2. Biotecnología
“Toda aplicación tecnológica que utiliza sistemas
biológicos y organismos vivos o sus derivados para la
creación o modificación de productos o procesos para
usos específicos”
Levaduras
Bacterias
3. “Proceso bioquímico por el que una sustancia orgánica se
transforma en otra más sencilla, llevado a cabo por
microorganismos sin presencia de oxígeno”
Fermentación
• Fermentación metabólica:
“El término fermentación se utiliza para describir los procesos
de cultivo de microorganismos con propósitos industriales”
• Fermentación industrial:
4. “Proceso bioquímico por el que una sustancia orgánica se
transforma en otra más sencilla, llevado a cabo por
microorganismos sin presencia de oxígeno”
Fermentación
• Fermentación metabólica:
Azúcar
Saccharomyces
Lactobacillus
Microorganismo
Etanol + CO2
Ácido láctico
Alcohólica
Láctica
Producto fermentado
5. Metabolismo Fermentativo vs Respiratorio
Ácido pirúvico
Etanol + Co2
Ácido láctico
Ácido acético
Ácido propiónico + CO2
Condiciones Anaeróbicas Condiciones Aeróbicas
Ciclo de Krebs
Cadena respiratoria
36-38 ATP Energía2 ATP Energía
Glucosa
Fermentación RespiraciónGlucólisis
6. Ventajas de la Fermentación
Preservación de los alimentos por la producción
de etanol, ácido láctico, ácido acético, etc.
Enriquecimiento de la dieta a través del desarrollo de
una diversidad de sabores, aromas y texturas en los
substratos de los alimentos.
Enriquecimiento nutritivo de substratos alimenticios
con proteínas, aminoácidos esenciales, ácidos grasos
y vitaminas.
7. “Proceso bioquímico por el que una sustancia orgánica se
transforma en otra más sencilla llevado a cabo por
microorganismos sin presencia de oxígeno”
Fermentación
• Fermentación metabólica:
“El término fermentación se utiliza para describir los procesos
de cultivo de microorganismos con propósitos industriales”
• Fermentación industrial:
8. Fermentación industrial
Productos industriales de interés:
Células propiamente dichas (biomasa)
Sustancias producidas por las células:
Alimentos y bebidas Fármacos Enzimas
Levadura de panadería
Por inoculación: Producción de metabolitos:
Aditivos
9. Fermentación industrial
¿Cómo se fabrican?
¿Cómo se realiza la fermentación?
1. Cepa y medio de cultivo
2. Cultivo en el fermentador
3. Extracción del producto fermentado
10. La cepa industrial
Requisitos del microorganismo industrial:
Producir la sustancia de interés
Conservarse en cultivo puro
Genéticamente estable
Capacidad de desarrollarse a gran escala
Rápido crecimiento y fabricación del producto
Menor riesgo de contaminaciones
Menor gasto energético
Susceptible de manipulación genética
Utilización de medio de cultivo barato y abundante
11. La cepa industrial
El microorganismo NO debe :
Ser peligroso para el hombre,
animales ni plantas
Liberar toxinas, o si lo hacen ser
capaces de eliminarlas fácilmente
12. Medio de cultivo industrial
Requisitos del medio de cultivo:
Contener los elementos necesarios para la
síntesis celular y formación del producto
Fácil disposición y en cantidades abundantes
Bajos costes de transporte
Económicamente rentable
Optimizado para la máxima producción
Permita la recuperación del producto
13. Suelen utilizarse subproductos nutritivos que provienen
de otras industrias:
Melazas con alto contenido en azúcares
Industria azucarera
Desechos ricos en nitrógeno y factores de crecimiento
Industria del maíz
Sueros de leche ricos en lactosa y minerales
Industria láctea
Medio de cultivo industrial
14. Caldo de cultivo:
Sustrato líquido que contiene todos los nutrientes necesarios
para el crecimiento y desarrollo de la cepa
Económicamente rentable
Máxima producción
Medio de cultivo industrial
Cepa
Carbono
Nitrógeno
Fósforo
Minerales
Factores de crecimiento
Agua
Oxígeno (aeróbios)
Biomasa celular
Formación del producto
Condiciones de cultivo
16. Fermentador industrial
• Depósito de acero inoxidable
• Sistema de control
• Temperatura
• pH
• Concentración de O2
• Presión
• Adicción de nutrientes
• Análisis del producto
17. Procesos industriales
Sector alimenticio
Elaboración del vino tipo Fino
Producción de biomasa de levadura panadera
Elaboración de cerveza artesanal
Sector farmacéutico
Producción de antibióticos
Sector energético/medioambiente
Producción de bioetanol como biocombustible
18. Elaboración de vino tipo Fino
Mosto de primera yema
Mosto de segunda yema
Mosto de prensas
Mosto
fermentado
12° alc.
