Investigacion individual sobre los niveles de pH en la fermentación de la lactosa

1. John García
Estudio de la incidencia de tipos de leche de vaca (Bos taurus) y la producción de
ácido láctico
Introducción
Las raíces de la producción láctea se remontan al año3000 a.C. (Oriente Medio)
cuando el hombre llevaba consigo recipientes de leche hecho con piel de animales lo cual
ayudaba para la recolección de bacterias en sí misma, el científico Stamen Grigorov
descubrió la bacteria que provocada esta acidificación en la leche, en concreto descubrió
la cepa “Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus termophilus” que comúnmente se les
conoce como “Granos de Kéfir” estos están compuestos por una composición
microbiológica de una mezcla de bacterias de ácido láctico que van desde un 83 a 90%,
levaduras que van de un 10 a 17% (Tamine,2006)
Estas eran utilizadas para inducir a la leche producida por las ovejas a que se
convierta en yogur, queso, etc. Estas cepas tienen un tamaño aproximado de 0,3 a 2.0 cm
o más de diámetro estos se asemejan mucho a la forma de una coliflor pero estos tienen
una textura gelatinosa además de tener un color blanco amarillento (Tamine, 2006)
En el pre experimento se pudo observar que al acidificarse, la leche cambiaba de
consistencia y de sabor. La explicación de este fenómeno es simple. Las bacterias que
normalmente se encuentran en la ubre de los animales, contaminan la leche, proliferando
y formando ácido láctico.
El motivo de esta investigación es observar los beneficios que tiene el producir un
yogurt casero sin embargo las implicaciones para la salud están determinadas por los
cambios de pH producto de la fermentación, por tanto, es necesario determinar el pH para
su producción y reacción de ácido láctico que tiene nuestro organismo.
El pH nos ayuda a mantener un estado óptimo en nuestro cuerpo, se tiene una
ideología que el ácido es malo para la salud y la alcalinidad es buena, mantener una
estabilidad entre ambas partes es lo indicado para el buen funcionamiento del cuerpo. La
escala de pH varía desde 0 a 14 donde menos de 7 es un estado ácido y mayor de 7 es un
estado alcalino pero un estado óptimo
Las consecuencias que podría producir un pH alto serian: Baja resistencia del
sistema inmune, pérdida de masa muscular u ósea fatiga, dolores y espasmos físicos,

2. Caída de cabello y cansancio físico. “El kéfir incluye hasta 30 cepas de bacterias buenas
que ayudan a combatir tumores, microbios dañinos, carcinógenos y más”. (Adilac, 2021)
Entre ello se encuentra el mantener una alimentación más sana y tener la seguridad
de que el producto que se crea uno mismo que es el Kéfir no está alterado con algún
químico que afecte a nuestra salud.
Pregunta de investigación
¿Cuál es la incidencia del tipo leche en la producción de ácido Láctico?
Objetivo
Determinar la incidencia de Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus termophilus
en diferentes tipos de leche de vaca (Bos taurus) en su fermentación su pH.
Hipótesis
H1: La leche “A” produce menor cantidad de ácido láctico en comparación con el tipo
de leche “C”
H0: Las bacterias Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus termophilus bajan el pH de la
leche por medio de un proceso anaeróbico lo que produce un mayor cantidad de ácido
láctico.
Variable dependiente: La medición de pH en el experimento y como va aumentando
hasta tener el resultado final que sería el yogurt.
Variable independiente: Tiempo de fermentación, marcas diferentes de leche que se
usaran para esta investigación.
Variable controlada: El control durante el periodo de tiempo y además la cantidad de
leche que se utilizaran para realiza el proyecto.
No Variables controladas Método detallado de control de cada
variable.
1 Tiempo 8 horas totales
2 Cantidad En leche 50 ml
3 Cantidad En búlgaros 2g

