Esta t e s i s ha s i d o r e v i s a d ay aprobada por el Comité Rcvirbr y J u r a d o Examinador s i g u i e n t e . p a r a o b t e n e r e l ti tulo d e I n g e n i e r o Agrónomo E s p e c i a l i s t a en I n d u s t r i a s

(1)

UCLlVERSIDAD A U T O W O M A CHAPIWGO BE9kRTAIñEWTO DE I N D U S T R I A S A G R I C O L A S

CHAPIWGO, MEX.

'UTILIZACION D E PLATAN0 ( M u s a _c a v e n d i s h i i I.- L.) D E REZAGA PARA LA P R O D U C C I O N DE PROTEINA MICROBIANA)

/'

T E S I S PROFESIONAL

Que como requisito p a r c i a l para

o b t e n e r e l t í t u l o de I n g e n i e r o Agrónomo especialista en I n d u s t r i a s A g r í c o l a s

Presenta

WALTER CtJSHO1.M STADARD

(2)

Esta t e s i s ha s i d o r e v i s a d a y a p r o b a d a p o r e l Comité

Rcvirbr

y J u r a d o Examinador s i g u i e n t e . p a r a o b t e n e r e l t i t u l o d e I n g e n i e r o Agrónomo E s p e c i a l i s t a en I n d u s t r i a s

Agr ícol

a s .

-

a i

P r e s i d e n t e :

S e c r e t a r i o :

Vocal :

S u p l e n t e :

?

S u p l e n t e :

I__

. ~ . . . .

L-

x g . v x o r M a r t i n e z Romero

I

(3)

I

N

D I

C

E .

CAPITULO

I

R E

SUMEN

CAPITULO

I 1

INTRODUCCION

CAPITULO

111

ANTECEDENTES

O T R O S ANTECEDENTES T E C N O L O G I C O S

CAPITULO

I V

JUSTIFICACION

Y

O B J E T I V O S

Justificacidn

Objetivos

CAPITULO V

M A T E R I A L E S

Y

METODOS

a).-

Microorganismos

b).-

El

Medio de Cultivo

c).-

S a l e s Minerales

d).-

Método Estadístico d e Optimiza-

c i ó n del Medio de Cultivo

e ) . -

El Fermentador de laboratorio

f).-

Métodos de Análisis

CAPITULO

PAR

VI

E

EXPERIMEN AL

Y

RESULTADOS

a).-

Análisis Bromatológico del plata

no

bi.-

Cálculo de las sales minerales

(4)

c ) . - Pruebas f i n a l e s c o n l a s l e v a - duras: ___ Candida - ._ u t i l i s

--

y C u l -

t i v o _Mixto

d).- Condiciones de Operación d e l Fermentador durante Pruebas f i n a l e s

e).- Toma de Muestras

72

7 9 79

CAPITULO V I 1

DISCUSION DE RESULTADOS Y C O N C L U S I O N E S ₈₈

t i v o

ea

b ) . - _{Pruebas f i n a l e s} ₈₉

a ) - - Optimización del Medio de Cu!

(5)

INDICE D E F I G U R A S

F i g u r a

1

2

3

4

5

6

7

8

Página Equipo y a c c e s o r i o s p r i n c i p a l e s u t i l i

t a d o s

en l a s Druebas f i n a l e s . 4 5

Relacidn entre Concentración c e l u l a r

y densidad d p t i c a del c u l t i v o mixto. 5 1

R e l a c i ó n entre c o n c e n t r a c i ó n c e l u l a r

y d e n s i d a d . ó p t i c a d e l c u l t i v o de

Candida u t i l i s . 52

Curva

t i p o que r e l a c i o n a l a c o n c e n t r a -

c i d n de a z ü c a r e s t o t a l e s y l a densi-

dad Ó p t i c a p o r e l método del f e n o l -

sulfúrico de Dubois. 5 3

C u l t i v o por l o t e s , pruebas f i n a l e s .

Levadura:

C u l t i v o Mixto. 84

C u l t i v o por l o t e s , pruebas f i n a l e s . ,

Levadura:

- Candida u t i l i s . 8 5

C u l t i v o p o r l o t e s , pruebas f i n a

levadura:

C u l t i v o Mixto.

C u l t i v o por l o t e s , pruebas f i n a

Levadura: Candida u t i l i s .

e s .

