FERMENTACIONES INDUSTRIALES

Cateryna Aiello Mazzarri, MSc., Ph.D. Escuela de Ingeniería Química Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia ®2013

TEORÍA

TEMA 1: CONCEPTO, DESARROLLO HISTORICO DE LAS FERMENTACIONES INDUSTRIALES

TEMA 2: MICROORGANISMOS Y MEDIOS DE CULTIVO

TEMA 3: ESTERILIZACIÓN

TEMA 3: CRECIMIENTO MICROBIANO

TEMA 4: FERMENTACIONES: tipos y productos

TEMA 5: BIOREACTORES

LABORATORIO

PRÁCTICA 1: RECORRIDO POR LOS LABORATORIOS DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Y FERMENTACIONES INDUSTRIALES

PRACTICA 2: ELABORACION DE VINO PRACTICA 3: ELABORACION DE YOGURT

TEMA 1: CONCEPTO, DESARROLLO HISTORICO Y FUTURO DE LAS FERMENTACIONES INDUSTRIALES

• Definiciones básicas

• Desarrollo Histórico

• Estado Actual y Perspectivas Futuras

• Ética y Riesgos

MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL

Parte de la Microbiología que se ocupa de las aplicaciones industriales de los microorganismos, así como también de los procesos industriales catalíticos basados en el uso de microorganismos.

BIOTECNOLOGIA MICROBIANA

Ámbito de la Microbiología orientado hacia la producción de elementos de interés industrial mediante procesos en los cuales intervenga , en algún paso, uno o mas microorganismos

FERMENTACIONES INDUSTRIALES

Son procesos de transformación de una sustancia orgánica en otra utilizable, producida mediante un proceso metabólico por microorganismos o por enzimas que provocan reacciones de oxido reducción, de las cuales el organismo productor deriva la energía suficiente para su metabolismo.

DEFICNICIÓN DE FERMENTACIÓN

Proceso metabólico llevado a cabo por microorganismos, bacterias y levaduras bajo condiciones aeróbicas y anaerobias obteniendo energía y teniendo características físico-químicas controladas.

Es un proceso en el que se potencia deliberadamente el crecimiento de los microorganismos que consumen una cantidad de sustrato y enriquecen, por medio del cultivo los productos de su metabolismo.

El proceso de fermentación es producido por acción de las enzimas cambios químicos en las sustancias orgánica.

La fermentación es un proceso de oxidación incompleto, siendo el producto final un compuesto orgánico. Estos productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de fermentaciones.

FERMENTACION AEROBICA

FERMENTACION ANAERÓBICA

Para llevar acabo la fermentación se requiere conocer: • el sustrato idóneo y sus características físico-químicas • microorganismos idóneo y su cinética de crecimiento

DEFINICIÓN DE FERMENTACIÓN

La arqueología ha revelado la actividad biotecnológica empírica del hombre en la antigüedad

HISTORIA

Las Fermentaciones tienen su origen hace miles de años con las

manipulación de los alimentos que realizaban os hombres de edades

pretéritas

Elaboración del vino en el antiguo Egipto. Un

fresco que data de alrededor de 1400 AC.

Metropolitan Museum of Art

La utilización de la cerveza y el vino se

remonta a aproximadamente 9000 años.

Desde Mesopotamia y Egipto se

extendió hacia toda Eurasia

El hombre sin saberlo ejerció presión

selectiva sobre la levadura que lleva a

cabo los procesos fermentativos y que

hoy conocemos como:

Saccharomyces cereviciae

Vino y Cerveza: Bebidas Milenarias

Elaboración del pan en el antiguo Egipto, en los

tiempos del bajo imperio, época de Ramsés II

Fuente: www.scientificphysic.com

Pan: Cultura y Nutrición

Todas las culturas antiguas, desde

Mesopotamia, pasando por Egipto,

Grecia y Roma conocían y

guardaban celosamente los

fermentos para la elaboración de

pan.

Millares de tipos de pan se

elaboran en el planeta

Productos fermentados de Leche

También llamados Derivados Lácteos Fermentados,

producidos por la acción de bacterias ácido lácticas (BAL)

Lactobacillus, Lactococus o Leuconostoc

DUALIDAD

IMPORTANTE

• Aumento de vida útil

• Mejora la digestibilidad

Existen evidencias de productos fermentados de leche

desde hace 10.000 años.

Productos fermentados de Leche

• Yogurt

• Suero de mantequilla (USA,

Canadá)

• Leche acidophilus (USA, Canadá)

• Kiselo mlyako (Bulgaria)

• Sauermilk o dickmilk (Alemania)

• Zure melk (Países Bajos)

• Lapte bâtut (Rumania)

• Filmjőlk o fil (Suecia)

• Surmelk o kulturmelk (Noruega)

• Piimä y viili (Finlandia)

• Amasi (Sudafrica)

Levaduras

Empieza a considerarse a las levaduras como una cosa viva, idea que fue ridiculizada por los químicos de la época entre ellos Berzelius.

Microscopio original Leeuwenhoek, Colección Nachet, Parigi

1680

Leeuwenhoek, fue el primero en observar las levaduras al examinar gotas de cerveza fermentada en microscopio primitivo.

1836

Louis Pasteur

Experimento de Pasteur

Louis Pasteur define el papel de los microorganismos y funda la ciencia de la microbiología. Hizo importantes contribuciones en el campo de la química orgánica a mediados del siglo XIX:

Desarrolló varias vacunas, incluida la de la rabia.

Desautorizó la teoría de la generación espontánea.

Desarrolló la teoría de los gérmenes para determinar la causa de muchas enfermedades.

1861

Penicilina

1928 1945

Descubierta por

Alexander Fleming

Se probó que la

sintesis química

era muy dificil

Se seleccionó la ruta de la

Fermentación

Esfuerzos para incrementar la producción

•Selección de la línea celular

•Optimización del medio

•Desarrollo del proceso

Producción a

gran escala

+15 años

1945

Watson y Crick

James Watson y Francis Crick, futuros ganadores del Premio Nobel, descubrieron la estructura de doble hélice del ácido desoxirribonucléico, conocido como ADN. El ADN transmite la información hereditaria de una a otra generación

1953

RESTRICTASA 1970

Hamilton Smith y Daniel Nathans descubrieron (accidentalmente) la enzima restrictasa capaz de reconocer y cortar el ADN en secuencias específicas. Premio Nobel en 1978

INGENIERIA GENETICA

Utilizando la técnica de "empalme de genes" o "tecnología de ADN recombinante", se puede añadir información genética para crear una nueva proteína la cual proporciona nuevos caracteres, tales como la resistencia a enfermedades o pestes.

Dolly

1996

GENOMA HUMANO

En febrero, se publicó el mapa del genoma humano adelantándose, en varios años, a la fecha en que tenía previsto finalizarse este proyecto.

La secuencia del genoma es ya una realidad, sin embargo, aún queda por conocer la función de cada uno de los genes localizados, saber cómo interactúan unos con otros, cómo se regula su actividad y de qué manera actúan las proteínas que éstos codifican.

2001

Modificación genética

• Desarrollo de cepas microbianas

de uso industrial, por ejemplo

bacterias que producen

enzimas, proteínas humanas y

compuestos químicos de uso

industrial

• Desarrollo de microorganismos

resistentes a altas temperaturas

y concentraciones de sales

• Desarrollo de cultivos y plantas

altamente energéticos o

resistentes a plagas y

enfermendades

Ética y Riesgos

“La ciencia puede descubrir lo que es cierto,

pero no lo que es bueno, justo y humano.”

Marcus Jacobson