Capacidad fermentativa

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

“DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD
FERMENTATIVA”
Sacharomyces cerevisae
LABORATORIO DE BIOTECNOLOGÍA DE LOS PRODUCTOS
AGROINDUSTRIALES

PROFESOR: ING. SÁNCHEZ GONZALES, JESÚS ALEXANDER
ALUMNA: MARTÍNEZ SALDAÑA, YURICO ELIZABETH
CICLO: IX
HORARIO: JUEVES 11-1PM

2012

LABORATORIO N° 03.

“DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD FERMENTATIVA”

I. INTRODUCCIÓN

La fermentaciónes un tipo de catabolismo parcial, que se caracteriza por ser un proceso de
oxidación incompleta, típico de los organismos anaeróbicos. Se realiza, pues, sin la intervención del
oxígeno.
El proceso de fermentación no sólo incluye la desasimilación anaeróbica como la formación de
alcohol, butanol-acetona, ácido láctico, etc. sino también la producción industrial de vinagre, ácido
cítrico, enzimas, penicilina, etc. Todos estos productos son el resultado de procesos microbianos y
se llaman productos de fermentación.

Durante la fermentación, la energía obtenida procede, igual que en la respiración aerobia, de las
reacciones de óxido-reducción habidas durante el catabolismo de la glucosa (glucólisis), pero en la
fermentación las coenzimas reducidas no ceden sus electrones a una cadena cuyo aceptor final es
el oxígeno, sino que los ceden directamente a un compuesto orgánico que se reduce y es el
producto característico de cada fermentación.

Inóculos de levaduras comerciales son ampliamente usados en la industria de las
bebidasalcohólicas, sin embargo es preferible utilizar cepas autóctonas, las cuales están
adaptadas a los medios de fermentación de cada área. Aunque se han encontrado muchos géneros
de levaduras en fermentaciones, la especie Saccharomycescerevisae es la principal responsable
de la fermentación alcohólica, así como de la producción de la mayoría de los compuestos
aromáticos. Algunos de los criterios de selección de las cepas se basan en su capacidad
fermentativa, medida como producción de etanol, acidez y consumo de azúcares.

El objetivo de este trabajo fue seleccionar cepas nativas en base a su capacidad fermentativa,
rendimiento y productividad.

1

Laboratorio 3: Capacidad Fermentativa-Levadura Saccharomyces cerevisae e| Biotecnología de los Productos Agroindustriales

II. OBJETIVOS

Evaluar y determinar la pérdida de peso y la cantidad de glucosa consumida por las
soluciones de la levaduras.
Determinarelrendimientoteórico y real delalevadura durante la respiración y
fermentación de ellas mismas, a diferentes concentraciones de sustrato (sacarosa y
glucosa).
Determinar la eficiencia de la levadura Saccharomycescerevisae a diferentes
concentraciones de sustrato (sacarosa y glucosa).

III. FUNDAMENTO TEÓRICO

A. Fermentación

Son cambios químicos en las sustancias orgánicas producidos por la acción de las enzimas. Esta
definición general incluye prácticamente todas las reacciones químicas de importancia fisiológica.
Actualmente, los científicos suelen reservar dicha denominación para la acción de ciertas enzimas
específicas, llamadas fermentos, producidas por organismos diminutos tales como el moho, las
bacterias y la levadura. Por ejemplo, la lactasa, un fermento producido por una bacteria que se
encuentra generalmente en la leche, hace que ésta se agrie, transformando la lactosa (azúcar de la
leche) en ácido láctico. El tipo de fermentación más importante es la fermentación alcohólica, en
donde la acción de la cimasa segregada por la levadura convierte los azúcares simples, como la
glucosa y la fructosa, en alcohol etílico y dióxido de carbono. Hay otros muchos tipos de fermentación
que se producen de forma natural, como la formación de ácido butanoico cuando la mantequilla se
vuelve rancia, y de ácido etanoico (acético) cuando el vino se convierte en vinagre.

La fermentación es un proceso que realizan muchos microorganismos, efectuando reacciones sobre
algunos compuestos orgánicos y liberando energía. Hay muchos tipos diferentes de fermentación,
pero en condiciones fermentativas solamente se efectúa una oxidación parcial de los átomos de
carbono del compuesto orgánico y, por consiguiente, sólo una pequeña cantidad de la energía
potencial disponible se libera.

La primera explicación bioquímica del proceso por el cual el azúcar en solución acuosa es
descompuesto en alcohol y gas carbónico, en virtud de la acción de células vivas de levadura, la dio el
químico francés Louis Pasteur, el cual vio que mientras descomponen el azúcar en ausencia de aire, 2
las células de levadura viven y se propagan en el líquido en fermentación y llamó al proceso de la
fermentación alcohólica `vida sin oxígeno'.


La explicación de Pasteur fue modificada por Buchner, quien demostró que podía realizarse la
fermentación en una solución acuosa de azúcar por el jugo obtenido prensando células muertas de
levadura. Se observó, entonces, que el jugo filtrado de células de levadura que habían sido molidas
con arena contenía una sustancia eficaz para descomponer los azúcares, y a esta sustancia activa o
mezcla catalizadora se dio el nombre de fermento, enzima o zimasa.De acuerdo con la interpretación
bioquímica hecha por Pasteur, la fermentación se conoce como la desasimilación anaeróbica de
compuestos orgánicos por la acción de microorganismos u otras células o de extractos celulares;
además, es un conjunto de reacciones bioquímicas a través de las cuales una sustancia orgánica se
transforma en otras por acción de ciertos microorganismos (bacilos, bacterias, células de levadura),
que en general van acompañadas de un desprendimiento gaseoso y de un efecto calorífico.

El proceso de fermentación no sólo incluye la desasimilación anaeróbica como la formación de
alcohol, butanol-acetona, ácido láctico, etc., sino también la producción industrial de vinagre, ácido
cítrico, enzimas, penicilina etc.. Todos estos productos son el resultado de procesos microbianos y se
llaman productos de fermentación. Análogamente, el término fermentador no sólo hace referencia a
los recipientes en los cuales se realiza la fermentación con exclusión de aire, sino también a los
tanques en los cuales se producen oxidaciones microbianas aeróbicas y a los tanques de propagación
de levaduras y otros microorganismos en presencia del aire.

Se conocen centenares de especies de levaduras, bacterias y mohos que producen alcohol, pero sólo
dos o tres especies de levadura se aplican industrialmente en la producción de alcohol; su rapidez en
la fermentación, su tolerancia de concentraciones elevadas de azúcar y alcohol y su rendimiento
elevado de alcohol, hacen que se usen más que las otras. Algunos microorganismos ofrecen más de
una aplicación industrial. Las levaduras, por ejemplo, producen alcohol y glicerol partiendo de
azúcares, hacen subir la masa en la fabricación del pan y son una fuente de proteínas, vitaminas y
enzimas.

Todas las células están capacitadas para sintetizar ATP por el proceso de la glicólisis. Enmuchas
células, si el oxígeno no está presente, el piruvato es metabolizado en un procesollamado
fermentación.

La fermentación complementa a la glicólisis y hace posible producir ATP continuamente enla ausencia
del oxígeno. Por la oxidación del NADH producido en la glicólisis, lafermentación regenera el NAD+, el
cual interviene otra vez en para producir más ATP.

C6H12O6 + 2 Pi + 2 ADP → 2 CH3-CH2OH + 2 CO2 + 2 ATP + 25.5 kcal
3
Se puede ver que la fermentación alcohólica es desde el punto de vista energético unareacción
exotérmica, se libera una cierta cantidad de energía.


Un cálculo realizado sobre la reacción química muestra que el etanol resultante es casi un51% del
peso, los rendimientos obtenidos en la industria alcanzan el 7%.

Figura 1. Proceso de fermentación

En la fermentación alcohólica, el ácido pirúvico de la gicólisis pierde un carbono en laforma de bióxido
de carbono para formas acetaldehido, el cual es reducido a alcohol etílico,el NADH se convierte en
NAD+ (es oxidado). Esta es la fermentación que ocurrenormalmente en las levaduras. Como en la
fermentación del ácido láctico, la fermentaciónalcohólica permite a la glicólis continuar y asegurar que
el NADH regresa a su estadooxidado (NAD+).

La energía neta ganada en la fermentación es de 2 moléculas/glucosa de ATP. En
ambasfermentaciones (láctica y alcohólica), todo el NADH producido en la glicólisis esconsumido en la
fermentación, por lo tanto no hay producción neta de NADH, y ningúnNADH entra a la CTE y forma
ATP.

