Ingenieria de fermentaciones
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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
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#D1B
BB
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#
CL;VIII.
C5H4H. B,#219
C5HH. 1B,3B09
C5HH4. 9,929
C5HH44.B,##:D
C5HH444.0,02B9
C5HH4.2,
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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
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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$ar%(CCC;;;II.
CCCHHH444. RSlc U 1.B#2
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CCC544. F"e$)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$)ia )-)a& e Ac)ivia(
CCCL;VIII.VT
CCC5H4H.0,B0 ml
CCCL;;.VE
CCC5HH4.0,10 ml
CCCL;;II.Ve@)rac)-
CCC5HH444.
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CCC5HH.
0.2243
mgGlc
mlmin∗342mgSac
360mgGlc ∗1mmol Sac
342mgSac ∗103
umol Sac1mmol Sac
∗0.5ml mezclaRx
0.10ml deinvertasa ∗1
CCC5HH4. ¿3.1152 U invertasa
ml extractode enzima
CCC5HH44. Cantia total " Activia (6EU
3.1152 U I
ml En∗6mlEn=18.6912unit deinvertasa
CCC5HH444.CCCL;;VIII.4. CJ&c"&- e& re$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.
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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.
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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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