3. Marco teórico
“Los biólogos emplean el termino fermentación para describir el metabolismo
anaeróbico, la producción de nutrientes a partir de nutrientes sin oxígeno” (Katz, 2012)
Owen. P Ward señala que el proceso metabólico consiste en “En los procesos
respiratorios o aeróbicos, los organismos son capaces de oxidar completamente algunos
de los sustratos a CO2 y H2O, obteniendo el máximo de energía para la conversión de
sustratos remanentes en una nueva masa muscular” (Ward, 1993)
Los Lactobacillus bulgaricus por medio del metabolismo producen un ácido
láctico durante el proceso de fermentación, la producción del mismo hace que su ambiente
sea acido lo cual evita que más bacterias dañinas invadan el ambiente en el que se
encuentran, la fermentación es un proceso catabólico de oxidación incompleto lo cual nos
da un compuesto orgánico de producto final.
Los estreptococos remueven el oxígeno y los lactobacilos transforman el azúcar
lactosa en ácido láctico, este ácido láctico aumenta cuando el pH en la leche baja, es decir
que el mientras sea más acido sea el compuesto, el ácido láctico se hace más presente.
Cuando el pH oscila entre 5 y 6, la leche coagula lo que le da una consistencia distinta a
la leche y dándose a producir el yogurt.
Durante el proceso metabólico realizado por las bacterias Lactobacillus bulgaricus
y Streptococcus termophilus, el nivel de pH baja desde un promedio de 6.0 a 6.5 hasta
llegar a un punto de pH de 4.0 a 4.6. Una vez este proceso ha realizado todo el
metabolismo hasta llegar al punto indicado, es indicado que se detenga la fermentación
de la leche. Una variante en el pH requerido puede provocar que el producto tenga menos
vida útil o que este tenga un sabor agrio, pero también se debe tener en cuenta también
que si se separa el sólido del yogurt muy pronto del líquido puede provocar que el
producto final no tenga consistencia

4. Materiales
Cantidad Material o equipo Capacidad, marca, incertidumbre, etc.
1 Cinta medidora de pH CITOTEST
2 Vasos plásticos 200 ml de capacidad
3 Leche Vita, La lechera, Rey leche
4 Jeringa 50 ml
5 Búlgaros 500g
Metodología:
Se usaron distintas marcas de leche las cuales tomaron el nombre de: Leche
“A”(Vita), Leche “B”(Rey Leche y leche “C”(La Lechera) las cual se distribuirá en una
cantidad de 50ml por vaso, cada uno de estos grupos Leche (A, B, C) contaran con 3
grupos experimentales dentro y se usaran las se usaran los búlgaros en una cantidad de
2gramos en cada vaso los cuales tendrán una exposición ambiente como es recomendado,
se dejara fermentar durante un periodo de 8 horas lo cual nos dará la fermentación para
la cantidad de leche que se usara después se procederá a colar cada muestra y tomar el
pH con la cinta medidora lo cual nos permitirá tomar los datos y variables que se
encuentren en el experimento.
Experimento previo:
Se realizó un experimento previo al estudio final el cual constaba de colocar una
cantidad de leche en una botella plástica junto con las bacterias y tapada con un globo en
la boca de la botella lo cual ocasionaría la reacción de la fermentación y por esto se
liberaría CO2 de una forma más concreta estas bacterias hidrolizan las proteínas de la
leche, catabolizan el oxígeno para producir dióxido de carbono y producir alcohol. El
experimento se encontró en una forma inicial sin ningún tipo de contenido de aire en el
globo que se encontraba en la parte superior de la boca de la botella, al cabo del tiempo
establecido (24 horas) se vio una pequeña inflación, esto se dio por el proceso metabólico
antes mencionado.
Resultados:
Observaciones: (Datos cualitativos)