1. Clasificación de las reacciones de fermentación según el agente

a) Fermentación microbiana.Promovidas o catalizadas por microorganismos. La reproducción
de los microorganismos conlleva a que la reacción tenga un comportamiento autocatalítico
siendo la concentración de los microorganismos variable. Dentro de este tipo de reacción hay 2
clases bien definidas:

o Cultivos de tejidos o macroorganismos (células vegetales y animales).

o Reactores microbianos en sí (cultivo de microorganismos). 4

b) Reacciones enzimáticas. Catalizadas por enzimas, el agente catalítico no se reproduce y
cuando se opera discontinuamente este permanece constante.

2. Clasificación de las reacciones de fermentación según el consumo de oxígeno
a) Aeróbicas

Aquí los microorganismos necesitan de oxígeno para poder sobrevivir. Por ejemplo la reacción de
transformación de la glucosa.

O2 + C6H12O6 CO2 + BIOMASA

b) Anaeróbicas

Aquí los microorganismos no necesitan de oxígeno para su supervivencia. Por ejemplo la reacción
de transformación de la glucosa por vía glucolítica.

C6H12O6 2C2H5OH + CO2 + ENERGÍA

B. Fermentación alcohólica
Es un proceso biológico de fermentación en plena ausencia de aire, originado por la actividad de
algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono (por regla general azúcares: como
pueden ser por ejemplo la glucosa, la fructosa, la sacarosa, el almidón, etc.) para obtener como
productos finales: un alcohol en forma de etanol, dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y unas
moléculas de ATP que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energético
anaeróbico. El etanol resultante se emplea en la elaboración de algunas bebidas alcohólicas, tales
como el vino, la cerveza, la sidra, el cava. Aunque en la actualidad se empieza a sintetizar también
etanol mediante la fermentación a nivel industrial a gran escala para ser empleado como
biocombustible.
La fermentación alcohólica tiene como finalidad biológica proporcionar energía anaeróbica a los
microorganismos unicelulares (levaduras) en ausencia de oxígeno para ello disocian las moléculas de
glucosa y obtienen la energía necesaria para sobrevivir, produciendo el alcohol y CO2 como desechos
consecuencia de la fermentación. Las levaduras y bacterias causantes de este fenómeno son
microorganismos muy habituales en las frutas y cereales y contribuyen en gran medida al sabor de los
productos fermentados. Una de las principales características de estos microorganismos es que viven
en ambientes completamente carentes de oxígeno (O2), máxime durante la reacción química, por esta
razón se dice que la fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico.
La fermentación alcohólica se puede considerar (desde una perspectiva humana) como un
proceso bioquímico para la obtención deetanol, que por otras vías se ha obtenido gracias a
procedimientos químicos industriales, como por ejemplo mediante la reacción de oxidación de eteno.
La finalidad de la fermentación etílica (desde una perspectiva microbiana) es la obtención de energía 5

para la supervivencia de los organismos unicelulares anaeróbicos. Las bebidas alcohólicas se
producen a partir de diferentes sustratos, dependiendo de la región geográfica y sus riquezas. Las


materias primas pueden ser azúcares simples como los presentes en el jugo de uva, o de alto peso
molecular, como el almidón de los granos de cebada.
C. Levadura

Las levaduras son los microbios que realizan la fermentación, transformando el mosto azucarado en el
vino que es líquido con alcohol y sin azúcar. Las levaduras viven en nuestro ambiente y llegan a la
bodega adherida a la piel de las uvas. La levadura tiene un enorme valor por su riqueza nitrogenada y
vitamínica. El tamaño de la levadura oscila de tres a seis micras.

Las levaduras son cuerpos unicelulares (generalmente de forma esférica) de un tamaño que ronda los
2 a 4 μm y que están presentes de forma natural en algunos productos como las frutas, cereales y
verduras. Son lo que se denominan: organismos anaeróbicos facultativos, es decir que pueden
desarrollar sus funciones biológicas sin oxígeno. Se puede decir que el 96% de la producción de
etanol la llevan a cabo hongos microscópicos, diferentes especies de levaduras, entre las que se
encuentran principalmente Saccharomycescerevisiae, Kluyveromycesfragilis, Torulaspora y
Zymomonasmobilis. Los microorganismos responsables de la fermentación son de tres tipos:
bacterias, mohos y levaduras. Cada uno de estos microorganismos posee una característica propia
sobre la fermentación que es capaz de provocar. En algunos casos son capaces de proporcionar un
sabor característico al producto final (como en el caso de los vinos o cervezas). A veces estos
microorganismos no actúan solos, sino que cooperan entre sí para la obtención del proceso global de
fermentación. Las propias levaduras se han empleado a veces en la alimentación humana como un
subproducto industrial.

