estudios en la producción de acetato de isoamilo

8/13/2019 estudios en la produccin de acetato de isoamilo

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Estudio de la produccin de acetato isoamlico

(aroma a pltano) por levaduras aisladas delas

fermentaciones espontneas deAgave duranguensis

M. C. Gerardo Rafael Hernndez Carbajal

Noviembre 2008


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Comit de Tesis

Director: Dr. Nicols Oscar Soto Cruz.Asesor: Dra. Olga Miriam Rutiaga Quiones.

Asesor externo: Dra. Araceli Prez Silva IT-TuxtepecAsesor externo: Dr. Gerardo Saucedo Castaeda UAM-I.


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Contenido

Introduccin.

Justificacin.

Objetivo general.Objetivos especficos.

Materiales y Mtodos.

Resultados Esperados.

Cronograma de actividades.


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Los aromas son productos muy importantes en la

industria.

A qu se debe esto?

Los consumidores tienen una idea precisa de lascaractersticas de un producto.

Es uno de los primeros contactos del consumidor

Introduccin.

Dijksterhuis P. et al., 2001; Bufe B. et al., 2003


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Introduccin

Sabor y olor estn estrechamente relacionados.

Compuestos que son voltiles a temperatura ambiente y

que se detectan por medio de las fosas nasales.Se utilizan aditivos que devuelven o mejoran lascaractersticas que se han perdido durante el proceso.

Dijksterhuis P. et al., 2001; Bufe B. et al., 2003


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El capital alrededor de estos representa el 25% del totalde las finanzas de los aditivos de la industriaalimentaria.

Del 2002 al 2004 creci 5.4% llegando a 18.40 billonesde dlares

Actualmente IFF tiene ventas de 1900 millones dedlares.

La gran parte de los compuestos aromticos que secomercializan se producen por mtodos qumicos.

Introduccin.

Reyes-Gonzales G. et al., 2006; Royal Society of Chemistry 2000- 2002


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Las compaas dedicadas a laproduccin de aromas se hanvisto interesadas en los mtodosbiolgicos, por la llamada

quimiofobia

Se ha considerado volver a lasplantas como origen decompuestos aromticos.

Introduccin.

Qumico 12 dlares/kg

Vanilla planifolia 4,000 dlares/kg

Rakotoarisoa S. et al.,2001; Yilmaztekin M. et al., 2008.


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Durante la fermentacin las levaduras sintetizan numerosos ycuantiosos grupos de compuestos aromticos como alcoholessuperiores, cidos grasos y sus steres.

Introduccin.

cido decanico.. Madera

Eugenol..... Clavo

Fenil-etil acetato... Florales

Acetato isoamlico.. Pltano

Plata C. et al.,2004; Rojas et al.,2003.


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Introduccin.

Autor Levadura Compuesto Aroma

Fujii, 1996 Saccharomyces cerevisiae Acetato isoamlico Pltano

Quilter, 2003 Saccharomyces cerevisiae Acetato isoamlico Pltano

Buzzini, 2003 Pichia membranaefaciens Acetato isoamlico Pltano

Yilmaztekin,2008

Williopsis saturnus Acetato isoamlico Pltano

Hernndez-Orte,2008

Brettanomyces bruxellensis Vainillina Vainilla

Mdaini, 2006 Geotrichum candidum Acetato etlico PiaMedeiros, 2001 Kluyveromyces marxianus 2-feniletanol Rosas

Rojas, 2001 Hanseniaspora guilliermondii Acetato de 2-Pentanol Flores

Hecquet, 1996 Zygosaccharomyces rouxii 2,5-dimetil-4-hidroxi-3(2H)-furanona

Fresa

Tabla 1. Ejemplo de produccin de compuestos aromticos por levaduras


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Los steres son de especial inters ya que contribuyen albouquet de los vinos con su caracterstico aroma frutal.

Un ster de especial inters industrial es el Acetato isoamlico.

