, con pH y
presión osmótica específicos); 2) supervivencia prolongada (solución balanceada de sales
complementada con varias formulaciones de compuestos orgánicos y/o suero); 3) crecimiento
indefinido; 4) funciones especializadas.
Los medios artificiales se agrupan en cuatro categorías:
Medios que contienen suero
El suero fetal bovino es el suplemento mas común en los medios de cultivo de células animales.
Se utiliza como un complemento de bajo costo para proveer un medio de cultivo óptimo. El suero
provee portadores o quelantes de nutrientes lábiles o insolubles en agua, hormonas y factores
de crecimiento, inhibidores de proteasas, y se une y neutraliza sustancias tóxicas.
Medios libres de suero
La presencia de suero en el medio tiene varias desventajas y puede llevar a serias
malinterpretaciones en estudios inmunológicos [2, 3]. Se han desarrollado varios medios libres
de suero [4, 5]. Estos medios en general han sido diseñados específicamente para el cultivo de
un tipo celular en particular e incorporan cantidades definidas de factores de crecimiento
purificados, lipoproteínas, y otras proteínas, las cuales de otra manera serían provistas por el
suero [6]. Estos medios también son conocidos como “medios de cultivo definidos” ya que sus
componentes son conocidos [7, 8].
Medios químicamente definidos
Estos medios contienen ingredientes orgánicos e inorgánicos ultra puros libres de contaminación,
y pueden contener también aditivos proteicos puros, como factores de crecimiento [9]. Sus
componentes son producidos mediante ingeniería genética en bacterias o levaduras con la
adición de vitaminas, colesterol, aminoácidos específicos y ácidos grasos [10].
Medios libres de proteínas
Los medios libres de proteínas no contienen ninguna proteína y sólo poseen componentes no
proteicos. Comparados con los medios complementados con suero, los medios libres de
proteínas promueven un crecimiento celular y una expresión proteica superior y facilitan la
purificación subsiguiente de cualquier producto expresado [11-13]. Formulaciones como MEM,
RPMI-1640 no contienen proteínas y un suplemento proteico es provisto cuando sea requerido.
Células vegetales
Medios de cultivo
Para el cultivo de suspensiones celulares de una gran variedad de plantas se ha utilizado el
medio MS desarrollado por Murashige y Skoog (1962) para el cultivo de tejidos de tabaco,
como también el medio B-5 de Gamborg et al. (1968). También se han utilizado otros medios,
pero su composición no difiere mucho de los citados.
A menudo, los medios óptimos para la inducción y crecimiento de callos a partir de explantes
primarios no son los mismos que para el establecimiento de suspensiones celulares; el nivel
óptimo de auxinas y citocininas, p.ej. puede ser diferente.

4. En ocasiones las células en suspensión necesitan de suplementos orgánicos, aminoácidos,
CH, extracto de levadura, y AC; la auxina más utilizada es 2,4-D.
Iniciación de las suspensiones
Las suspensiones celulares se inician generalmente mediante la incubación de trozos de callos
friables en medios líquidos que, están en movimiento continuo.
Comúnmente se emplean matraces Erlenmeyer, en los cuales se deposita el medio líquido con
los trozos de callo dispersos en él, hasta llenar aproximadamente 1/5 de la capacidad de estos
frascos; estos se ponen luego a incubar en un agitador giratorio a 80-150 rpm, bajo luz
continua y a 25 °C de temperatura. Mediante sub-cultivos semanales, las suspensiones
celulares quedan establecidas después de varios días.
Durante los primeros sub-cultivos es recomendable usar una tasa de dilución baja (por ej. 1:1 a
1:4) utilizando cuatro partes de medio fresco por cada parte de suspensión celular.
Posteriormente se puede utilizar una tasa de dilución más alta, según el objetivo para el cual se
haya establecido la suspensión.
El cultivo de tejidos vegetales es utilizado como herramienta fundamental en un número
importante de áreas y técnicas de la investigación y la producción vegetal, todas ellas
relacionadas con lo que actualmente se conoce como biotecnología vegetal.
5. ¿Dónde se controla la esterilidad en la fermentación?
La esterilidad es la caracteristica mas importante y esencial de un producto parental, la cual
puede definirse como la ausencia de todo microorganismo capaz de multiplicarse, unproducto
esteril debe estar absolutamente libre de organismos viables. La prueba de esterilidad busca
determinar contaminaciones microbianas, para asegurar que su uso en humanos o animales no
va a desencadenar ningun proceso infeccioso. Por otra parte, es un analisis microbiologico que
hace parte del control de calidad en manufactura y sirve para demostrar que el producto es
esteril, determinando la ausencia o presencia de microorganismos contaminantes en este.
Para poder llevar a cabo una fermentación con éxito es imprescindible y obligatorio tener en
todas las etapas cultivos libres de contaminantes, desde el cultivo preliminar hasta el
fermentador de producción.
- Deben estar estériles antes de la inoculación: fermentador y su equipamiento;
medio de cultivo
- Deben estar estériles durante la fermentación: aire, aditivos (antiespumantes)-
porque los microorganismos pueden generar espuma cuando están en agitación
No deben existir roturas mecánicas en el fermentador.
- Agentes esterlizantes: calor, radiación, productos químicos, filtración
6. ¿Cuáles son las formas de medición del crecimiento microbiano?
Los métodos para el seguimiento de la evolución de un cultivo microbiano pueden clasificarse
en directos e indirectos:
Los métodos directos se basan en la medida de la evolución del número de células vivas
(técnicas de plaqueo) o del número de partículas (técnicas microscópicas y de contadores de
partículas).
Los métodos indirectos se basan en la medida de algún parámetro del cultivo que nos permite
deducir información sobre la evolución del número de microorganismos.
La elección de un método de seguimiento del cultivo en concreto depende de las
características del cultivo y del proceso:

5. - Técnica de recuento microscópico de células sin fijar usando microscopia de
contraste.
- Conteo de partículas por medio del sistema
- Recuento en placa
- Técnicas turbidimetricas
- Medidas de peso seco
- Medida del ATP
7. ¿Qué factores afectan al crecimiento microbiano?
Factoresque afectanelcrecimiento microbiano
Los factores ambientales afectan el crecimiento de los microorganismos, ya que
determinan la distribución de los microorganismos en la naturaleza y nos permiten
controlar susactividades. Los principales factores que afectan el crecimiento son:
- Temperatura
- pH
- presión osmótica
- oxigeno
- actividad del agua
- sustancias químicas (nutrientes)
- sustancias química (agentes antimicrobianos)
- tiempo
Temperatura:
El patrón de crecimiento bacterial se ve profundamente influenciado por la temperatura.
La temperatura a crecimiento óptimo permite el crecimiento más rápido delas bacterias
durante un período de tiempo, usualmente entre 12 y 14 horas. La temperatura mínima
de crecimiento es aquella temperatura menor a la cual la especie puede crecer. La
Temperatura de crecimiento máximo es la temperatura mayor en la cual el crecimiento
es posible. Los microorganismos se dividen en 3 grandes grupos en base asu
preferencia de rango de temperatura.
Sicrófilos
Son capaces de crecer a 0°C ó menos, pero crecen mejor a una temperatura mayor.
Estas bacterias son capaces de crecer a 0°C, pero tienen una temperatura óptima de
15°C ó menos y una máxima de aproximadamente 20°C.
Mesófilos
Crecen mejor a temperaturas que fluctúan de entre 25°C a 40°C. Aquí encontramos los
patógenos de humanos y animales de sangre caliente, éstos crecen mejor a 37°C.
Termófilos
Son bacterias que crecen a una temperatura óptima sobre los 45°C. La región de
crecimiento de muchos termófilos se extiende a la región de los mesófilos. Estas se
conocen como termófilos facultativos. La temperatura óptima de crecimiento para estos
últimos microorganismos es entre 50 a 60°C.
PH:
En la mayoría de las bacterias el crecimiento óptimo es entre 6.5 y 7.5. Muy pocas
bacterias crecen a un pH menor de 4.0. Sin embargo, las bacterias clasificadas como
acidófilos son tolerantes alaacidez
PRESION OSMOTICA
Los microorganismos pueden desarrollarse en medios conadecuadas concentraciones desales y/o
azucares. Lapresión osmóticaesgenerada por dichas concentraciones
OXIGENO
Algunos microorganismos necesitan oxígeno para vivir ysedenominan aerobios, otros pueden vivir sin
oxígeno y sedenominan anaerobios.
ACTIVIDAD DEL AGUA

6. Sedenominan actividad de agua aun parámetro relacionado conel agua disponible en los alimentos.
Esdiferente alahumedad, seconsidera actividad deagua al agua libre para el desarrollo delos
microorganismos; semideen escalaque va desde 0a1.
SUSTANCIAS QUIMICAS-NUTRIENTES:
Los microrganismos comotodos losseres vivos, necesitanalimentarse, para locual requieren nutrientes
comofuentes deenergía y comomaterial para elaborar sus estructuras celulares.
SUSTANCIAS QUIMICAS-AGENTES MICROBIANOS
Compuestos químicos, natural osintético,que mata oinhibe el crecimiento de losmicroorganismos.
TIEMPO
Los microorganismos son capaces de reproducirse en periodos detiempo muy cortos, silas condiciones
del medio endonde seencuentran sonlas adecuadas.
8. Señale las conclusiones del tema tratado
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFIA