ingenieria de fermentaciones

8/16/2019 Ingenieria de fermentaciones

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DETERMINACIÓN DE LOS COEFICIENTES DE RENDIMIENTO DE Saccharomyces cereviciae EN SISTEMAS POR LOTE.

DETERMINATION OF THE COEFFICIENTS OF PERFORMANCE OF Saccharomyces cereviciae IN BATCH SYSTEMS.

Camacho Tarsis, Carvajal [email protected] – [email protected]

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE CIENCIA E INGENIERÍA EN ALIMENTOS

CARRERA DE INGENIERÍA BIOUÍMICA

Ambato, Tungurahua, Ecuaor 11, !unio "l 201#

Re!"#e$

Est" $ro%"cto " inv"stigaci&n s" basa "n un an'lisis "l cr"cimi"nto " la l"vaura( Saccharomyces cerevisiae% la cual )u" aislaa % s" cultiv& "n un m"io " cultivol*+uio E-, "n on" s" obti"n" l"vauras con aus"ncia " contaminaci&n, s"

"t"rmin& " los co")ici"nt"s " r"nimi"nto Yx /s % Yp /s , $ara "sto s" "stim& "l

incr"m"nto " la masa c"lular % $or "n" "l consumo " sustrato "n la cual )u""t"rminao $or la cuanti)icaci&n " los a/ucar"s r"uctor"s, "l $rinci$al obj"tivo ""st" trabajo " inv"stigaci&n "s la "tracci&n " la inv"rtasa $roucia $or "st"microorganismo %a +u" la inv"rtasa "n "st" caso "s un $roucto " las istintas

r"accion"s m"tab&licas " "st" microorganismo.Pa&a'ra! c&ave!( Saccharomyces cerevisiae, co")ici"nt"s " r"nimi"nto ( Yx /s %

Yp /s¿ , a/ucar"s r"uctor"s, inv"rtasa.

A'!)rac)

This r"s"arch $roj"ct is bas" on an anal%sis o) th" groth o) %"ast (accharom%c"sc"r"visia" hich as isolat" an cultivat" in E- li+ui m"ium, h"r" nocontamination ith %"ast is obtain", " "t"rmin" th" co"))ici"nts o) $"r)ormanc" (

Yx /s % Yp /s¿ , )or this incr"as" c"ll mass as "stimat" an thus th"

consum$tion o) substrat" hich as "t"rmin" b% +uanti)ication o) r"ucing sugars,th" main obj"ctiv" o) this r"s"arch is th" "traction o) inv"rtas" $rouc" b% thismicroorganism as inv"rtas" in this cas" is a $rouct o) various m"tabolic r"actions o) this microorganism.

*e+,-r!( accharom%c"s c"r"visia", rat"s o) %i"l ( Yx /s % Yp /s¿ , r"ucing

sugars, inv"rtas".

I. INTRODUCCIÓN

44. 5a &eva"ra e /a$i0icaci1$ ( Saccharomyces cerevisiae), "s

hongo unic"lular, ti$o" l"vaura utili/ao

inustrialm"nt" "n la )abricaci&n" $an, c"rv"/a % vino. El ciclo "

mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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via " las l"vauras alt"rna os)ormas, una ha$loi" %otra i$loi". Ambas )ormas s"r"$rouc"n " )orma as"ual $or g"maci&n. S. cerevisiae "s uno

" los mo"los m's a"cuaos $ara"l "stuio " $robl"mas biol&gicos $or+u" $os"" un r'$iocr"cimi"nto. 6na v"ntaja aicional" "st" microorganismo consist" "n+u" s" conoc" la s"cu"nciacom$l"ta " su g"noma % s"manti"n" "n constant" r"visi&n2Ca$)er3 4556%.

444. 5as )u"nt"s " carbono utili/aas $or "stas l"vauras var*an "s"los carbohiratos hastalos amino'cios. A"m's, laca$acia " utili/ar ci"rtos ti$os" a/7car"s ha siotraicionalm"nt" "m$l"aa $ara lacaract"ri/aci&n " las istintasra/as +u" "sta "s$"ci" $r"s"nta.Entr" los a/7car"s +u" $u""utili/ar "st'n monosacarios comola glucosa, )ructosa, manosa % galactosa, "ntr" otros. Tambi8n sonca$ac"s " utili/ar isac'rioscomo la maltosa % la sacarosa %trisac'rios como la ra)inosa. 5ainv"rtasa "s $roucia " man"racom"rcial $rinci$alm"nt" $or Saccharomyces cerevisiae % $or c"$as " hongos "l g8n"roAs$"rgillus como A. nig"r, A.

or%/a" % A. )iccum 2VARGAS37889%.

