Fermentación

1. INTRODUCCIÓN

En esta práctica trataremos la fermentación alcohólica, un proceso anaeróbico que es realizado por la actividad de un grupo determinado de microorganismos, como pueden ser las levaduras o algunas clases de bacterias. Estos microorganismos transforman los azucares, que en esta práctica determinada es la glucosa, en alcohol (etanol), dióxido de carbono (CO2) en forma gas y adenosíntrifosfato (ATP), que es utilizado por los propios microorganismos en sus metabolismos energéticos.

El proceso de fermentación inicia una vez la glucosa entra en el reactor encamisado, esta glucosa se oxida a ácido pirúvico, generando NADH. Posteriormente, ese ácido pirúvico pasa por un proceso de descarboxilación generando acetaldehído y dióxido de carbono. Este acetaldehído originado acabará reduciendo para generar etanol, gracias al enzima alcohol-hidrogenasa, y se consumirá el NADH generado anteriormente en el proceso de glucolisis. [pic 1]

[pic 2]

Las reacciones presentes en el proceso de fermentación alcohólica son realizadas por la acción biológica de los microrganismos Saccharomyces Cerevesiae, un tipo de levadura utilizada para la fabricación de pan, vino o cerveza. Estos utilizan la glucosa, procedentes de la hidrólisis del almidón en el pan y de la cebada en el caso de la cerveza.

Las reacciones realizadas por microrganismos presentan una complejidad mucho mayor que los procesos enzimáticos, por ese motivo encontrar un modelo cinético que describa su comportamiento es mucho más difícil. El principal modelo que seguimos cuando se habla de microrganismos es la ecuación de Monod, la cual permite describir la cinética de crecimiento celular de una población.

[pic 3][pic 4]

Sin embargo, en el caso de la fermentación alcohólica se produce un efecto de inhibición de la población de microorganismos por acumulación de etanol en el medio. Esto causa una modificación de la ecuación de Monod haciendo que se ajuste correctamente a este proceso de inhibición causado por el etanol.

La nueva ecuación de Monod para la fermentación alcohólica es la que se encuentra a continuación: [pic 5]

[pic 6]

2. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN

El principal objetivo de la práctica es realizar un estudio de la cinética de la fermentación de la glucosa, observando el tiempo que tarda la glucosa en degradarse y los moles de dióxido de carbono (CO2) y etanol que se acaban formando durante el proceso.

También nos permite determinar las constante cinéticas presentadas por las levaduras y ver su evolución a medida que degradan el substrato y se genera etanol, el producto que provoca su inhibición.

Esta práctica nos permitirá ver cómo funcionan los microrganismos durante el proceso de la fermentación alcohólica, pudiendo observar las tres fases: la etapa de crecimiento, la etapa estacionaria y la etapa de inhibición.  

3. MATERIALES I MÉTODOS

Materiales

Para realizar esta práctica se utiliza la instalación que se encuentra en la figura 2, la cual está formada por un reactor encamisado de tanque agitado, que esta herméticamente cerrado y conectado a un sistema de mediación de gases. Todo esto situado dentro de un baño termostático a una temperatura cercana a los 35ºC.  [pic 7]