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UNIVERSIDAD NACIONAL
AUTONOMA DE MÉXICOFacultad de Estudios Superiores “ZARAGOZA”
Química Farmacéutica Biológica
MICROBIOLOGIA GENERAL I
FERMENTACIONES Equipo 4:
Castañeda Piña Juan Carlos
Ordoñez Piña Imelda
**INTRODUCCIÓN**
El mundo de los microorganismos es de suma importancia en la vida de los seres “superiores”, pues tienen la capacidad de producir cantidades ilimitadas de productos de interés alimenticio e industrial.
FERMENTACIÓNLa fermentación proceso metabólico de oxido-reducción anaeróbico.
Inicialmente los polisacáridos son catabolizados a monosacáridos para entrar a la célula bacteriana y ser degradados.
+ENZIMAS
PERMEASAS
**Proceso en el cual un sustrato orgánico sirve como aceptor final de electrones en lugar del oxigeno.
Los microorganismos que fermentan
un hidrato de carbono son por lo
general anaerobios facultativos.
Los productos finales depende de varios factores como:
1) El tipo de microorganismo que lleve a cabo la fermentación
2) La naturaleza del sustrato
3) Factores ambientales
Los productos finales característicos de la fermentación son:
1)Ácido Láctico
2)Ácidos acético y fórmico
3)Ácido láctico y alcohol etílico
4) Acetilmetilcarbinol (acetoína) y CO2
5)Acido succínico
6)CO2, acetona y alcohol isopropílico
7) Alcohol butílico.
El ácido Pirúvico es el intermediario clave de la
degradación de la glucosa.
REACCION GENERAL
CHO´s CO2+H2+
Aldehídos,
Ácidos,
Alcoholes,
Cetonas,
Glucólisis
Microorganismo
Características que debe cumplir el m.o.
Producir la sustancia de interés. Estar disponible en cultivo puro. Ser genéticamente estable. Crecer en cultivos a gran escala. Crecer rápidamente y obtener el producto deseado
en un corto período de tiempo. No ser patógeno para el hombre o para los
animales o plantas.
La importancia de los microorganismos en la industria
El uso de m.o para la obtención de alimentos es una de las aplicaciones más antiguas de la biotecnología. En la actualidad se han ido seleccionando las mejores cepas y se han desarrollado grandes industrias y economías en base a ellos.
´ Entre los microorganismos fermentativos
podemos encontrar a las siguiente familias:
**Streptococcaceae
**Streptococcus
**Leuconostoc
**Pediococus
**Lactobacillae
**Streptobacterium
**Thermobacterium
**Betabacterium
La mayoría de los M.O de las fermentaciones
alimentarías son bacterias Gram(+).
Tienen forma de cocos o de bastoncillos y son
catalasa(-).
Algunas especies son aerotolerantes, la
mayoría son anaerobias estrictas como las que
se encuentran en el intestino de los animales.
Los M.O. menos sensibles al oxígeno son los
Streptococcus.
Fermentación alcohólica
Glucosa 2 Etanol +
CO2
*Las bacterias alcohólicas degradan a la glucosa en Ác. Pirúvico (intermediario clave) siguiendo el ciclo de Embden – Meyerhof.**Proceso llevado a cabo por levadurasSaccharomyces Sp.
Fermentación del ácido láctico
Homolácticas Heterolácticas
Embden -Meyerhof Embden Meyerhof
Shunt de las pentosas
Entner-Duodoroff
Ac. lácticoAc. Láctico **Etanol
Ác. Acético **Co2
Ác. Fórmico **Glicerol
La síntesis del ácido láctico y la tolerancia de las bacterias lácticas a este ácido orgánico, se utilizan en la conservación
de alimentos.
Para otros muchos microorganismos alterantes (podredumbre, putrefacción) como Pseudomonas, Enterobacterias, Alcalígenes.
Por lo contrario las bacterias lácticas pueden crear problemas en algunas
otras industrias: produciendo sabores amargos como el vino, la cerveza,
carne, zumo de frutas.
Rendimiento energético de la fermentación láctica
FERMENTACIÓN LÁCTICA FERMENTACIÓN ALCOHOLICA
C6H1206 + 2ADP + 2Pi C6H1206 + 2ADP + 2Pi
2C3H603 + 2ATP + 2H2O 2C2H50H + 2ATP + 2CO2
Fermentación formica
Fermentación Fermentación
Ácido mixta Butilenglicólica
Ácido Fórmico, acético,
fórmico, láctico,
Etanol.