4. Tanto "n la bact"rias como hongosla inv"rtasa $u"" s"r intrac"lular o"trac"lular. En Saccharomycescerevisiae la "n/ima "trac"lular ti"n" un $"so mol"cular a$roimao " 2:0 ;a % laintrac"lular "s " $"ro, i)i"r"n

"n tama=o, $ro$i"a"s bio+u*micas % locali/aci&n c"lular.-or su locali/aci&n subc"lular, lainv"rtasa $u"" clasi)icars" "n?"trac"lular> intrac"lular, $"ri $lasm'tica vacuolar, "n "l caso " $lantas 2VARGAS3 7889%.

4. 5as inv"rtasas "$"ni"no " su $ &$timo s" $u""n clasi)icar "n?

acias, b'sicas o n"utras. El rango" $ &$timo r"$ortao "n lalit"ratura "s " 3.B:.D> sut"m$"ratura &$tima s" "ncu"ntra"ntr" B0


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4H. Iigura #. J"acci&n " hir&lisis "sacarosa $or la "n/ima inv"rtasa.5os $roc"imi"ntos o$"rativos"stanari/aos -KE "scrib"n unas"cu"ncia "s$"c*)ica " "v"ntos

$ara "j"cutar una activia,as"guran la "stanari/aci&n "

o$"racion"s urant" "l $roc"so, %"stabl"c"n l*mit"s o$"rativos,monitor"o " $roc"imi"nto %accion"s. 2SAN:3 7848%.

H.

H4.

;II.

;III. OB"i- 24788#&%(

;VIII. " isolvi& los com$on"nt"s "lm"io "n agua cali"nt", s" "n)ri&% s" r"gul& "l $ "l m"io conCl 1L hasta un valor )inal "B.#.

;VIII.4.4. C-$ici-$e! e c"&)iv-

H4H. " utili/& una t"m$"ratura "

cr"cimi"nto? 20MC (T"m$"raturaambi"nt", $ B.#, unav"locia " agitaci&n alta(agitaor magn8tico, unav"locia " alim"ntaci&n $ara"l sist"ma $or lot" alim"ntao?0,B mlNmin.

;I;.4.4. O')e$ci1$ e& i$1c"&-

HH. " utili/& un asa "st8ril $aratomar una $orci&n " c8lulas "

l"vaura, +u" s" obtuvo "n la $r'ctica ant"rior, % s" inocul&30ml "l m"io " cultivo "st8ril.

HH4. " ta$& con $a$"l aluminio "incub& a t"m$"ratura ambi"nt"a$roimaam"nt" a 20MC toa la

noch" con una agitaci&nm"iant" "l "m$l"o " una

$lancha " agitaci&n magn8tica.

;;I.4.E!)i#aci1$ e& i$cre#e$)- e&a #a!a ce&"&ar

HH44. 5as conc"ntracion"s " l"vauraH (gNl o gNOg "t"rminaas $arala obt"nci&n " la curva "

cr"cimi"nto, s" utili/& "l c'lculo"l co")ici"nt" " r"nimi"nto" biomasa % $ara "stimar lav"locia " cr"cimi"nto c"lular.

;;II.4. De)er#i$aci1$ e&c-$!"#- e !"!)ra)-

HH444. En los sobr"naant"s " la $r'ctica ant"rior "t"rminamos

la cantia " a/7car consumio" la sigui"nt" man"ra?

HH4. " ilu%& los sobr"naant"s "las mu"stras tomaas a losti"m$os "s$"ci)icaos % s""t"rmin& "l cont"nio "a/ucar"s r"uctor"s con soluci&n" P.

;;IV.4. C"a$)i0icaci1$ ea?"care! re"c)-re!


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;;V.a -r"$araci&n " la soluci&n " P

(l00 ml? s" isolvi& 1 g " P(solio "n #0 ml " agua "stilaacon a%ua " un agitaor magn8tico." a=ai& 20 ml " soluci&n "

PaK 1L. A continuaci&n s"agr"g& l"ntam"nt" 30 g " tartrato" soio % $otasio. " agit& hasta+u" s" isolvi&. " a)or& la soluci&na 100ml.HH4.

' "t"rminaci&n "l cont"nio "a/ucar"s r"uctor"s? s" coloc& 0.<

ml " los sobr"naant"s (iluios sin"c"sario "n tubos " virior"sist"nt"s al calor. " a=ai& 0,< ml" soluci&n " P % s" m"/cl&

bi"n. " hirvi& la m"/cla $or minutos "n un ba=o mar*a a"bullici&n, transcurrio "st" ti"m$o,s" "n)ri& "n un ba=o " agua )r*a. "ilu%& la soluci&n con < ml " agua"stilaa, s" agit& bi"n % s" l"%& laabsorbancia a B#0 nm.