Este compuesto se ha encontrado en bebidas alcohlicas comomezcal duranguense, sake, tequila y cerveza por mencionaralgunas.

Es cotizado en la industria de los alimentos por su agradable

olor a pltano.

Su produccin anual mundial es de 74,000 toneladas.

Introduccin.

Yilmaztekin M.et al.,2009; Fehr E.et al.,2008; Paez-Lerma J. et al.,2008.


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Introduccin.

Formula molecular C7H14O2

Peso molecular 130.19 g/mol

Densidad 0.876 g/cm3

Punto de Fusin -78 C

Punto de Ebullicin 142 C

Presin de Vapor 5 mmHg

Aroma Dulce, Pltano

Color Transparente

Umbral de olor 0.022 ppm

NFPA 7043

01

Tabla 2. Propiedades Fsicas del acetato isoamlico a 25C y 100 kPa.

Sigma aldrich, 2008; U.S. Department of Labor, 1996
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:NFPA_704.svghttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:NFPA_704.svghttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:NFPA_704.svghttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:NFPA_704.svghttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:NFPA_704.svghttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:NFPA_704.svghttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:NFPA_704.svg


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Introduccin.El Acetato Isoamlico esproducido por una reaccinentre alcohol isoamlico y acetilcoenzima A

Es catalizada por la enzimaalcohol acetil transferasa(AATaseA; EC 2.3.1.84)

Los niveles de acetato

isoamlico en bebidasalcohlicas varia de 0.8 a6.6ppm

La concentracin depende de lascondiciones de fermentacin

Quilter M.G. et al., 2003; Kobayashi P. et al.,2007.


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Swiegers J. et al., 2003


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Saerens G. et al., 2007 - Saccharomyces cerevisiae

Introduccin.

Fig 3. Produccin de acetato etlico y acetato isoamlico por Saccharomycescerevisiaedespus de la fermentacin (A) concentracin de fuente de carbono variable yconcentracin de fuente de nitrgeno constante. (B) concentracin de fuente de carbonoconstante y concentracin de fuente de nitrgeno variable

% de maltosa

ppm

ppm

mg de FAN

A B


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Introduccin.

Saerens G. et al.,2007.

Fig 4. Produccin de acetato etlico y acetato isoamlicopor Saccharomyces cerevisiae despus de la fermentacin adiferentes temperaturas desde 14 hasta 26C

ppm

Temperatura C


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Introduccin.Quilter, M.G.et al.,(2003) - Saccharomyces cerevisiae

ppm

Fig 5. Efecto del pH en la produccin de acetato etlico y

acetato isoamlico.

Acetato etlico (melaza) Acetato isoamlico (melaza)Acetato etlico (mosto) Acetato isoamlico (mosto)


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Introduccin.Plata C.et al.,2004 - Saccharomyces cerevisiae.

ppm

Tiempo (h)


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Introduccin.

Algunos de los microorganismos usadospara la obtencin de acetato isoamiicoson:

Pichia membranaefaciens

Candida guilliermondii

Hansenula subpelliculosa

Kluyveromyces marxianus

Torulaspora delbrueckii

Kloeckera apiculataSaccharomyces cerevisiae

Verstrepen J. et al., 2003.

CH3COOC5H11


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Justificacin.

Durante los trabajos realizados en el Instituto Tecnolgico deDurango en la produccin de Mezcal a partir de Agaveduranguensis, se observ que haba cepas de levadurascapaces de producir aromas frutales agradables.

En este trabajo se pretende encontrar una cepa de levaduracapaz de producir acetato isoamlico, un compuesto con aromaa pltano de inters en la industria de los alimentos.

Aprovechamiento de la biodiversidad microbiana como fuentesnaturales de aromas.