Mismos Productos en
Menor cantidad y
2-3 butenglicol (butanediol)
Fermentacion propiónica
**El principal producto final del ácido Pirúvico es el ácido propiónico y CO2 a través del ácido succínico.
*También se puede producir ácido acético.
**Propionibacterium
**Clostridium propionicum
**Corinebacterium diphtheriae
Fermentación butírica
**La fermentación del alcohol
butílico es llevada a cabo por
bacterias anaerobias como el
Clostridium sp.
*Formación de Ac. Acético, ácido
fórmico, etanol, ácido butírico,
alcohol butílico, acetona, alcohol
isopropilico.
TIPO REACCION ORGANISMOS
Fermentacion alcoholica Hexosas etanol + CO2 Yeast
Zimomonas
Fermentacion homolactica Hexosas acido lactico Streptococcus
Algunos Lactobacillus
Fermentacion heterolactica Hexosoas lactico
Etanol
CO2
Leuconostoc
Algunos Lactobacillus
Fermetacion propionica Lactato propionato
Acetato
CO2
Propionibacterium
Clostridium propionicum
Acido –mixta Hexosas Etanol
2,3 butanodiol
succinato
lactato
acetato
formato
H2 + CO2
Enterobacterias
E.coli
Salmonella
Shigella
Klebsiella
Acido butirico Hexosas- butirato
Acetato
H2 + CO2
Clostridium butiricum
Butanol Hexosas butanol
Acetato
Acetona
Etanol
H2 + CO2
Clostridium butiricum
Caproato Etanol+ acetato + CO2
Caproato + butirato + H2
C. kluyveri
Homoacetica H2 + CO2 acetato
C. aceticum
Acetobacterium
Metanogenica Acetato CH4 +CO2
Methanotrix
Methanosarcina
Succinato Succinato propionato+
CO2
Propionigenium
Oxalato Oxalato + H+ Formato +
CO2
Oxalobacter
TIPO REACCION ORGANISMOS
Fermentacion alcoholica Hexosas etanol + CO2 Yeast
Zimomonas
Fermentacion homolactica Hexosas acido lactico Streptococcus
Algunos Lactobacillus
Fermentacion heterolactica Hexosoas lactico
Etanol
CO2
Leuconostoc
Algunos Lactobacillus
Fermetacion propionica Lactato propionato
Acetato
CO2
Propionibacterium
Clostridium propionicum
Acido –mixta Hexosas Etanol
2,3 butanodiol
succinato
lactato
acetato
formato
H2 + CO2
Enterobacterias
E.coli
Salmonella
Shigella
Klebsiella
Acido butirico Hexosas- butirato
Acetato
H2 + CO2
Clostridium butiricum
Butanol Hexosas butanol
Acetato
Acetona
Etanol
H2 + CO2
Clostridium butiricum
Caproato Etanol+ acetato + CO2
Caproato + butirato + H2
C. kluyveri
Homoacetica H2 + CO2 acetato
C. aceticum
Acetobacterium
Metanogenica Acetato CH4 +CO2
Methanotrix
Methanosarcina
Succinato Succinato propionato+
CO2
Propionigenium
Oxalato Oxalato + H+ Formato +
CO2
Oxalobacter
TIPO REACCION ORGANISMOS
Fermentacion alcoholica Hexosas etanol + CO2 Yeast
Zimomonas
Fermentacion homolactica Hexosas acido lactico Streptococcus
Algunos Lactobacillus
Fermentacion heterolactica Hexosoas lactico
Etanol
CO2
Leuconostoc
Algunos Lactobacillus
Fermetacion propionica Lactato propionato
Acetato
CO2
Propionibacterium
Clostridium propionicum
Acido –mixta Hexosas Etanol
2,3 butanodiol
succinato
lactato
acetato
formato
H2 + CO2
Enterobacterias
E.coli
Salmonella
Shigella
Klebsiella
Acido butirico Hexosas- butirato
Acetato
H2 + CO2
Clostridium butiricum
Butanol Hexosas butanol
Acetato
Acetona
Etanol
H2 + CO2
Clostridium butiricum
Caproato Etanol+ acetato + CO2
Caproato + butirato + H2
C. kluyveri
Homoacetica H2 + CO2 acetato
C. aceticum
Acetobacterium
Metanogenica Acetato CH4 +CO2
Methanotrix
Methanosarcina
Succinato Succinato propionato+
CO2
Propionigenium
Oxalato Oxalato + H+ Formato +
CO2
Oxalobacter
Las levaduras
Las levaduras son hongos unicelulares durante todo o parte de su ciclo vegetativo.