5. La leche “A” al usar las bacterias Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus
termophilus durante un tiempo determinado dio las siguientes señales:
Al cabo de una hora el nivel de pH se mantuvo en un mismo nivel que el inicial.
Al cabo de 4 horas pasadas, el pH descendió un nivel en dos de las tres muestras,
y se pudo notar como el suero era presente en la prueba el cual es la parte acuosa de la
leche que se separa de la leche cuajada
Al cabo de 8 horas el nivel de pH de dos de las muestras descendió al nivel que
se recomendaba estará mientras que la otra se mantuvo al mismo nivel de pH con el pasar
de las 4 horas
La leche “B” al usar las bacterias Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus
termophilus durante un tiempo determinado dio las siguientes señales:
Al cabo de una hora el pH se mantenía al mismo nivel
Al cabo de 4 horas en todas las muestras el pH descendió un nivel y se pudo
observar cómo se desprendía un líquido transparente que este es el suero de la leche
Con el pasar de las 8 horas una de las tres muestras de la leche “B” descendió un
nivel de pH y las otras dos se mantuvieron al mismo nivel que con el pasar de las 4 horas.
La leche “C” al usar las bacterias Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus
termophilus durante un tiempo determinado dio las siguientes señales:
Al cabo de una hora el nivel de pH se mantuvo como el inicial.
Al cabo de las 4 horas transcurridas el pH de todas las muestras descendió un nivel
y tuvo la misma reacción al desprender un líquido transparente que sería el suero de la
leche.
Al cabo de las 8 horas transcurridas el nivel de pH de todas las muestras se
mantuvo en el mismo nivel que con el transcurrir de las 4 horas por lo que no hubo una
variación en ese punto.
En todas las muestras con el pasar de las 4 horas se podía observar el suero de la
leche y también que tomaba una coloración un tanto amarillenta blanqueado.

6. Tabla 1
Nivel de pH producido por las bacterias Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus
termophilus en la leche “A”
Nota: Autoría del investigador
Gráfico1
Frecuencias acumuladas variación del nivel de pH con el tipo de leche “A”
En el grafico se puede apreciar las frecuencias acumuladas de los datos obtenidos con el
tipo de leche “A” y los resultados que han sido causa de las bacterias usadas Lactobacillus
0,13
0,42
1,00
0,13
0,42
1,00
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
4 5 6
Frecuencia
relativa
acumulada
Nivel de pH
Grupo "A"
Series1 Frecuencia relativa acumulada
Leche "A"
50 ml de leche 50 ml de leche 50 ml de leche 50 ml de leche
2g de Búlgaros +/-
0,5
2g de Búlgaros +/-
0,5
2g de Búlgaros +/-
0,5
2g de Búlgaros +/-
0,5
Medida de pH +/-
0,5
Medida de pH +/-
0,5
Medida de pH +/- 0,5
Medida de pH +/-
0,5
Muestra 1 6 6 5 4
Muestra 2 6 6 6 5
Muestra 3 6 6 5 4
Promedio 6 6 5,3 4,3

7. bulgaricus y Streptococcus termophilus, esto permite conocer los niveles de pH que tiene
cada muestra y la variación de las mismas. Es así que la gráfica señala que un 13% de las
muestras bajaron su nivel de pH a 4 o menos, 41% de las muestras tuvieron un nivel de
pH de 5 menos y que el 100% demuestras tuvieron un nivel de pH de 6 o menos.
Tabla 2
Nivel de pH producido por las bacterias Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus
termophilus en la leche “B”
Leche "B"
50 ml de leche 50 ml de leche 50 ml de leche 50 ml de leche
2g de Búlgaros +/-
0,5
2g de Búlgaros +/-
0,5
2g de Búlgaros +/-
0,5
2g de Búlgaros +/-
0,5
Medida de pH +/-
0,5
Medida de pH +/-
0,5 Medida de pH +/- 0,5
Medida de pH +/-
0,5
Muestra 1 6 6 5 4
Muestra 2 6 6 5 5
Muestra 3 6 6 5 5
Promedio 6 6 5 4,6
Nota: Autoría del investigador.