86

e s .

87

(6)

[image:6.628.92.537.35.707.2]

Cuadro 1 2 3 4 5 6 7

a

9 10 11 12 1 3 14 1 5 16

INDICE DE C U A D R O S

Composicidn c e l u l a r usado como base para e l c á l c u l o de d o s i s de s a l e s m i n e r a l e s .

Di

seiio

de

t r a t a m i e n t o s .

ANVA para f a l t a de a j u s t e .

A n á l i s i s bromatológico de l a pulpa del

p l á t a n o

maduro.

A n á l i s i s bromatológico del p l á t a n o f r u t a e n t e r a .

Resumen de c á l c u l o de c o n c e n t r a c i ó n de sa

l e s del medio de c u l t i v o .

T r a t a m i e n t o s y Resultados 1 " Experimento. Levadura: C u l t i v o Mixto.

C o e f i c i e n t e s para e l c á l c u l o de SC de e f e c t o s e i n t e r a c c i o n e s .

ANVA 1 ' Experimento. Le

Mixto.

ANVA para f a l t a de a j u s t e r e g r e s i ó n . Levadura: C u

adura: C u l t i v o

de e c u a c i ó n 'de t i v o Mixto. Cálculo d e l camino de máxima p e n d i e n t e . Levadura: C u l t i v o Mixto.

T r a t a m i e n t o s * y Resultados 2" Experimen- t o . Levadura: C u l t i v o M i x t o .

C u l - ANVA del 2" Experimento. Levadura

t i v o Mixto.

T r a t a m i e n t o s y R e s u l t a d o s 1" Exper Lev a du r a :

C o e f i c i e n t e s para e l c á l c u l o de SC

t o s e i n t e r a c c i o n e s .

,Ca nd i da 2.t.

i'iis

mento

de e f e c

A N V A 1 " Experimento. Levadura: Candida u t i 1 i s .

-

___

P á g i n a

(7)

[image:7.632.68.528.84.379.2]

Cuadro Páai na

1 7 A N V A p a r a f a l t a de a j u s t e de ecuacidn de

18 Cálculo del camino de máxima pendiente.

19 Tratamientos* y Resultados 2" Experimen-

20 ANVA del 2' Experimento. Levadura:

21 Resultados de Pruebas f i n a l e s . Levadura:

r e g r e s i ó n . 7 2

7 3

Candida u t i l i s .

Levadura: _..__I_ __I_

t o " Levadura: Candida u t i l i s . 7 4

Candida u t i l i s . 7 5

Cultivo Mixto. 8 2

~-

22 Resultados de Pruebas f i n a l e s . Levadura:

(8)

D E D I C A T O R I A

-

A m i esposa Guadalupe Sánchez de Chisholm

-

A mi h i j o Pável A. Chisholm Sánchez

-

A mi madre Carolina Chisholm S t a d a r d

-

A mis hermanas:

S a r a Chisholm S t a d a r d

Loreta Chisholm S t a d a r d

Hazel Chisholm Stadard

E d n a Chisholm Stadard

Sharon Chisholm S t a d a r d

(9)

AGRADECIMIENTOS

De manera s i n c e r a y f r a t e r n a l m a n i f i e s t o

en

primer l u -

g a r , un profundo agradecimiento a l pueblo de México , p o r

brindarme l a o p o r t u n i d a d de

u n a

formación p r o f e s i o n a l .

*

He

de

a g r a d e c e r de i g u a l forma a mis m a e s t r o s ; pero en especial

a :

-

Q.B.P.

S a l v a d o r Martinez Romero, por su a c e r t a d a y

oportuna o r i e n t a c i ó n y d i r e c c i ó n durante l a r e a l i z a - ción de e s t e e s t u d i o .

-

I . B . Q . F é l i x Esparza T o r r e s , por s u e n t u s i a s t a _y p e r -

s e v e r a n t e a s e s o r í a en l o s t r a b a j o s de i n v e s t i g a c i ó n .

U n emotivo agradecimiento a mis compañeros ( c o l e g a s )

de g r u p o académico y de manera e s p e c i a l e i n o l v i d a b l e

a

E n

r i q u e Sánchez López

con

quien se i n i c i a r o n l o s primeros e x ..

perimentos del p r e s e n t e e s t u d i o .