Cuando el medio es rico en azúcar (como puede ser el caso de las melazas o siropes), la
transformación del mismo en alcohol hace que la presencia de una cierta concentración (generalmente
expresada en grados brix) afecte a la supervivencia de levaduras no pudiendo realizar la fermentación
en tal medio (las altas concentraciones de azúcar frenan los procesos osmóticos de las membranas de
las células). Aunque hay distintos tipos de levaduras con diferentes tolerancias a las concentraciones
de azúcares y de etanol, el límite suele estar en torno a los o de alcohol para las levaduras del vino,
por ejemplo. Los azúcares empleados en la fermentación suelen ser: dextrosa, maltosa, sacarosa y
lactosa (azúcar de la leche). Los microorganismos 'atacan' específicamente a cada una de los hidratos
de carbono, siendo la maltosa la más afectada por las levaduras. Otros factores como el número de
levaduras (contadas en el laboratorio, o la industria, a veces mediante cámaras de Neubauer).

Algunos enzimas participan en la fermentación, como puede ser la diastasa o la invertasa. Aunque la
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única responsable de convertir los hidratos de carbono en etanol y dióxido de carbono es la zimasa. La
zimasa es la responsable final de dirigir la reacción bioquímica que convierte la glucosa en etanol. La
idea de que una sustancia albuminoide específica desarrollada en la célula de la levadura llega a

producir la fermentación fue ya expuesta en el año 1858 por MoritzTraube como la teoría enzimática o
fermentativa y, más tarde, ha sido defendida por FelixHoppe-Seyler hasta llegar al descubrimiento de
EduardBuchner que llegó a hacer la fermentación sin la intervención de células y hongos de levadura.

D. Glucolisis

La glucólisis es la primera etapa de la fermentación, lo mismo que en la respiración celular, y al igual
que ésta necesita de enzimas para su completo funcionamiento

Es una de las rutas más importante por su frecuencia en los seres vivos. El metabolismo de la glucosa
comienza con la glucólisis, (ciclo de EmbdenMeyerhof) acoplada a la ruta de las pentosas. Durante la
glucólisis una molécula de glucosa rinde dos moléculas de ácido pirúvico, es decir una molécula de
seis átomos de carbono se escinde en dos de tres.

Se puede estructurar en 2 etapas:

1. Pasar de Glucosa a Fructosa-1,6-difosfato. Es una fase de alteración química para dejar
la molécula útil para la célula.
2. Pasar de Fructosa-1,6-difosfato a dihidroxiacetona y gliceraldehido.

La primera fase Primera fase de la glucólisis

1. La glucosa se fosforila en el alcohol por la hexoquinasa. La hexoquinasa une el fosfato del ATP
mediante un enlace fosfoéster y la transforma en Glucosa-6-fosfato. La Glucosa-6-P está
preparada para los procesos que continúan en la glucólisis. La fosforilacióntransforma 1
molécula neutra en una molécula cargada negativamente. Hace que ahora, laglucosa-6-P no
pueda volver a salir por la membrana debido a su carga negativa.
2. A la célula no le gusta la forma aldosa y hace la forma cetosa (Fructosa-6-P). Es realizado por
la fosfoglucosaisomerasa.
3. Implica la adquisición de un segundo fosfato que va a parar al C1 y forma la fructosa-1,6-
bisfosfato. Lorealiza la fosfofructoquinasa-1 (PFK-1). La fructosa-1,6-bisfosfato
escompletamente simétrica. La PFK-1 es un enzima clave en la glucólisis.
4. La fructosa-1,6-bisfosfato se parte por la mitad y da dos moléculas (dihidroxiacetonafosfato
(DHAP) y gliceraldehido-3-fosfato (G3P)). La glucólisis se da a partir del gliceraldehido-3-P. El
equilibrio está desplazado hacia la dihidroxiacetona-fosfato. Sólo un 5% es Gliceraldehido-3-P.
La desaparición continua de G3P transforma la DHAP en G3P. Todo acaba siendo G3P.