8. Gráfico2
Frecuencias acumuladas variación del nivel de pH con el tipo de leche “B”.
Nota: Autoría del investigador
En el grafico se puede apreciar las frecuencias acumuladas de los datos obtenidos
con el tipo de leche “B” y los resultados que han sido causa de las bacterias usadas
Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus termophilus, esto permite conocer los niveles
de pH que tiene cada muestra y la variación de las mismas. Es así que la gráfica señala
que un 6% de las muestras bajaron su nivel de pH a 4 o más, 50% de las muestras tuvieron
un nivel de pH de 5 o más, y se deduce que un 100% de muestras tuvieron un nivel de pH
de 6 o menos.
Tabla 3
Nivel de pH producido por las bacterias Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus
termophilus en la leche “C”.
Leche "C"
50 ml de leche 50 ml de leche 50 ml de leche 50 ml de leche
2g de Búlgaros +/-
0,5
2g de Búlgaros +/-
0,5 2g de Búlgaros +/- 0,5
2g de Búlgaros +/-
0,5
Medida de pH +/-
0,5 Medida de pH +/- 0,5 Medida de pH +/- 0,5
Medida de pH +/-
0,5
Muestra 1 6 6 5 5
Muestra 2 6 6 5 5
Muestra 3 6 6 5 5
0,06
0,50
1,00
0,06
0,50
1,00
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
4 5 6
FRecuencia
relativa
acumulada
Nivel de pH
Grupo "B"
Frecuencia relativa
acumulada
Frecuencia relativa
acumulada

9. Promedio 6 6 5 5
Nota: Autoría del investigador.
Gráfico3
Frecuencias acumuladas variación del nivel de pH con el tipo de leche “C”.
Nota: Autoría del investigador.
En el grafico se puede apreciar las frecuencias acumuladas de los datos obtenidos
con el tipo de leche “C” y los resultados que han sido causa de las bacterias usadas
Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus termophilus, esto permite conocer los niveles
de pH que tiene cada muestra y la variación de las mismas. Es así que la gráfica señala
que un 5% de las muestras bajaron su nivel de pH a 5 o más, y se deduce que un 100%
de las muestras tuvieron un nivel de pH de 6 o más.
Tabla 4
Leche “A” Leche “B” Leche “C”
Media 5,42 5,42 5,5
Muestra 3 3 3
Varianza 0,083 0.020 0
Nota: Autoría del investigador.
En donde xi valor observado, 𝑥̅ media de las observaciones, n es el número de
observaciones.
Formula varianza maestral:
0,5
1
0,5
1
0
0,5
1
1,5
5 6
Frecuencia
relativa
acumulada
Nivel de pH
Grupo "C"
Series1 Frecuencia relativa acumulada

10. 𝑆2
=
∑(xi − 𝑥̅)2
n − 1
𝑆2
=
∑(5,25 − 5,42)2
+ (5,75 − 5,42)2
+ (5,25 − 5,42)2
3 − 1
=
𝑆2
=
∑ 0,289 + 0,1089 + 0,289
3 − 1
=
Formula varianza común Sc2:
Sc2 =
(n1 − 1)S1
2
+ (n2 − 1)S2
2
n1 + n2 − 2
Sc2 =
(3 −1) 0,083 +(3 −1)0,02083
3+ 3−2
= 0,052083
Formula prueba t:
t =
x
̅1 − x
̅2
√
Sc2
n1 +
Sc2
n2
=
t =
5,42 − 5,42
√0,052083
3
+
0,052083
3
= 0
Tabla 5
T student entre grupos de tipo de leche A, B, C.
“Permite comparar muestras, y/o establece la diferencia entre las medias de las
muestras. El análisis matemático y estadístico de la prueba con frecuencia se minimiza
para, utilizando pruebas no paramétricas, cuando la prueba tiene suficiente poder
estadístico”. (Turcios, 2015)
Grupo A-B Grupo A-C
Varianza agrupada 0,052083 0,0416
T student 0 -0.5
Valor Critico 2,131 2,131
Diferencia significativa No No
Nota: Autoría del investigador.
Se acepta la hipótesis nula y se rechaza la hipótesis alternativa.