HH44.c -r"$araci&n " la curva "st'nar "

glucosa? s" cal"nt& la glucosa $or #h a


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l"vaura s"im"ntaa % s"coloc& sobr" un mort"ro. "m"/cl& la l"vaura con ar"nalavaa % s"ca "n $ro$orci&n 1?1% s" moli&. " sus$"ni& lam"/cla "n "l tam$&n ""tracci&n utili/ano :.B ml $or caa gramo " l"vaurautili/ao "n la moli"na. "agito la m"/cla urant" 1Bminutos con un agitaor magn8tico, s" c"ntri)ugo %"s$u8s s" tom& "l sobr"naant"como "tracto "n/im'tico.

HHH444.;;;III.4.4. C"a$)i0icaci1$ e &a

ac)ivia e &a i$ver)a!a e$ e&e@)rac)- cr"-

;;;IV.a. Pre/araci1$ e& !"!)ra)-

2Sacar-!a 837M%. " $"s& lacantia n"c"saria " sacarosa $araobt"n"r 2B ml " soluci&n, "lilu%"nt" " la soluci&n s"r' "ltam$&n " activia. ;;;V.

'. De)er#i$aci1$ e &a ac)ivia. ""ti+u"to < tubos " "nsa%o como b0,1, 2, 3, # % B, % s" coloc& 0.#B ml "soluci&n " sacarosa. s" incubo aBB MC $or 10 minutos. " a=ai& al

sustrato 0.1B ml "l "tracto " lal"vaura +u" conti"n" la activia" la inv"rtasa $ara +u" "l "tractohirolic" la sacarosa. " incubo caatubo $or ti"m$os variabl"s (lascual"s s" "t"rmin& "n un "nsa%o

$r"liminar. " "tuvo la r"acci&nm"iant" la aici&n " 0.< ml "soluci&n " P. " hirvi& $or Bminutos % s" "j& "n)riar inm"iatam"nt" "n un ba=o " agua

)r*a. " a=ai& B.0 ml " agua"stilaa, s" "t"rmin& laabsorbancia a B#0 nm % s""t"rmin& la activia "n/im'tica "la inv"rtasa.

HHH4.HHH44.HHH444.HHH4H.H5.H54.;LII. RESULTADOSH5444.H54.H5.H54.

;LVII. Ta'&a N7( atos obt"nios sobr" la conc"ntraci&n " c8lulas "l"vauras "n los i)"r"nt"s int"rvalos " ti"m$o urant" "l $roc"so "

I"rm"ntaci&n

;LVIII.Tie#/-

;LI;. P.T"'-V.

L. P.)"'-#

LI. M"e!)ra

LII. P.)"'-

re!

LIII.re!i"-

LIV. ;LV. ;

#eia

LVI. e!v.E!)a$

LVII. e!v.Re&.

LVIII.

54H. gr

5H. gr 5H4. g

r 5H44. gr

5H444.gr

5H4. grN5

5H. grN5

5H4. 5H44.

L;VIII.8

5H4H. B,#D0

1

5HH. 1D,0D:

5HH4. 12,<0


6/18

8

#D1B

BB


7/18

#

CL;VIII.

C5H4H. B,#219

C5HH. 1B,3B09

C5HH4. 9,929

C5HH44.B,##:D

C5HH444.0,02B9

C5HH4.2,


8/18

CC5HH.

CCL;;.4. CJ&c"&- e &a ve&-cia e creci#ie$)- #J@i#a3 c-$ &a !ecci1$ e &aKrJ0ica c-$ )e$e$cia &i$ea&.CCL;;I.

CCL;;II. Ta'&a N7( atos tomaos $ara gra)icar la curva " cr"cimi"nto %obt"n"r los atos $ara la obt"nci&n " la v"locia m'ima " cr"cimi"nto.Q

CC5HH444.Ti"m$o (h

CC5HH4. m"ia

CC5HH.5n m"ia

CC5HH4.0

CC5HH44.1,0933:90<

CC5HH444.0,0D92:29<

CC5HH4H.1

CC5HHH.1,0D13


9/18


10/18

CCCHH4.

CCCHH44. G=∆ t

n

CCCHH444.

G= 6−2

0.9873

CCCHH4H. G=4.0514h

CCC;;;.CCC;;;I.CCC;;;I.4. C"a$)i0icaci1$ e K&"c-!a 2C"rva e!)J$ar%(CCC;;;II.