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Segunda fase de la glucólisis

A partir del G3P comienzan las transformaciones que dan lugar a Piruvato (Pyr)(reacciones de
oxidación).

1. La primera reacción es que el enzima Gliceraldehido-3-Fosfatodeshidrogenasa oxida elgrupo
aldehído a ácido (gasta un NAD, que se reduce a NADH). Produce un enzima que escapaz de
incorporar un fosfato al ácido carboxílico correspondiente. Se forma un éster. Lafosforilación a nivel
de sustrato se consigue porque hay ATP con un fosfato ya activado.

2. El 1,3-Bisfosfoglicerato cede 1 fosfato para sintetizar ATP. La reacción la cataliza
lafosfogliceratoquinasa. El producto de la síntesis de ATP es el 3-fosfoglicerato.
Sufretransformaciones que dan lugar a la síntesis de Piruvato. El P3 debe pasar a la posición 2.Se
consigue mediante el enzima fosfogliceromutasa. La mutasa tiene un fosfato activo, quese lo da a
la posición 2. En un momento hay dos fosfatos, pero luego, se lo quita de laposición 3. Todas las
mutasas funcionan así. Se hace para liberar el OH en la posición 3.

3. Se produce la deshidratación del OH. Se transforma el alcohol en enol, por la enolasa.
Esparecido a Piruvato, pero con enol y un fosfato. Se llama fosfoenolpiruvato (PEP). Es
unamolécula muy inestable que se transforma en Piruvato por la Piruvatoquinasa y se acoplala
energía que se desprende para sintetizar ATP.

ANÁLISIS ESTEQUIOMÉTRICO DE LA GLUCÓLISIS

Glucosa + 2Pi + 2 ADP + 2 NAD+ 2 Pyr + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O

La glucólisis es una vía que transforma la glucosa en Piruvato y, a su vez, reduce 2 NAD+del citosol a
NADH y usa 2 Adp para formar 2 ATP.

La célula en cuanto puede, transforma otros monosacáridos a moléculas que están en la vía de la
glucólisis.

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Figura 2. Diagrama de la glucolisis

Limitaciones del Proceso

La determinación de los factores que limitan la glicólisis fermentativa del etanol soncomplejos debido a
la interrelación existente y a la naturaleza de los parámetrosintervinientes durante el proceso de
fermentación. Algunos de ellos se deben tener encuenta en la fermentación alcohólica industrial. En
las limitaciones que surgen durante elproceso se pueden enumerar algunos de los más importantes
como son:

Concentración de etanol resultante. Una de las principales limitaciones del proceso, es la
resistencia de las levaduras a las concentraciones de etanol (alcohol) que se llegan a producir
durante la fermentación, algunos microorganismos como el Saccharomycescerevisiae pueden
llegar a soportar hasta el 20% de concentración en volumen. En ingeniería bioquímica estos
crecimientos se definen con las ecuaciones de crecimiento celular dadas por las ecuaciones de
Tessier, Moser y de la ecuación de Monod.
Acidez del substrato. El pH es un factor limitante en el proceso de la fermentación ya que las
levaduras se encuentran afectadas claramente por el ambiente, bien sea alcalino o ácido. Por
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regla general el funcionamiento de las levaduras está en un rango que va aproximadamente
desde 3.5 a 5.5 pH. Los procesos industriales procuran mantener los niveles óptimos de acidez


durante la fermentación usualmente mediante el empleo de disoluciones tampón. Los ácidos de
algunas frutas (ácido tartárico, málico) limitan a veces este proceso.
Concentración de azúcares. La concentración excesiva de hidratos de carbono en forma de
monosacáridos y disacáridos puede frenar la actividad bacteriana. De la misma forma la baja
concentración puede frenar el proceso. Las concentraciones límite dependen del tipo de azúcar
así como de la levadura responsable de la fermentación. Las concentraciones de azúcares
afectan a los procesos de osmosis dentro de la membrana celular.
Contacto con el aire. Una intervención de oxígeno (por mínima que sea) en el proceso lo
detiene por completo (es el denominado Efecto Pasteur). Esta es la razón por la que los
recipientes fermentadores se cierren herméticamente.
La temperatura. El proceso de fermentación es exotérmico, y las levaduras tienen un régimen
de funcionamiento en unos rangos de temperatura óptimos, se debe entender además que las
levaduras son seres mesófilos. Si se expone cualquier levadura a una temperatura cercana o
superior a 55 °C por un tiempo de 5 minutos se produce su muerte. La mayoría cumple su
misión a temperaturas de 30 °C.
Ritmo de crecimiento de las cepas - Durante la fermentación las cepas crecen en número
debido a las condiciones favorables que se presentan en el medio, esto hace que se
incremente la concentración de levaduras.