11. Análisis de resultados
Tomando en cuenta el valor de 50% de los datos de cada tipo de leche se estima
que el 42% de muestras tratadas con el tipo de leche “A” alcanzaron un nivel de pH de 5
o menos, por otra parte, las muestras tratadas con el tipo de leche “B” alcanzaron un nivel
de pH de 5 o menos, las muestras tratadas con él con el tipo de leche “C” alcanzaron un
nivel de pH de 5 o menos Es así que, los porcentajes tomados indican un mayor nivel de
pH cuando las muestras fueron tratadas con el tipo de leche “C”, evidenciando que las
muestras que fueron tratadas con los tipos de leche “A” y ”B” tienen un menor nivel de
pH.
Podemos observar las diferencias, sin embargo, esto es suficiente para poder decir
¿Cuál tipo de leche es más eficiente que la otra? Este cuestionamiento se lo analiza
mediante un contraste de hipótesis el cual se realizó ocupando una prueba de T student.
Al realizar los cálculos con la prueba T student el valor al comparar las muestras
tratadas con el tipo de leche “A” con las muestras del tipo de leche “B” se aprecia que el
valor de T es 0 y el valor crítico es 2,131, por consiguiente se deduce el valor t es menor
al valor crítico y se acepta la hipótesis nula que señala[Las bacterias Lactobacillus
bulgaricus y Streptococcus termophilus bajan el pH de la leche por medio de un proceso
anaeróbico lo que produce un mayor cantidad de ácido láctico]. Por ende se rechaza la
hipótesis alternativa que señala (La leche “A” produce menor cantidad de ácido láctico
en comparación con el tipo de leche “C”).
Lo mencionado indica que las muestras tratadas con el tipo de leche “A” tiene
un menor nivel de pH dando así origen a mas ácido láctico lo que corresponde con la
mención de (Ward, 1993) que señala lo siguiente “En los procesos respiratorios o
aeróbicos, los organismos son capaces de oxidar completamente algunos de los sustratos
a CO2 y H2O, obteniendo el máximo de energía para la conversión de sustratos remanentes
en una nueva masa muscular” lo que da origen al ácido láctico.
Así también en la cita se deducen algunas razones por las cuales la incidencia del
pH por medio de procesos anaeróbicos oxidan completamente algunos sustratos
obteniendo la máxima energía posible y enviándolos a una nueva masa muscular, esto
tiene que ver con la producción de ácido láctico.

12. Conclusiones
Se determinó el efecto del tipo de leche A, B y C, los datos obtenidos abordan un
resultado del tipo de leche “A” y “B” tienen una producción de ácido láctico a
comparación de las muestras tratadas con el tipo de leche “C”, esto se debe a los niveles
de pH que dicen que al ser el nivel de pH más bajo el ácido láctico aumenta así mismo es
en viceversa, esto se dio bajo condiciones normales en el aspecto como es el ambiente en
el que es expuesto, la temperatura, luz, diferentes factores además de los aspectos
controlados como lo son el periodos de tiempo al cual fue expuesto y el tipo de leche que
se usó .
El tipo de leche “A” y “B” al tener un nivel de pH más bajo a comparación de la
leche tipo “C” nos da a concluir que la oxidación realizada por los procedimientos
anaeróbicos realizados por el tipo “A” y “B” presenta una mayor producción de ácido
láctico. El experimento confirma la hipótesis nula mediante la prueba t, pero también se
puede tomar como referencia el nivel de pH producido por la leche tipo “A” y “B”
mediante una estadística descriptiva, lo cual arroja un porcentaje mayor de muestras con
un nivel de pH de 4 de un 13% en el tipo “A” mientras que en el tipo “B” un 6% y por
último en el tipo de leche “C” no tuvo un nivel de pH de 4 lo que nos daría un porcentaje
del 0% lo cual quiere decir que el tipo “C” no tuvo una producción más baja de pH y por
ende una producción más alta de ácido láctico por que no se descompusieron los cuerpos
en carbohidratos en la leche lo que causo que esta no produzca un nivel de pH más bajo.
Cabe recalcar que no se da este proceso por la falta de descomposición en
carbohidratos por los procesos que no llego a completar en el tiempo determinado la
leche tipo “C” como señala (Katz, 2012) “Los biólogos emplean el termino fermentación
para describir el metabolismo anaeróbico, la producción de nutrientes a partir de
nutrientes sin oxígeno”, la producción de ácido láctico se debe a un bajo nivel de pH en
la leche que se da a través de los procesos metabólicos que tienen las bacterias
Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus termophilus en la leche.