CCCHHH444. RSlc U 1.B#2


11/18

CCC544. F"e$)e( 5aboratorio " 4ng"ni"r*a " las )"rm"ntacion"s. IC4A5

CCC5444. E&a'-ra- /-r( Camacho T., Carvajal C.

CCC54H.

CCCL;. Gra0ic- N7( Rea&i?aci1$ e &a KrJ0ica G&"c-!a v! Tie#/- ereacci1$

CCC5H4.

0.$ 1 1.$ 2 2.$ 3 3.$ 4 4.$ $ $.$0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

f(x) = 0.22x % 0.02

R² = 1

&luco'a v' iem!o

t (min)

&lc m*ml

CCC5H44. F"e$)e( 5aboratorio " 4ng"ni"r*a " las )"rm"ntacion"s. IC4A5

CCC5H444. E&a'-ra- /-r( Camacho T., Carvajal C.

CCC5H4.

CCC5H.

CCC5H4.

CCCL;VII. Ca&c"&- /ara ca$)ia )-)a& e Ac)ivia(

CCCL;VIII.VT

CCC5H4H.0,B0 ml

CCCL;;.VE

CCC5HH4.0,10 ml

CCCL;;II.Ve@)rac)-

CCC5HH444.


12/18

CCC5HH.

0.2243

mgGlc

mlmin∗342mgSac

360mgGlc ∗1mmol Sac

342mgSac ∗103

umol Sac1mmol Sac

∗0.5ml mezclaRx

0.10ml deinvertasa ∗1

CCC5HH4. ¿3.1152 U invertasa

ml extractode enzima

CCC5HH44. Cantia total " Activia (6EU

3.1152 U I

ml En∗6mlEn=18.6912unit deinvertasa

CCC5HH444.CCCL;;VIII.4. CJ&c"&- e& re$i#ie$)- e$ 0"$ci1$ e& !"!)ra)- c-$!"#i-CCCL;;I;.

CCCL;;;. Ta'&a N9( C-$ce$)raci-$e! e K&"c-!a + A'!-r'a$cia

CCC5HHH4.CCC5HHH44.

-t. acio

CCC5HHH444. -.t W l"v.C"ntri.

CCC5HHH4.-tW l"v.s"ca

CCC5HHH.-. l"va.

"ca

CCC5HHH4.-. l"va.

C"ntr i.

CCC5HHH44.

-"so 1

CCC5HHH444.

B,#


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CH44. "romedio=0.1816 g delevaduraseca

g delevaduraempa!uetada

CH444.

CH4H. uma " los gramo " l"vaura "m$a+u"taa 1 % 2

CHH. 0.D31W.D29:U 1.


14/18

C,-#/.0

C,-#//.0$45

C,-#///.0$04

C,-#/.0$26$

C,-#.$00

C,-#/.403654

$

C,-#//.1

C,-#///.0$1$

C,-#/-.0$4

C,#. 0$31

C,#/. $00

C,#//. 4108403

C,#///.2

C,#/.046$

C,#. 0464

C,#/.0464$

C,#//.$00

C,#///.3$5$488

$

C,#/-.3

C,#-. 0406

C,#-/.034$

C,#-//.03$$

C,#-///.$00

C,#-/.2505031

$

C,#-.4$

C,#-/.02$4

C,#-//.02

C,#-///.026$$

C,#-/-.$00

C,#--.2060601

$C,#--/.

6C,#--//.

02$$C,#--///.

02$1C,#--/.

02$3C,#--.

$00C,#--/.1564185

C,#--//.8

C,#--///.0154

C,#--/-.0185

C,#---.0151$

C,#---/.$00

C,#---//.1485835

$

C,#---///.10

C,#---/.0146

C,#---.013$

C,#---/.0140$

C,#---//.$00

C,#---///.105646

$

C,#---/-.23

C,-C. 0158

C,-C/.0213

C,-C//.020$$

C,-C///.$00

C,-C/.1$5821

$

C,-C.

30

C,-C/.

013

C,-C//.

0054

C,-C///.

0112

C,-C/-.

$00

,. 0866

$6

4. F"e$)e( 5aboratorio " 4ng"ni"r*a " las )"rm"ntacion"s. IC4A5

44. E&a'-ra- /-r( Camacho T., Carvajal C.

444.4..4.44.

444.4H.

D;. Gra0ic- N( C"rva e c-$ce$)raci1$ e !acar-!a v!. )ie#/-D;I.


15/18

H44.