F i n a l m e n t e , mi más c á l i d o agradecimiento

a

l o s amioos de corazón que d e u n a u o t , r a f o r m a han c o n t r i b u i d o a l a

(10)

I

R E S U M E N

E l presente estudio obedeció a l a necesidad de conocer l a s posibilidades r e a l e s de aprovechamiento de l a pulpa d e l plátano d e desecho como fuente potencial d e carbono y ener- gfa para l a producción de biomasa de l e v a d u r a s r i c a s e n pro -

tefnas. A propásito se ejecutaron varios experimentos, d i -

vididos en tres etapas: Etapa d e pruebas preliminares, Eta .-

pa d e optimización estadfstica d e l medio de cultivo y Etapa

d e l a s pruebas finales.

e n cuestión, consistente de un extracto d i

p l á t a n o , fue enriquecido con l a aportación l e s de acuerdo c o n l o s procedimiento de c á ( 1 9 7 4 ) y de Paredes ( 1 9 7 6 ) , seguido p o r e l

P

Se utili26 una cepa de l a levadura Candida -

-_

__

- utilis . - como patron d e comparaci6n con respecto a una flora natural de l e v a d u r a s d e l plátano. De acuerdo

c o n

e l propósito c e n t r a l

de l a investigación, se utilizó e l plátano sobremaduro d e l

cultivar Cavendish, como materia prima para preparar l o s me

dios de cultivo para producir biomasa. E l medio de cultivo

u í d o de pulpa de de sales minera- culo de Vital sometimiento a estadística p o r superficie de r e s - ma de l a s sales minerales para l o - ó n de biomasa.

prueba y determinación

puesta de l a dosis Ópt

grar l a máxima producc

I<

(11)

zadas para e l c u l t i v o de biomasa durante l a s pruebas f i n a l e s a r r o j a r o n , como r e s u l t a d o , una producción de biomasa en b a s e a l consumo de s u s t r a t o (’ x / s ) de 4 0 . 0 4 % para Candida

-_

u t i l i s

y para e l c u l t i v o mixto ( f l o r a n a t u r a l ) f u e de 2 3 . 1 3 % . E s t a

producción de biomasa, para e l c a s o de l a levadura Candida u t i l i s , e s s a t i s f a c t o r i a s i s e compara con

los

r e s u l t a d o s de

o t r a s i n v e s t i g a c i o n e s . De é s t o puede c o n c l u i r s e que e l me- d i o de c u l t i v o

a

base de e x t r a c t o de p l á t a n o de r e z a g a , e s s a t i s f a c t o r i a m e n t e a p t o para l a producción de biomasa de l e - vadura.

(12)

CAPITULO

r I

! I N T R O D U C C I O N

S i e n d o

las

proteinas uno d e

los

s e i s constituyentes

g e -

nerales d e

un

alimento; y tomando e n cuenta las funciones

biológicas

que

desempeñan e n los seres v i v o s , se deduce la

importancia indefectible de e s t a s biomoléculas para el hom-

bre. La e s c a s e z d e alimentos, particularmente en aquellos

países

en

vias

de

desarrollo ha o r i g i n a d o graves problemas

d e desnutrición q u e puede Incrementarse si los gobiernos no

t o m a n m e d i d a s adecuadas

y

urgentes para s u solución.

Es

c l a

-

r o q u e las m e d i d a s q u e se adopten para atacar la problemáti-

c a , pueden lograr tan s610 soluciones parciales debido a los

o b s t á c u l o s del m o d o d e producción capitalista dependiente

q u e predomina e n paises en vías de desarrollo. Esto explica

el p o r q u é , no se producen alimentos; en muchos c a s o s porque

simplemente e s una actividad poco redituable y de mayor ries

go q u e o t r o s renglones d e la economía.

Superando obstáculos (como los ya mencionados

y

otros)

y

produciendo a l i m e n t o s , e s claro q u e c o n las fuentes conve?

c i o n a l e s d e proteínas podría alimentarse toda la población

humana ahora

y

muchos a ñ o s más. Pero e x i s t e otra fuente d e

proteínas no convencionales aptas para el consumo humano

y

(13)

humana, e s

la

producción industrial de proteínas microbia-

n a s q u e s e

vienen

llamando proteínas unicelulares

o

S C P

(Single C e l l s Proteins).