Se pueden clasificar en 7gpos:
*Levaduras de panadería.
*levaduras de cervecería.
*levaduras de vinificación.
*levaduras de destilación.
*levaduras- alimentos.
*productos derivados de las levaduras.
*etanol industrial y carburante.
Las levaduras son objeto de creciente interés en el
campo de los alimentos por su aportación
nutricional y aromático.
Algunas levaduras esporógenas forman esporas
sobre cualquier medio, por el contrario otras
necesitan condiciones especiales de crecimiento
o de esporulación muy concreta.
Los mohos
* Los mohos son capaces de alterar productos alimenticios produciendo en ellos cambios irremediables, pero también actúan como agentes de biodegradación, biosíntesis o bioconversion.
Transforman sustratos de poco valor alimenticio y poco atractivos en alimentos de agradable sabor y aroma o en sabrosos condimentos.
PREPARACION DEL QUESO
1.-las esporas se obtiene de cultivos con
medio en agitación en fermentadores de
gran tamaño.
2.-se separan por centrifugación y se comercializan en suspensión en un liquido.
Las cepas utilizadas son formas salvajes, con micelios abundantes y tallos aterciopelados.
3.- Durante la maduración de los quesos los mohos consumen ácido láctico y desadifican la cuajada y con sus enzimas madifican el sabor y aroma.
**Penicillium roqueforti
**Penicillium camemberti
VINAGRE
El vinagre etimológicamente de vino y agrio.
Es el vino transformado en un producto agrio por el desarrollo de bacterias acéticas.
Las bacterias acéticas en contacto con el aire se desarrollan rápidamente en la superficie de los líquidos alcohólicos para formas la ,adre del vinagre proceso dado por la siguiente fórmula:
+ O2 +
La denominación vinagre se reserva al producto
obtenido por la fermentación acética de
bebidas que contienen como mínimo 6%.
La producción anual de vinagre se estima en mas
de 160 00o toneladas de ácido acético puro. En
volumen 1. 600 millones de litros de vinagre
con un 10% de ácido.
Se trata de la producción de ácido mas
importante de origen microbiano.
LOS PROCESOS DE PRODUCCIÓN
El 1er proceso consistió en la
conversión espontánea de vino
en vinagre por acción de M.O.
Método de Orleáns**Se colocaba en
toneles de roble llenos hasta las ¾ partes.
**Se desarrollaba la madre, todo el etanol se transformaba en ác. Acético.
Se renuevan 2/3 partes del medio, cuidando conservar el velo superficial microbiano.
Toneles 250 – 300 L.
Método estático.
Pequeñas cantidades de vinagre de vino o de sidra de calidad.
Temp. 20 - 25ºC
7 semanas.
Pasteur (1868) demostró que el ác. Acético provenía de la oxidación del etanol, y el ácido acético en ácido carbónico y agua por oxidación prolongada.(Mycoderma aceti.)
Beijerink (1899) propuso el nombre del generó Acetobacter.
Método Rápido El alcohol fluye
sobre virutas de madera en una cuba cilíndrica.
Las bacterias acéticas se desarrollan sobre las virutas donde existen las condiciones necesarias para oxidar el etanol.
Se recircula el liquido hasta el agotamiento del etanol.
ACETOBACTER
Gram: (-)
Reino: Monera
Phylum:Proteobacteria
Familia:
Acetobacteraceae
Genero: Acetobacter
Otros: Gluconobacter
WANTED
Características:
• Se desarrollan a pH ácidos.
• La mayoría de los géneros de esta
familia soportan grandes
concentraciones de sacarosa,
glucosa y fructosa.
• Son muy sensibles, mueren en
ausencia de O2 y etanol.
USOS DEL VINAGRE
Evita la contaminación bacteriana de los
alimentos.
Es un preservante natural y saludable de
los alimentos (conservador)
Limpieza de materiales.
Neutraliza los malos olores.
El tequila
Saccharomyces cerevisiae
Reino : fungi
Familia: saccharomycetaceae
Género: saccharomyces
Especie: cerevisiae
Se multiplica por gemación
multilateral
Produce esporas redondas
No fermentan a la Lactosa
Metabolismo fermentativo
PAN
¿Qué es?
Es un alimento elaborado con
harina, mezclada con agua y sal,
que después de amasada y
fermentada por la acción de la
levadura, se cuece al horno con
diversas formas y tamaños.
