Obtención de Vinagre mediante Fermentación Alcohólica y Acética de un Sustrato de Feijoa Usando Microorganismos Aislados de Cepa de laboratorio de Microbiología..

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Se va eliminando el sobrenadante de cultivo con el mismo volumen que se elimina se añade del medio de cultivo reciente, se tiene la concentración de nutrientes prácticamente constantes y se eliminan los tóxicos. Los que se eliminan se procesan en la extracción y purificación del producto interesado, se usa menos que la alimentada ya que este sistema no aguanta mucho ya que hay más posibilidades de que se contaminé y de que se rompa la estabilidad del fermentador. (1.4)

- La fermentación alcohólica

La fermentación alcohólica es una bioreacción que permite degradar azúcares en alcohol y dióxido de carbono. La conversión se representa mediante la ecuación:

C6 H12O6 2C2H5OH +2CO2 [pic 1]

Las principales responsables de esta transformación son las levaduras. La Saccharomyces cerevisiae, es la especie de levadura usada con más frecuencia. Por supuesto que existen estudios para producir alcohol con otros hongos y bacterias, como la Zymomonas mobilis, pero la explotación a nivel industrial es mínimo. A pesar de parecer, a nivel estequiométrico, una transformación simple, la secuencia de transformaciones para degradar la glucosa hasta dos moléculas de alcohol y dos moléculas de bióxido de carbono es un proceso muy complejo, pues al mismo tiempo la levadura utiliza la glucosa y nutrientes adicionales para reproducirse. Para evaluar esta transformación, se usa el rendimiento biomasa/producto y el rendimiento producto/ substrato. Rendimiento biomasa/substrato (Yx/s): es la cantidad de levadura producida por cantidad de substrato consumido. - Rendimiento substrato/producto (Yp/s): es la cantidad de producto sintetizado por cantidad de substrato consumido. El rendimiento teórico estequiométrico para la transformación de glucosa en etanol es de 0.511 g de etanol y 0.489 g de CO 2 por 1 g de glucosa. Este valor fue cuantificado por Gay Lussac. (1.5)

Levaduras

Las levaduras son organismos pertenecientes al reino de los hongos: Como tales, son organismos heterotróficos por el hecho de que solo pueden alimentarse de materia ya preformada. Las levaduras están distribuidas en casi todos los hábitats naturales. Son comunes en las hojas de las plantas y en las flores, también se encuentran en la superficie de la piel y en el tracto intestinal de los animales de sangre caliente donde pueden vivir en simbiosis o como parásitos. También se encuentran en los suelos y en el agua salada donde contribuyen a la descomposición de plantas y algas. (1.6)

Las levaduras se multiplican asexualmente como células individualizadas que se dividen por gemación o por división directa (fisión), hay especies que pueden crecer como filamentos formando el micelio típico de los hongos. En su apartado de reproducción sexual las levaduras producen unas estructuras llamadas ascas, que contienen hasta 8 esporas. Estas ascosporas pueden fusionarse entre sí y originar un nuevo individuo que podrá multiplicarse a través de una división vegetativa (1.6)

Pero los más conocido y comercialmente significativo de las levaduras son las especies y cepas relacionadas de Saccharomyces cerevisiae. Este organismo ha sido largamente utilizado para fermentar azúcares del arroz, del trigo, de la cebada y del maíz para la producción de bebidas alcohólicas y en la industria de panificación para expandir o aumentar la masa. (1.6)

Entre las levaduras más importantes para la obtención de vinagre se encuentra la S. cerevisiae que es un hongo unicelular, utilizado industrialmente en la fabricación de pan, cerveza y vino. En su ciclo de vida alternan dos formas, una haploide y otra diploide. Ambas formas se reproducen de forma asexual por gemación.

S. cerevisiae es uno de los modelos más adecuados para el estudio de problemas biológicos. Es un sistema eucariota, con una complejidad sólo ligeramente superior a la de la bacteria pero que comparte con ella muchas de sus ventajas técnicas. Además de su rápido crecimiento, la dispersión de las células y la facilidad con que se replican cultivos y aíslan mutantes, destaca por un sencillo y versátil sistema de transformación de ADN. Por otro lado, la ausencia de patogenicidad permite su manipulación con las mínimas precauciones.

S. cerevisiae es un sistema genético que, a diferencia de la mayoría de los otros microorganismos, presenta dos fases biológicas estables: haploide y diploide. La fase haploide permite generar, aislar y caracterizar mutantes con mucha facilidad, mientras que en la diploide se pueden realizar estudios de complementación. (1.7)

Sustrato Adecuado

El sustrato adecuado para la fermentación Alcohólico

Debe tener la viscosidad adecuada, esta se calcula a partir de los gramos de fruta que se agregan y la cantidad de agua, un porcentaje de glucosa de 40 g/L, extracto de levadura, y tener un pH aproximado entre 6 y 7.

Variables a Controlar para la fermentación Alcohólica

En el proceso de fermentación se deben controlar las variables de Temperatura de 24 a 27°C, Revoluciones por minuto 150, pureza, porcentaje de azucares y etanol para asegurar que el microorganismo se encuentre en las condiciones y nutrientes adecuados, para que estos no afecten el crecimiento y proceso de fermentación.

- Fermentación acética:

La formación de ácido acético resulta de la oxidación del alcohol por la bacteria del vinagre en presencia del oxígeno del aire. Esta bacteria, a diferencia de las levaduras productoras de alcohol, requiere un suministro generoso de oxígeno para su crecimiento y actividad. El cambio que ocurre es descrito generalmente por (1.8)

C2H5OH +O2+ Acetobacter aceti = CH3COOH+H20 Alcohol +Oxígeno+ Bacteria del vinagre = Ácido Acético + Agua

El primer enzima, llamado alcohol deshidrogenasa tiene como sustrato el alcohol etílico y lo transforma en acetaldehido. Durante este paso del metabolismo del etanol se elimina un hidrógeno del etanol que pasa a reducir al NAD, una molécula de almacenamiento de energía. De esta manera el alcohol, al perder un hidrógeno se oxida, es decir, el balance oxígeno/ hidrógeno de la molécula tiende al oxígeno. En este proceso el NAD queda reducido a NADH. Este paso supone una “vuelta atrás” pues el paso de acetaldehído a etanol forma parte de la fermentación etílica que llevan a cabo otras bacterias.

En el segundo paso del metabolismo el acetaldehido es hidratado. Para ello la bacteria