Según Ydfera

(1979),

en

la

multiplicación industrial,

100

k g d e algunos microorganismos pueden producir en

2 4

ho-

r a s , 1

millón

d e kilogramos d e proteínas mientras q u e en g g

nadería

100 k g

d e animal

vivo

solo producen

100 g

d e p r o t e i

n a s ; por ejemplo: una masa d e levaduras puede multiplicar-

s e m á s

de

1000

v e c e s

en

2 4

horas

y

la soya

en

8%

cuando la

e s t a c i ó n

es

buena.

Esta aseveracidn un tanto e x a g e r a d a , se

fundamenta

en el

hecho d e q u e las levaduras por ejemplo, en

c o n d i c i o n e s ó p t i m a s de c r e c i m i e n t o , producen células hijas

maduras en

30

m i n u t o s (Pelczar

y

R e i d ,

1980);

por lo q u e el

incremento d e la población de levaduras sucede en progre-

s i ó n

geométrica. Cada c é l u l a puede producir p,or gemación.

durante el curso d e su vida, unas

24 generaciones de célu-

las hijas,

lo

que da idea de la e n o r m e capacidad product

d e

l o s

microorganismos.

E n

México como en o t r o s países,

l o s

residuos agrico

y

animales practicamente no tienen valor

y

ai acumularse

va

as

en

,

algunas z o n a s , ocasionan problemas de contaminación. Estos

residuos pueden ser utilizados por sus características, a d s

(14)

el c a s o d e l p l á t a n o d e r e z a g a e n l a s z o n a s p r o d u c t o r a s y

q u e c o n s t i t u y e u n a e x c e l e n t e m a t e r i a p r i m a p a r a el e s t a b l e -

c i m i e n t o d e A g r o - i n d u s t r i a s p r o d u c t o r a s d e l e v a d u r a d e a l t o

c o n t e n i d o p r o t e í n i c o . E l l o p o d r í a c o n t r i b u i r e n p a r t e a l a

(15)

CAPITULO

111

A N T E C E D E N T E S

Dado

el

auge q u e ha tenido e n

l o s

últimos años la pro-

ducci6n d e biomasa,

se

han hecho

y

se están haciendo intere

-

s a n t e s trabajos tendientes a utilizar

l o s

desperdicios a g r i

-

c o l a s mediante m é t o d o s d e cultivo d e microorganismos por

c u l t i v o intermitente

o

c u l t i v o e n forma contínua. Wiken

( 1 9 7 2 ) ,

en

su

trabajo sobre utilización de desperdicios

agrícolas

e

industriales, menciona la importancia que posee

y

la a t e n c i ó n q u e debe dársele

al

plátano d e desecho como

fuente potencial de carbono

y

energía para la producción de

biomasa de levaduras ricas en proteína, vitaminas, etc.

Hace posiblemente millones de años que se fabrica

u n a

especie de cerveza con plátanos de variedades aptas para

eso

I J S G

en el Africa intertropical (Uganda) donde

el

c o n s u -

mo e s muy importante. También se puede obtener fácilmente

vinagre, de

uso

e n Filipinas, Brasil y o t r a s áreas producto

-

ras de esta fruta. Se han efectuado repetidas tentativas

p a r a

transformar los desperdicios en alcohol industrial. re

portándose hasta

8 . 3 8

litros obtenidos d e

100 k g

de

p u l p a

(16)

El

p l á t a n o es una f r u t a de a l t o contenido e n e r g é t i c o ,

cuyos h i d r a t o s de carbono son f á c i l m e n t e d i g e r i b l e s . En su l i b r o Ochse e t a l (1965), r e p o r t a n que e l p l á t a n o posee en-

t r e 19.5 y 21.5% de almidón en estado verde y de 18.5 a 19%

de azúcares t o t a l e s cuando madura. La cáscara del plátano verde c o n t i e n e (según Hulme, 1971) aproximadamente 3% de a l - midón, l o c a l i z a d o mayormente en l a s c é l u l a s adyacentes a l a pulpa. E s t e almidón e s h i d r o l i z a d o durante l a maduración

al

i g u a l que e l de l a pulpa con l a concomitante acumulación de azúcares. Dicha cáscara c o n s t i t u y e alrededor d e l 33% d e l f r u t o maduro.