Microorganismos en el pan
Realizan dos funciones:
Producir gas que hace fermentar o
“subir” la masa para darle una
consistencia esponjosa y porosa.
Producir sustancias aromáticas.
Requisitos para su elaboración
Se utilizan cepas de Saccharomyces
cerevisiae.
Se preparan a partir de un cultivo original.
El medio de cultivo es una masa de
melazas y nutrientes (sales).
El pH se ajusta a 4.3 – 4.5 y se incuba a 30º.
Saccharomyces cerevisiae
Reino : fungi
División : Ascomycota
Clase: Hemiascomycetes
Orden : saccharomycetales
Familia: saccharomycetaceae
Género: saccharomyces
Especie: cerevisiae
Características de
Saccharomyces Cerevisiae
Se multiplica por gemación
multilateral
Produce esporas redondas
Son diploides
No fermentan a la Lactosa
Metabolismo fermentativo
Fermentación
La levadura fermenta los azúcares de la masa
produciendo CO2 y alcohol.
Durante el amasado las enzimas proteolíticas tienen acción sobre las proteínas de la harina.
Hay una reducción del pH por la producción de acidez.
Las proteínas se hacen elásticas y retienen el CO2 .
La producción de gas:
Se estimula por la adición de azúcar o malta como fuente de amilasa y mediante “los alimentos de la levadura”.
Se reduce por la acción de sal, de demasiados “alimentos de las levaduras” y por excesos en la temperatura.
Métodos:
Mezcla doble:
Una parte de los ingredientes a 23-24º, se
deja fermentar.
Se añaden el resto de ingredientes y se deja
fermentar.
Mezcla única:
Se mezclan todos los ingredientes a 26-28º y
se deja fermentar.
Producción de sabor
La mayor parte proviene de los ingredientes que se combinan.
La otra parte proviene de las sustancias aromáticas que producen las levaduras, como:
Cocción
El calor elimina la mayor parte del alcohol y otras sustancias volátiles, pero aporta sustancias aromáticas: furfural, aldehídos, ésteres, que dan sabor.
Se produce la gelatinización del almidón, que da la estructura al pan.
Tipos de pan
Pan de Centeno:
18-24 h, 25º .
A bajas temperaturas: Lactobacillus
plantarum, L. brevis, L. leuconostoc
mesenteroides.
A altas temperaturas: Lactobacillus
bulgaricus y Streptococcus
thermophilus.
Pan de San Francisco
Se lleva a cabo la fermentación
con Torulopsis holmii, es la
forma asporógena de
Saccharomyces exiguus,
produce acidez, es una
lactobacilo heterofermentativo.
CERVEZA
¿Qué es?
Bebida ligeramente alcohólica, obtenida
por la fermentación de los azúcares de la
cebada germinada o malteada bajo la
acción de la levadura.
Proceso de elaboración
La Malta
Se utiliza cebada u otros granos como, maíz, arroz o trigo.
Los granos se maceran a 10-15º y se dejan germinar a 16-21º por 5-7 días.
Después se desecan en el horno y se muelen.
Amasado
Se estimula la hidrólisis de almidones.
Se mezcla la malta con agua a 38-50º, se
aumenta la temperatura a 70º.
Al líquido resultante se le denomina
“mosto”, el cual , se filtra.
Se adicionan las flores del lúpulo.
Flor de lúpulo
α – ácidos:Humulona
Cohumulona
Β – ácidos: Lupulona
Colupulona
Aceites esenciales
Resinas
Ebullición de mosto con lúpulo
La mezcla se hierve por 2.5 h.
Utilidad:
• Concentrar
• Esterilizar
• Inactivar las enzimas
• Extraer los compuestos del lúpulo,
para antisepsia.
• Cohagular y precipitar las
proteínas
• Caramelizar los azúcares.
Fermentación
Se utiliza Saccharomycescarlsbergensis, 450 g de levadura por 100 L, a 3.3 . 14º y 8 – 14 días.
La levadura transforma el azúcar del mosto en alcohol, CO2 , ác. Acético y glicerina.
Las proteínas liberan alcoholes y ácidos, que mezclados forman ésteres.
Envejecimiento o maduración
La cerveza “verde” se
almacena a 0º varias
semanas, para que
precipiten las proteínas,
levaduras, resinas, etc.
Acabado
La cerveza se gasea
con CO2, hasta
alcanzar 0.42 – 0.52 %.