E. CICLO DE KREBS.

El ciclo de Krebs se desarrolla en las mitocondrias. El ácido pirúvico formado durante laglucólisis se
convierte en acetil CoA, el cual a través del ciclo de krebs se transforma enanhídrido carbónico. El
paso de ácido pirúvico a acetil CoA tiene lugar en la matrizmitocondrial y es catalizado por la piruvato
deshidrogenasa. El acetil CoA ahora entra en elciclo de krebsuniéndose al ácido oxalacético para
formar el ácido cítrico, por medio de unaisomerasa se transforma en isocítrico, el cual por medio de
una descarboxilasa da lugar alalfa-cetoglutárico, este paso supone la liberación de anhídrido carbónico
y NADH.

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Figura 3. Diagrama del ciclo de krebs

El proceso comienza con la oxidación del piruvato, produciendo un acetil-CoA y un CO2.

El acetil-CoA reacciona con una molécula de oxalacetato (4 carbonos) para formar citrato(6
carbonos), mediante una reacción de condensación.

A través de una serie de reacciones el citrato se convierte de nuevo en oxalacetato. El cicloconsume
netamente 1 acetil-CoA y produce 2 CO2. También consume 2 NAD+ y 1 FAD,produciendo 3 NADH y
3 H+ y 1 FADH+.

El resultado de un ciclo es (por cada molécula de piruvato): 1 GTP, 3 NADH, 1 FADH2,2CO2

Cada molécula de glucosa produce (vía glucólisis) dos moléculas de piruvato, que a su vezproducen
dos acetil-CoA, por lo que por cada molécula de glucosa en el ciclo de Krebs seproduce: 2 GTP, 6
NADH, 2 FADH2, 4CO2.

Por cada molécula de acetil CoA se forman dos moléculas de anhídrido carbónico, unaGTP, tres
NADH y un FADH2, el ciclo necesita la incorporación de dos moléculas de agua.

En el ciclo de krebs se encuentran acopladas las lanzaderas, las cuales intervienen endiferentes
procesos anabólicos. De esta forma a partir del ciclo de krebs pueden formarseaminoácidos, ácidos
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grasos incluso glucosa (gluconeogénesis).


Figura 4.Reacciones del ciclo de krebs

F. RESPIRACIÓN:

La reacción química global de la respiración es la siguiente:

C6 H12 O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energía (ATP)

En este punto la célula ha ganado solo 4 ATP, 2 en la glucólisis y dos en el ciclo de Krebs,sin embargo
ha capturado electrones energéticos en 10 NADH2 y 2 FADH2. Estostransportadores depositan sus
electrones en el sistema de transporte de electrones localizadoen la membrana interna de la
mitocondria.

La cadena respiratoria está formada por una serie de transportadores de electrones situadosen la cara
interna de las crestas mitocondriales y que son capaces de transferir loselectrones procedentes de la
oxidación del sustrato hasta el oxígeno molecular, que sereducirá formándose agua.
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Como resultado de esta transferencia de electrones, los transportadores se oxidan y sereducen
alternativamente, liberándose una energía que en algunos casos es suficiente parafosforilar el ADP y


formar una molécula de ATP. Se trata de la fosforilación oxidativa quepermite ir almacenando en
enlaces ricos en energía la energía contenida en las moléculasNADH2, FADH2, NADPH2, que se
liberan en la glucólisis y en el ciclo de Krebs y queserá más tarde fácilmente utilizada. Toda cadena
respiratoria que comience por el NADconduce a la formación de 3 ATP mientras que si comienza por
el FAD produce sólo 2ATP. El rendimiento energético del NADP es similar al del NAD, así como el del
GTP loes al del ATP.