Se ha i d e n t i f i c a d o l a sacarosa, l a f r u c t o s a y

la

gluco sa como l a s p r i n c i p a l e s azúcares de l a pulpa. L a s mismas s e aumentan durante l a maduración, manteniendo l a proporción constante de: 66% de sacarosa, 14% de f r u c t o s a y 20% de g l u - cosa (Poland e t a l . , 1938; mencionado por Hulme, 1 9 7 1 )

E l contenido de p r o t e i n a s de l a pulpa verde es de 0 . 5 a

1.6% y no cambia durante l a maduración. Por su p a r t e , el pH d e l p l á t a n o maduro e s de aproximadamente 4.5 y e l p r i n c i p a l ácido no _{v o l á t i l de l a pulpa e s}e l _{á c i d o m á l i c o , seguido por} e l c í t r i c o (Loesecke, 1950; mencionado por Hulme, 1971).

I

(17)

por Champion, 1968).

Agua 704

H i d r a t o s de carbono 27%

F i b r a s P r o t e í n a s

M a t e r i a s grasas Cenizas

C a l c i o (ppm) Fósforo (ppm) H i e r r o (ppm) Caroteno (ppm) Tiamina (E1) (PPm) R i b o f l a v i n a ( B 2 ) (ppm) N i a c i n a (ppm)

0.5% 1.2%

0.3%

0.9%

80

2 90

6

2.4

0.5 0.5

7

Acido ascdrbico (Vit.C)(ppm) 120

S i n embargo, l o s _{datos de Champion, 1968, v a r í a n c o n s i -}

derablemente de l o s que presenta Ochse e t a l (1965), sobre e l contenido de v i t a m i n a s e n f r u t a f r e s c a de plátano:

Constituyente M i n e r a l mg/100 9

Sodi o 42.0

C a l c i o 8 . 0

H i e r r o 0.60

(18)

Magnesio

Yodo

Azufre

Cobre

Fósforo

Po

tasi

o

Cloro

Constituyente Vitamina

Vitamina

A

Tiamina

R i

bofl avi

na

Acido ascdrbico

31.0

O. 003

12.0

0.2

28.0

373.0

125.0 por

100

mg

2 5 0 - 3 3 5

U 1

4 2 - 5 4

U g

88

u g

10-11 m g

U n

estudio realizado por el Instituto Nacional de l a

N U

irición (1974) muestra el siguiente análisis bromatológico

del plátano, en Base Seca.

PorciCin comestible

Calorías

Proteínas

Grasas

Carbohidratos

Calcio

Hierro

68%

86/100

g

1.4 g/100

g

0.3

g/100

g

22

g/100 g

12 mg/100

g

(19)

Ti ami na

R i bo f 1 av _i

na

Niacina

Ac i d

o

a s c Ó r b i c o

Vitamina A

Según anál i s i s

en e l e s t u d i o “ E l

P

i i s ( S á n c h e z , 1 9 7 9 )

g u i

ein

t e composición

Agua

0 . 0 9 mg/100 g

0 . 0 5 mg/100 g 0 . 5 mg/100 g

1 2 mg/100 g

6 3 . 3 microgramos

p r a c t i c a d o s por Mariano y M u n t z , c i t a d o

dtano en México” d e Adalberto

P o l o

Ce- l a fruta fresca d e p l á t a n o t i e n e l a s i -

química.

Azúcar de caña*

Azúcar i n v e r t i d a Almidón

M a t e r i a s Asociadas M a t e r i a s Grasas P e c t i na

Cel u 1 o s a Cenizas

73.80%

8.50%

6 . 4 0 %

3.30%

1.60%

0.30%

O . 6 0 %

0.20%

1.104:

Cuerpos Indeterminados 4 . 2 0 %

100.00%

( d i f e r e n c i a )

___

__

-

--

* C o n $ l a f r a s e azúcar de caña e l a u t o r posiblemente s e r e f i e -

r e a s a c a r o s a .

I

(20)

Como puede v e r s e e x i s t e n d i s c r e p a n c i a s en l a composición del p l á t a n o , posiblemente e l l o s e deba a d i f e r e n c i a s g e n é t i - c a s y a l e s t a d o de madurez de l a s f r u t a s a n a l i z a d a s . E n t o - do c a s o r e s a l t a a l a v i s t a l a s v i r t u d e s del p l

t o a l c o n t e n i d o de c a r b o h i d r a t o s a p t o s para cu

d u r a s .