El contenido de alcohol
es de 3.8 % de peso.
Se envasa.
Factores que inhiben a los m.o. Durante la ebullición del mosto y el
lúpulo, las altas temperaturas inhiben el
desarrollo de m.o., pero resisten
Bacillus sp. y Clostridium sp.
El pH del mosto es de 3.7 – 4.5.
Las temperaturas bajas de
almacenamiento.
Sustancias antisépticas del lúpulo.
El envejecimiento es en anaerobiosis.
El alcohol producido inhibe el
crecimiento.
“Enfermedades”
Fermentación butírica
por Clostridium sp.
Fermentación láctica
por bacterias lácticas.
Turbidez, sabor y olor
extraño por
Saccharomyces
pastorianus.
Sabor a ésteres por
Hansenula anomala.
“Enfermedades”
Sabor ácido, turbidez y
viscosidad por
Pediococcus cervisiae.
Acidez y turbidez sedosa
por Lactobacillus
pastorianus.
Turbidez sedosa, olor a
manzanas y ác. Sulfhídrico
por Zymomonas
anaerobium.
¿Sólo Chela?...
¡¡¡Otras bebidas!!!
Cerveza
extrafuerte
Oscura, con un elevado % alcohólico.
Se elabora con gran cantidad de malata
y lúpulo, maduración larga.
Cerveza pilsen
Clara, contenido bajo en carbohidratos
que se pueden fermentar.
Cerveza “light”
Se utilizan glucoamilasas y amilasas para
hidrolizar la maltosa y la glucosa hasta
fermentación alcohólica, con bajo %
carbohidratos.
Cerveza “ale”
Saccharomyces cerevisiae de
crecimiento superficial, clara de sabor
acre.
Cerveza “weis”
Son “ales” fabricadas con levadura
superficial, ligera y sabor acre, elaborada
con trigo.
¡¡¡Otras bebidas!!!
Cervezas
“porter” y
“stout”
Son negras, densas y dulces.
Sake
Cerveza o vino amarillo de origen japonés,
fabricado con arroz y bajo % alcohol (14 – 17
%), se fermenta con Aspergillus oryzae.
Sonti
Es cerveza o vino de arroz de la India, se
fermenta con Rhyzopus sonti.
Pulque
Bebida hispanoamericana con 6 % de
alcohol, se obtiene por fermentación natural
del jugo de agave.
Ginger beer
Bebida ácida, por fermentación de una
solución azucarada con jengibre, con
Saccharomyces pyriformis y Lactobacillus
vermiformis.
Referencias:
ADAMS, M.R. y M.O. Moss, Microbiología de losAlimentos”, España, 1995.
BROCK, Thomas D., Microbiología, 6ta. Ed.,Prentice Hall, Hispanoamericana, México, 1993.
FRAZIER, W.C.,Microbiología de los Alimentos, 3ra.Ed., Acribia, España, 1978.
Bourgeois C.M. Microbiología Alimentaria Vol. II,Editorial Acribia, España Za.ragoza
Fox Brian A. Ciencia de los alimentos, Nutrición ysalud. Editorial Limusa, México 1889.
¿Querían más?
Tips para beber un vaso ENTERO:
estiro el brazo…
…empino el codo…
… y me lo chin #...
todo.
DINAMICA JUGAREMOS A LA:
REGLAS:
SE HARA GIRAR LA BOTELLA
El compañero(a) que sea apuntado con el
fondo de la botella impondrá un castigo al
compañero(a) que sea apuntado con la
punta de la botella.
El compañero que sea apuntado con la
punta de la botella automáticamente
perderá 0.3 de pto.
Se deberá cumplir el castigo, en caso contrario
podrá catafixiarlo por un castigo de la bolsa
misteriosa siendo de carácter obligatorio este,
sin oportunidad de volverle a entrar a la
catafixia.
Después de ser castigado deberá responder una
pregunta (la pregunta será individual), en caso de
responder correctamente la pregunta se le devolverá
su 0.3 de pto en caso contrario se le restara otro 0.3
de pto. E irse a casa con sus premios.
En caso de que el equipo o alguien mas le sople la
respuesta serán eliminados restándoles directamente
2 ptos de calificación.
Los últimos 3 equipos con mas integrantes en juego
pasaran a la 2 etapa. Con la valiosa oportunidad de
ganar 2 ptos en el examen y que se les borren los
puntos negativos acumulados.
Suerte!!!!!! Y recuerden es
barrer o ser barrido.
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