IV. MATERIALES Y MÉTODOS

A. Materiales e instrumentos

Materiales

Levadura instantánea (Microorganismo: Saccharomycescerevisiae)
Agua destilada
Matraces
Algodón
Azúcar

Equipos

Brixómetro
Balanza analítica

B. Metodología

Pesar los matraces, para sacar cálculos posteriores.
Preparar dos soluciones de sacarosa al 10% y 20 %
Luego de esto verter en las soluciones 1% de levadura, diluirla en la solución ytapar con
algodón la boca de los matraces,
Tomar peso y °Brix en el tiempo 0, luego tomar peso cada doce horas, luego denueve pesadas
tomar peso y °Brix para los cálculos,siendo en un total de 96 horas.
Encontrar la pérdida de peso y cantidad de glucosa consumida(°Brix),
Determinar el rendimiento real (g etanol/g glucosa).
Calcular el rendimiento teórico y experimental de la levadura.
Calcular finalmente la eficiencia de las levaduras.
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V. RESULTADOS Y DISCUSIONES

Tabla 1. Datos Preliminares de la Sacarosa en concentración del 10%

SACAROSA 10 %
Tiempo Peso BRIX g glucosa
0 251.263 10 26.449
12 249.763 … …
24 247.463 … …
36 246.063 … …
48 244.263 … …
60 242.663 … …
72 242.063 … …
84 241.163 … …
96 240.463 3.9 9.8716
CO2 CONSUMIDO GLUCOSA CONSUMIDA
10.8 16.577
A+B X+Y

Tabla 2. Resultados de la Sacarosa al 10%.

SACAROSA 10%
GLUCOSA CONSUMIDA X+Y 16.577
CO2 PRODUCIDO A+B 10.800
A 6.759
FERMENTACION X 13.822
B 4.041
RESPIRACION Y 2.755
ETANOL 7.065
RENDIMIENTO TEÓRICO 51.111
RENDIMIENTO EXPERIMENTAL 42.616
EFICIENCIA (n) 83.380

Tabla 3.Datos Preliminares de la Glucosa en concentración del 10%

GLUCOSA 10%
0 250 8.2 20.5791054
0 250.9647 … …
12 250.0647 … …
24 248.7647 … …
36 … …
48 247.0647 … …
60 246.2647 … …
72 245.6647 … …
84 245.1647 … …

96 244.5647 4.5 11.0054115 14
6.4 9.574
A+B X+Y


Tabla 4.Resultados de la Glucosa al 10%.

GLUCOSA 10%
A 3.821
B 2.579
RESPIRACION Y 1.758
ETANOL 3.994

Tabla 5.Datos Preliminares de la Glucosa en concentración del 20%

GLUCOSA 20%

0 251.3 17 42.721
12 … … …
24 248.2 … …
36 246.9 … …
48 245.7 … …
60 244.6 … …
72 -172 … …
84 242.5 … …
96 241.4 11.2 27.0368
9.9 15.684
A+B X+Y

Tabla 6.Resultados de la Glucosa al 20%.

GLUCOSA 20%

A 6.552
B 3.348
RESPIRACION Y 2.283
ETANOL 6.849 15


Según Cañon, et al (1988); las levaduras llevan a cabo la respiración anaeróbica en presencia de oxigeno y
respiración anaerobia en ausencia de oxigeno, en dicha fermentación se produce bióxido de carbono y alcohol
etílico, a la vez estas levaduras para metabolizarlas se usarán varias soluciones de carbohidrato para
metabolizarlas. En nuestra práctica en las tablas 1, 3 y 5 nos demuestran que los comportamientos de la
fermentación son comunes en donde la cantidad de azúcar es representada por los ºBrix, los cuales estos vemos
que van disminuyendo durante el tiempo de fermentación (96 horas), por lo que la levadura necesitará un
sustrato para que pueda producir su alcohol yCO2 (carbohidratos).

Según Gooding (1997), un incremento en la concentración de etanol supone un obstáculo a medida que pase la
fermentación lo cual será un obstáculo para el crecimiento y desarrollo microbiano por los efectos negativos,
disminuyendo su calidad y selectividad, por lo que las levaduras en un medio con alta concentración alcohólica
pierden propiedades funcionales y no pueden retener cofactores y coenzimascon alta concentración alcohólica.
En la práctica en la obtención del etanol se realizó en 4 concentraciones de sustrato del 10 % de sacarosa y 10 y
20 % de glucosa en lo cual en las Tablas 2 , 4 y 6 se presentan los datos obtenidos de la producción del etanol
encontrados resultando que la producción de etanol mayor es en el caso de Sacarosa al 10% con un valor de
7.065 y luego el de menor valor es en el caso de la glucosa al 10% con un valor de 3.994%. por lo que podemos
decir que a un mayor contenido de sustratos va a implicar una mayor producción de etanol como en el caso de
la sacarosa al 10% lo cual se dio en este caso.