El elevado c o n t e n i d o de p o t a s i o en e l fru

tan0 en cuan- t i v o de l e v a -

o , (Ochse e t

a l , 1965) puede

ser

una c o n d i c i ó n muy f a v o r a b l e para e l buen

d e s a r r o l l o de levaduras s o b r e d i c h o s u s t r a t o .

Debido a l a d i s p o n i b i l i d a d de p l á t a n o de c a l i d a d sub- standard en l o s p a í s e s p r o d u c t o r e s , Adams ( 1 9 7 8 ) e s t u d i ó l a

f a c t i b i l i d a d de p r o d u c i r v i n a g r e de e s t e producto. E l a u t o r

observó que l o s p l á t a n o s sobremaduros fueron más rendidores en l a producción de v i n a g r e que l o s de madurez s t a n d a r d . E s -

t e e s u n o de l o s e s c a s i s í m o s e s t u d i o s r e l a c i o n a d o s con nues-

tro p r o p ó s i t o . Por e l l o y por l o expuesto a n t e r i o r m e n t e creemos que e x i s t e n p o s i b i l i d a d e s de u t i l i z a r d i c h a m a t e r i a prima con e l f i n de producir biomasa m i c r o b i a n a .

!

P o r o t r a p a r t e , en s u s t r a b a j o s s o b r e producción de p r o

t e í n a u n i c e l u l a r (SCP) mediante e l c u l t i v o de l e v a d u r a s , I r -

gens y Clarke ( 1 9 7 6 ) e n c o n t r a r o n que l a levadura Candida ..- - . - .

(21)

i n i c i a l de glucosa de 2% (peso/volumen) o 1.8% (volumen/volumen) de melaza, encontraron además que l a levadura u t i l i -

za o t r o s azúcares como l a f r u c t o s a y l a sacarosa.

r

Paredes (1976) en un t r a b a j o sobre l a u t i l i z a c i ó n del jugo de tuna para l a producción de p r o t e i n a microbiana r e -

p o r t a que l a l e v a d u r a Candida u t i l i s en c u l t i v o i n t e r m i t e n - t e y a l a concentración de azúcares de 10.77 g / l t presentó una t a s a máxima de crecimiento de 0.47/hs y un rendimiento en b a i e a l sustrato de 42.6%. En c u l t i v o continuo l a concen- t r a c i ó n c e l u l a r y l a p r o d u c t i v i d a d máxima fueron 4.9 p / l t y

2.38 @ / l t - H en l a s d i l u c i o n e s de 0.4 y 0.55/hs respectivainen t e .

Otros e s t u d i o s sobre l a producción de p r o t e í n a unice- l u l a r del j u g o de tuna, (Mukhopadhyay e t a l , 1978) r e v e l a n que bajo c u l t i v o por l o t e s con -. Candida ~~ u t i l i s -~ se obtuvo

una producción de 12 g / l t d e p r o t e í n a u n i c e l u l a r . E 1 me- d i o ppseía una r e l a c i ó n C/N de 7 y una concentración i n i -

c i a l ;ole azúcares de 25 g / l t . En c u l t i v o continuo se p u d o

obtener 1 9 . 9 g / l t de masa c e l u l a r , a una t a s a de d i l u c i ó n

de O . J 6 / h s y una p r o d u c t i v i d a d de 7 . 2 g/lt-H.

r

En l o aue toca a los requerimientos n u t r i c i o n a l e s ,

(22)

para evitar la paralización de la actividad fermentativa

realizada por las levaduras. P o r

s u

parte Paredes (1976)

reporta la siguiente composición de nutrientes indispensa-

bles agregados al jugo de tuna:

Nutriente

m g f g

d e azúcar

("4

I2SO4

KH2P04

MgS04

7H20

Ca

C 1 2 2H20

452

97

47.7

10.6 Basado e n el análisis del contenido d e elementos mine-

r a l e s de las levaduras hecha por varios autores,

V i t a l

(1974) y Paredes (1976)

han

formulado medios d e c u l t i v o

s i n

téticos mediante cálculos químicos. Utilizapdo

j u g o

de

t u -

na

i o m o

fuente de c a r b o n o , Vital (1974) elaboró

el

s i g u i e n -

te medio de cultivo:

2260 mg

485 mg

116.5

m g

40

mg

I

(23)

y

3.0%

d e azúcares reductores totales. La cantidad d e s a -

les m i n e r a l e s fueron constantes para cada dilución.