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Materiales y Mtodos


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Fase 1:Seleccin de la cepa


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150cepas

Sistema dobleacoplado

Anlisis Cuantitativo

CepaSeleccionada


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Tabla 5. Diseo de Box-Behnken para la optimizacin del proceso

Teng Y. et al., 2008 W.-Q. Guoet al., 2009


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Encontrar una cepa de levadura capaz de producir acetatoisoamlico y las condiciones de cultivo para producirlo en altasconcentraciones.

Resultados esperados

C d ti id d


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ACTIVIDADESENE

FEB

2008FEB -

MARABR -

MAYJUN -

JULAGO -

SEPOCT -

DICENE

FEB

2009MAR -

ABRMAY -

JUNJUL -

AGOSEP -

OCTNOV -

DICENE -

FEB

2010MAR -

ABRMAY -

JULJUN -

AGOSEP -

SEPNOV -

DIC

Revisin de

Literatura X X X X X X X X X X X X X X X X X X

Conservacin de

cepas X X X

Seleccin de

cepas X X X

Identificacin y

cuantificacin X X X X X X X X

Produccin de

acetato

isoamlico

X X X X X

Anlisis de datosX X X X X X X X X

Estancia en el

extranjero. X X

Presentacin de

examen

predoctoral

X

Desarrollo de 2

artculos de

investigacin.

X X X X X X X X X X X

Redaccin y

defensa de tesis X X X X

Cronograma de actividades


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Introduccin.Muchos pescadores de la inmensa isla de Maraj, al norte deBrasil, pasaban hambre en los lluviosos meses de "aguasgrandes"

La poblacin riberea de Maraj dej de talar los arboles parausar su madera, al ver que vive mejor si aprovecha sus frutos.

As se fund Brasmazon.

Con un crecimiento anual del 20% y sus ventas al exterior alexterior son de 224,3 millones de dlares.

El aroma de la biodiversidad.


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Agitacin

0 rpm 100 rpm

Concentracin deCarbono fija,

concentracin denitrgeno variable(mg de peptona)

Concentracin denitrgeno fija,

concentracin defructosa variable

Concentracin deCarbono fija,

concentracin denitrgeno variable(mg de peptona)

Concentracin denitrgeno fija,

concentracin defructosa variable

150 200 250 10 % 15 % 20 % 150 200 250 10 % 15 % 20 %


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Agitacin

Concentracin de

Carbono fija,

concentracin de

nitrgeno variable

(mg de peptona)

Concentracin de

nitrgeno fija,

concentracin de

fructosa variable

150 200 250 10 % 15% 20%

0 rpm

100 rpm


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Reaccin de esterificacin: Es la reaccin qumica que seproduce entre un cido orgnico y un alcohol para dar un sterms agua.

R1-C-O=O

-H H-O

steragua

-CH2-R2

R1-COOH + HOCH2-R2 R1-COO-CH2-R2+ H2Ocido orgnico alcohol ster agua

cido orgnicoalcohol


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El anlisis se llevara a cabo en un cromatgrafo de gases Agilent TechnologiesNetwork System Mod. 6890N

Columna INNOWAX marca J&W Scientifics 30 m de longitud, 0.25 mm dedimetro interno, 0.5 m de espesor de fase estacionaria de polietilenglicol yfase mvil Helio 99.9 a un flujo de 1 mL/min.

Temperatura inicial del horno de 40C por 8 min, con una primer rampa de5C/min hasta 200C durante 26 min., segunda rampa de 5C/min hasta220C durante 10 min con un tiempo total de 80 min.

La deteccin del compuesto se llevar a cabo en un equipo CLARUS 500 marcaPerkin Elmer con una energa de impacto de electrones de 70eV haciendoescaneo para m/Z 10 a 400 E+ y de 40 a 400E+.

La interpretacin e Identificacin de los espectros se llevar a cabo porcomparacin con la base de datos Wiley NBS de espectros de masas.

Anlisis Cualitativo.


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Seleccin de Cepas


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Experimento

X1 X2 X5

X1 Cdigo X2 Cdigo X3 Cdigo

1 2 -1

2 3 0

3 4 +1

4

5

67

8

9

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Documents

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