Según Jeffries (2005), a nivel industrial el contenido de alcohol producido por las levaduras debe estar entre
51% en peso y rendimiento de alcohol en la fermentación debe ser aproximadamente de 7%. En nuestra
práctica vemos que obtuvimos un rendimiento de 83.3% al 10 ºBrix, por lo que vemos que no coincide con lo
expuesto por el autor, por lo que podemos decir que puede deberse al tipo de levadura que utilizamos.

Según Casas (1999), si las soluciones de sacarosa donde se va a realizar la fermentación están muy
concentradas, las levaduras expuestas en ellas no fermentarán, por lo que se tendría que bajar la concentración
de sólidos dela sacarosa y glucosa. En nuestrapráctica esto se puede observar que nosotros trabajamos con
concentración del 10 y 20% de sacarosa y glucosa y no h concentraciones mayores ya que las levaduras no
fermentarían a mas de 30% de concentración.

Según Navarro (1986), la Sacchormycescerevisae para producir etanol de sustrato del 10 y 20 % de sacarosa
donde la producción máxima de etanol es de 1.496 g/L y 1.45 g/L, las cuales fueron obtenidas en 24 horas de
fermentación , por lo que su rendimiento fue de 0.26 y 0.40 de etanol producido por cada gramo de substrato
consumido. Estos resultados comparándolos con lo de nuestra práctica vemos que son bajos, un indicador de
rendimiento de la producción de etanol, es aquel referido al rendimiento teórico (0,51 g etanol/g glucosa
consumida) el cual fue del 52% y 79% para neustro caso estos son mayores de 87% y 94% aproximadamente,
donde la mayor eficiencia lo presentan las muestras que tienen como sustrato a la glucosa en concentración del
20% con un valor de 85.443%.

16


VI. CONCLUSIONES

Se llegó a evaluar la pérdida de peso y cantidad de glucosa consumida por las levaduras en
distintas concentraciones. Donde vemos que la mayor fue en sacarosa al 10% con un valor de
16.577g de glucosa consumida y una producción de CO2 de 10.8g.
Se llegó a determinar el rendimiento teórico y real de la levadura en diferentes concentraciones
de sacarosa y glucosa. Para el caso de la Glucosa al 20% nos da un valor mayor de 43.671 de
rendimiento teórico, y vemos que no difieren mucho el rendimiento teórico como el
experimental en los distintos casos.
Se determinó la eficiencia de la levadura Saccharomycescerevisae a diferentes
concentraciones de sustrato (glucosa y sacarosa), enb la caul la glucosa es la que tiene mayor
eficiencia con 85.443%.

VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CAÑÓN, G., ALDANA, O (1988). Estudio de la fermentación alcohólica por cochada empleando
reactores de lecho fijo. Proyecto de grado para optar por el título de Ingeniero Químico, Universidad
Nacional de Colombia, Bogotá.

GOODING, N. (1997). Balance de materia. Quinta edición, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá.

JEFFRIES, T. (2005).Ethanol fermentation on the move.Natbiothec., vol. 23, n°1.

CASAS, E. (1999). Microorganismos responsables de alteraciones en alimentos altamenteazucarados.
Universidad Complutense de Madrid. Tesis Doctoral. Facultad de CienciasBiológicas, Departamento
de Microbiología. Madrid, España.

NAVARRO, A.(1986). Producción de etanol por fermentación con alta concentración de levaduras.
Revista Argentina de Microbiología 18 (1): 7-11.

ANEXOS

A. Cálculos para sacarosa al 10%

Cálculo del peso de CO2

CO2 producido = 251.263 – 240.463 = 10.8 g CO2
17
Cálculo del peso de sacarosa consumida


Cálculo del peso de glucosa consumida

Respiración

180g 192g 264g 108g

Fermentación

180g 92g 88g

Cálculo del porcentaje de glucosa que va a la respiración

A=6,723 ; B=4.1021

Respiración

Fermentación

Rendimiento real

18

Eficiencia


19


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