Por

s u

parte Peppler

(1967)

argumenta q u e las técnicas

d e propagación d e levaduras requieren suficiente melaza e s -

téril para proporcionar aproximadamente 1% d e azúcar al me-

dio. La cantidad de azúcar disponible del medio se debe

mantener

a

nivel no mayor de 0.1% para evitar pérdidas de

c a r b o n o por sobre alimentación.

O T R O S A N T E C E D E N T E S T E C N O L O G I C O S

L o s

sustratos altamente densos deben someterse a un tra

-

tamiento previo a la fermentación.

Tal e s el caso de

l a

me-

laza q u e se somete a

u n

t a s en disolución acuosa

posteriormente se c l a r i f

f u g a s con el objeto de e

ratamiento ácido

y

temperaturas

a l -

para remover los excesos de

SO2;

ca la solución en filtros o centri-

iminar el material no fermentable

por las levaduras (Peppler

1967).

O t r o método d e tratamien-

to de medio para cultivo de levaduras e s la clarificación

con c a r b ó n activado.

E s

el c a s o de u n medio a base de hidro

..

lizado de turba en el que Quierzy e t

a l (1979)

encontró

que con el fin d e obtener una decoloración completa a su

p H

(24)

L a i n t e n s i d a d de l a aereacidn según, P e p p l e r ( 1 9 6 7 ) , e s de 1 volúmen d e aire p o r 1 volúmen de m e d i o de cultivo p o r minuto dependiendo d e l estado d e l a propagacidn. L a d e - m a n d a de oxígeno p o r l a s l e v a d u r a s e s de aproximadamente 0.1 mM p o r minuto p o r gramo d e células secas formadas. P e - r o l a concentración crítica de O 2 r e q u e r i d a para e l máximo r e n d i m i e n t o de l e v a d u r a e s de 0.2 ppm. Abajo de este n i - v e l , l a transferencia de o x í g e n o disminuye originando l a p r o d u c c i ó n d e alcohol. En l a práctica e l e x c e s o de oxígeno y p o r l o tanto l a s grandes cantidades de aire, s o n necesa-

r i a s para u n crecimiento óptimo; e l l o se debe a l a baja s o - l u b i l i d a d d e l O2 e n e l medio a l a s temperaturas de fermenta ción y l a i n t e r f e r e n c i a de varios solutos y agentes anties-

pumantes e n l a difusión de O 2 absorbible hacia l a s células

e n crecimiento. Para i l u s t r a r l a demanda de o x í g e n o , P e - p p l e r ( 1 9 6 7 ) m e n c i o n a que p a r a p r o d u c i r l 1ibr.a de l e v a d u r a seca ( c o n 4 5 % d e p r o t e í n a ) se requieren 4.3 l i b r a s de m e l a - z a , 0.9 l i b r a s de a m o n i o , O 3 l i b r a s de NH4 H2 P O 4 , 1 . 1 li -bras de ( N H 4 ) 2 SO4, y 60 l i b r a s de a i r e .

E l exceso de e s p u m a generada periódicamente se c o n t r o - l a e n l o s fermentadores modernos, mediante l a adición a u t o - mática de agentes a n t í e s p u m a n t e s ) . E s t o s e s t á n elaborados

(25)

espuma d e b i d o t a m b i é n a

l a

aereación

y

agitación vigorosa,

Quierzy

et

al, ( 1 9 7 9 ) ~ p r o b ó la efectividad d e tres agentes

antiespumantes e n un c u l t i v o por lotes de Candida utilis.

Dichos antiespumantes de grado alimenticio fueron: Emul-

sión Antiespumante AF

Dow

Corning

(AF).

Emulsión Antiespu-

mante F g - 1 0

Dow

Corning

( F g - I O ) ,

y

Emulsión Antiespumante

C

Dow

Corning (C).

T o d o s fueron utilizados e n dosis d e

2500 ppm

y

el

mejor de e l l o s fue

el

(AF).