13. Anexos:
Anexo1
Leche A
Cantidad 2g de
búlgaros
50 ml de leche
+/- 1 pH
50 ml de leche
+/- 1 pH
50 ml de leche
+/- 1 pH
50ml de leche
+/- 1 pH
Intervalo de
tiempo
Inicio(0
minutos)
1hora(60m) 4 horas(240m) 8 horas(480m)
Muestra 1 6 6 5 4
Muestra 2 6 6 6 5
Muestra 3 6 6 5 4
Promedio 6 6 5.3 4.3
Leche B
Cantidad 2g de
búlgaros
50 ml de leche
+/- 1 pH
50 ml de leche
+/- 1 pH
50 ml de leche
+/- 1 pH
50ml de leche
+/- 1 pH
Intervalo de
tiempo
Inicio(0
minutos)
1hora(60m) 4 horas(240m) 8 horas(480m)
Muestra 1 6 6 5 4
Muestra 2 6 6 5 5
Muestra 3 6 6 5 5
Promedio 6 6 5 4.6
Leche c
Cantidad 2g de
búlgaros
50 ml de leche
+/- 1 pH
50 ml de leche
+/- 1 pH
50 ml de leche
+/- 1 pH
50ml de leche
+/- 1 pH
Intervalo de
tiempo
Inicio(0
minutos)
1 hora (60m) 4 horas (240m) 8 horas (480m)
Muestra 1 6 6 5 5
Muestra 2 6 6 5 5
Muestra 3 6 6 5 5
Anexo2
Anexo3

14. Promedio 6 pH 6 pH 5 pH 5 pH
La tabla numero 1 muestra los resultados obtenidos de la leche de marca “Adilac” con su
pH variante en los intervalos de una hora, 4 horas, 8 horas.
La tabla numero 2 muestra los resultados obtenidos de la leche de marca “Vita” con su
pH variante en los intervalos de una hora, 4 horas, 8 horas.
La tabla numero 3 muestra los resultados obtenidos de la leche de marca “La lechera” con
su pH variante en los intervalos de una hora, 4 horas, 8 horas.
Anexo4
Búlgaros que Producen la Fermentación Láctea
Anexo5
Leche Después del Proceso de Fermentación

15. Anexo6
Cinta Medidora de pH

16. Bibliografía
Adilac. (11 de Febrero de 2021). Beneficios de kefir. Obtenido de Lactosa.org:
https://lactosa.org/los-7-beneficios-del-kefir/
BACKYARD BRAINS. (21 de 1 de 2021). BACKYARD BRAINS. Obtenido de
backyardbrains.cl/experiments/reactiontime:
http://www.backyardbrains.cl/experiments/reactiontime#:~:text=El%20tiempo%
20de%20reacci%C3%B3n%20promedio,frente%20a%20un%20est%C3%ADm
ulo%20t%C3%A1ctil.
Katz, S. E. (2012). El arte de la fermentacion: una exploracion en profundidad de
conceptos y procesos esenciales de todo el mundo/Sandor Ellix Katz; Prologo de
Michael Pollan . Estados Unidos de America: Chelsea Green Publishing.
M. Wszolek, B. K.-T. (2006). Production of Kefir, Koumiss and Other. (T. Adnan, Ed.)
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file:///C:/Users/herrera/Downloads/9780470995501.ch8%20(3).pdf
Turcios, D. R. (2015). t-Student. Usos y abusos. Revista mexicana de cardiología, 113-
610.
Ward, O. P. (1993). Biotecnologia de la fermentacion . En O. P. Ward, Metabolismo (pág.
31). Zaragoza: ACRIBIA.