15.5° alc.
Mosto fermentado
Fermentación
Saccharomyces cerevisiae
Pie de cuba
Alcohol de prensas
Encabezado
Crianza biológica
Prensado
19. Crianza biológica
Sistema estático
Sistema dinámico
Sobretablas
Criaderas y soleras
Crianza bajo velo de flor
Solera
1ª Criadera
2ª Criadera
Criaderas
20. Crianza biológica
Levaduras de velo de flor
Forman el velo de flor
Autóctonas de la bodega
Toleran 15.5º alc.
Crianza bajo velo de flor
21. Sistema estático
Sistema dinámico
Sobretablas
Criaderas y soleras
Solera
1ª Criadera
2ª Criadera
Criaderas
Crianza biológica
Saca
Rocío
Saca
Saca
Rocío
Rocío
Crianza bajo velo de flor
22. Crianza biológica
Levaduras de velo de flor
Forman el velo de flor
Autóctonas de la bodega
Toleran 15.5º alc.
Consumen compuestos
del mosto fermentado:
Etanol
Glicerol
Ácido acético
Aminoácidos
Producen compuestos
aromáticos:
Acetaldehído
Sotolón
Crianza bajo velo de flor
24. Producción de levadura panadera
Melazas
Controlar:
- Entrada de nutrientes
- Temperatura
- Aireación
30.000 kg
Cultivos
discontinuos
Cultivo
semicontinuoMonitorizar:
- Producción de etanol
Subproducto de la
industria azucarera
106
células
100 g
Laboratorio
400 kgEscalado
Fábrica
Metabolismo
respiratorio
30 m3
150 m3
LavadoEmpaquetado
26. 1 hora
100 ºC
Producción de cerveza artesanal
Maceración
- Grano molido
- Agua
2 semanas
10-26 ºC
Cocción
Filtrado - Malta
- Lúpulo
- Condimentos
EnfriamientoFermentación
- Mosto
- Levadura Clarificación
Carbonatación
Embotellado
1 hora
67 ºC
27. Producción de antibióticos
Son producidos por bacterias y hongos.
Los antibióticos sólo son efectivos en las
enfermedades bacterianas.
El primer antibiótico que se descubrió fue la penicilina,
gracias a Alexander Fleming en 1928.
La penicilina se obtiene del hongo:
Penicillium notatum.
División Farmacia
28. Producción de antibióticos
TIPOS DE ANTIBIÓTICOS
Se pueden clasificar según su estructura química:
➢ β-LACTÁMICOS
• Penicilinas : Bencilpenicilina (Penicillium chrysogenum)
• Clavamas : Acido clavulanico (Streptomyces clavuligerus)
• Cefalosporinas : 3ª generacion.cefotaxina (Acremonium-Cephalosporium)
• Monobactamas : Aztreonam (Chromobacterium violaceum)
• Carbapenemas : Imipenem (Streptomyces cattleya)
➢ MACRÓLIDOS: Eritromicina (Streptomyces erythreus)
➢ AMINOGLICÓSIDOS: Estreptomicina (Streptomyces griseus)
➢ TETRACICLINAS: Doxiciclina (Streptomyces)
➢ POLIPEPTÍDICOS: Bacitracina (Bacillus subtilis); polimixina B (Bacillus polymixa)
➢ POLIENOS: Nistatina (Streptomyces noursei)
Anfotericina B (Streptomyces nodosus)
➢ OTROS: Ácido fusídico (Fusidium coccineum)
29. Producción de antibióticos
Caldo de cultivo
Cultivos
discontinuos
Escalado
Planta de Fermentación
15 m3
Cultivo
semicontinuo
Metabolismo
respiratorio
120 m3
Extracción
Cepa seleccionada
Laboratorio
Primeros inóculos
Controlar:
- Parámetros
- Entrada de nutrientes
- Asepsia
- Producción del antibiótico
30. Producción de antibióticos
Extracción
Antibiótico
Recepción del caldo
Separación
Filtración
Centrifugación
Floculación
Decantación
Purificación
Micelio del
hongo
Tratamiento con
solventes
Envasado
Garantizar la calidad
del producto:
- Cumplimiento de Normas
- Limpieza de equipos
- Gestión de residuos
Líquidos
Producto
32. Producción de bioetanol
Biomasa rica en azúcares
Azucareras Maíz Restos vegetales
Caldo de cultivo fermentable
Tratamiento
Glucosa Etanol
Levaduras
Fermentación
ProcesadoDestilación
Celulosa
Hemicelulosa
Lignina
Hidrólisis
enzimática
33. Producción de bioetanol
Restos vegetales
Lignina
Celulosa
Hemicelulosa
Pretratamiento
Cóctel de
enzimas
Hidrólisis
enzimática
Fermentación
Hongos filamentosos