0 $ 10 1$ 20 2$ 30 3$0

0.$

1

1.$

2

2.$

3

3.$

4

4.$

acaro'a v' tiem!o

(min)

ac

H444. F"e$)e( 5aboratorio " 4ng"ni"r*a " las )"rm"ntacion"s. IC4A5

H4. E&a'-ra- /-r( Camacho T., Carvajal C.

H.

H4.Yp /s=

18.6912uI

(4,1084−1,0964 mgSacml )∗330ml

H44. Yps =0,0188 uI

mgSac

D;VIII.D;I;. DISCUSIÓN

HH. 5a )"rm"ntaci&n alcoh&lica "sun $roc"so ana"r&bico, r"ali/ao

$or las l"vauras % algunasclas"s " bact"rias. 5as

l"vauras son microorganismos+u" convi"rt"n "l a/7car "nalcohol "t*lico % i&io "carbono. El tiempo de

generación (tg " la l"vaura S.cerevisiae "s " 90 minutos, 1.Bhoras o 1 hora 30 minutos % unav"locia m'ima "cr"cimi"nto (Xma " 0,2: h1

(YA-ATA, 2000. En bas" a los

atos "$"rim"ntal"s s" "valu&

los $ar'm"tros cin8ticos % "r"nimi"nto " la l"vaura "

$ani)icaci&n S. Cerevisiae "n un $roc"so " )"rm"ntaci&n $ara la $roucci&n " un m"tab&litos"cunario, como una "n/ima,

+u" "n "st" caso )u" la inv"rtasa.5a l"vaura s" som"ti& a unm"io " cultivo a$to $ara su&$timo "sarrollo, as* como s" l"

$ro$orcion& las conicion"sa"cuaas como "l $,t"m$"ratura % hum"a, $araobt"n"r una bu"na $roucci&n.5os $ar'm"tros cin8ticos )u"ron

calculaos "n bas" a atos "l $"so " al*cuotas " la l"vaura


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obt"nios urant" "l $roc"so ")"rm"ntaci&n $or lot" continuo,%a +u" los atos obt"nios $or lot" no $"rmiti"ron "t"rminar " man"ra corr"cta los

$ar'm"tros cin8ticos, ichosvalor"s )u"ron int"r$olaos $ara

$"rmitir la r"ali/aci&n " unacorr"cta curva " cr"cimi"nto.En la tabla PM1 s" inic& losatos obt"nios sobr" laconc"ntraci&n " c8lulas "l"vauras "n los i)"r"nt"sint"rvalos " ti"m$o urant" "l

$roc"so " )"rm"ntaci&n $or lot"urant" 30 horas. En bas" a"stos atos s" calcul& lav"locia " cr"cimi"ntom'ima +u" )u" "

μ=0.1711h−1 , " on" s"

r"ali/& la curva " cr"cimi"ntomicrobiano como s" mostr& "n"l gra)ic& PM1 % +u" s" bas& "nlos atos " la TablaPM2,mostrano una t"n"ncia lin"al"n la )as" "$on"ncial. Eln7m"ro " g"n"racion"s )u" "0.9D:3 % con un ti"m$o "g"n"raci&n " #.0B1#h. 5acantia total " activia)u"ron 1D.


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conicion"s $ro$orcionaas $ara "l $roc"so )u"ron las a"cuaas. As*mismo s" calcul& "l ti"m$o "g"n"raci&n, "l cual com$arao con"l ato bibliogr')ico " 1.Bh, no "smu% &$timo %a +u" nos mu"stra +u"la ivisi&n c"lular suc"i& "n unti"m$o ma%or, % $or lo tanto )u"m's l"nto su cr"cimi"nto.

• El $roc"so " )"rm"ntaci&n "s un

m8too a$ro$iao $ara la obt"nci&n" $rouctos, +u" s"an 7til"s $ara lainustria, "s$"cialm"nt" cuano son"trac"lular"s %a +u" su obt"nci&n

no r"+ui"r" " otros $roc"imi"ntos.En "l caso " "st" $ro%"cto no s"obtuvo )'cilm"nt" la inv"rtasa, +u""s un m"tab&lito s"cunario"trac"lular, %a +u" "isti& unas"ri" " "rror"s "$"rim"ntal"s %al"atorios, $or )allas "n losinstrum"ntos % "+ui$os, % $or )allahumana.

HH444.D;;IV. BIBLIOGRAFÍA

HH. CAPTEJ 5., 199D.ZC4PET4CA ECJEC4L4EPTK E5EA6JAZ. Es$a=a,Eitorial Lc Sra ill. -ag1B01B1. (0


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