La e s p u m a

se

debe a la ordenación d e moléculas d e pro-

t e í n a s e n la superficie c o n los grupos hidrófobos hacia el

a i r e , f o r m a n d o capas hidratadas e n

la

parte hidrófila q u e

estabilizan las burbujas d e aire (Yúfera, 1979).

Actualmen

-

te el antiespumante universalmente usado en la industria de

alimentos e s

el

aceite d e silicona, un polimero del dimetil

-

siloxano [ - o - S ~ ( C H ~ ) ~

-

O

-.In.

una capa molecular e n la interfase líquido-aire, que repele

e l

agua y disminuye así la resistencia de l a s burbujas, que

se rompen.

E l

aceite d e silicona e s poco reactivo química-

mente y

no

e s tóxico (Rakoff

y

Rose,

1978).

El aceite actúa formando

Existen discrépancias entre las diferentes investiga-

c i o n e s llevadas a cabo,

p o r

cuanto l a s velocidades de agita

-

ción del medio de cultivo varia en cada caso. Por ejemplo

Peppler

y

Perlman (1979) mencionan una agitación d e

390

rpm

I

(26)

e n f e r m e n t a d o r d e 60,000 l i t r o s . P o r su p a r t e Q u i e r z y e t a l (1979), r e a l i z ó i n v e s t i g a c i o n e s e n c u l t i v o p o r l o t e s de C a n d i d a u t i l i s c o n 500 rpm, e n u n a f e r m e n t a c i ó n de 4 . 5 li-

t r o s de m e d i o s de c u l t i v o . P a r e d e s (1976) r e a l i z ó e x p e r i - m e n t o s de c u l t i v o i n t e r m i t e n t e e n f e r m e n t a d o r e s de 2 li-

t r o s c o n 1 l i t r o de c a p a c i d a d de t r a b a j o . En é s t e m a n t u v o una a g i t a c i ó n d e 700 rpm.

E l c o n t r o l de l a t e m p e r a t u r a e n

l o s

f e r m e n t a d o r e s e s .

t a m b i é n i n d i s p e n s a b l e . E l l o puede e f e c t u a r s e m e d i a n t e u n s e r p e n t í n c o n e c t a d o a u n d e p ó s i t o c o n agua y a un g e n e r a - d o r de v a p o r o agua

a

baño m a r í a : q u e m e d i a n t e un termóme -

t r o puede c o n t r o l a r s e l a t e m p e r a t u r a d e l p m e n t a d o r e s m o d e r n o s p o s e e n d i s p o s i t i v o s de

t i c o s ( T e r m o s t a t o s ) .

A l i g u a l que l a t e m p e r a t u r a e x i s t e n d

o c e s o .

L o s

f e r c o n t r o l automá-

-.

s p o s i t i v o s de c o n t r o l d e l pH d e l m e d i o ,

los

c u a l e s u t i l i z a n s i s t e m a s a m o r t i g u a d o r e s á c i d o - b a s e , e n t r e l o s que d e s t a c a n : L o s

f o s f a t o s m o n o b á s i c o s y d i b á s i c o s , e l NH40H ( h i d r ó x i d o de a m o n i o ) , s o l u c i o n e s de á c i d o c l o r h í d r i c o e h i d r ó x i d o de s o d i o .

En u n e s t u d i o s o b r e p r o d u c c b l e s de a l t a c a l i d a d ; u t i l i z a n d o

ó n de p r o t e l n a s c o m e s t i - C a n d i d a u t i l i s e n c u l t i - v o c o a t í n u o c o n m e l a z a de c a ñ a como f u e n t e de c a r b o n o

(27)

(Lauford e t a l , 1 9 7 9 1 , e l medio e s t a b a compuesto por 1 % de a z ú c a r e s r e d u c t o r e s . La a d i c i á n de Z n (25 uM) a l medio, r e -

s u l t ó en

u n incremento

en l a productividad de biomasa de 1.7 a 2 . 6 g / l t - H , con u n rendimiento de 0 . 5 5 g de biomasa s e c a por gramo de a z ú c a r r e d u c t o r u t i l i z a d o . E l a u t o r también ex -

Derimentó l a s e p a r a c i ó n de á c i d o s n u c l e i c o s con l a r e s i n a Ce -

t av

l a

6 n , en columnas de i n t e r c a m b i o iOnico.

S a l e s y Menezes ( 1 9 7 6 ) han o b t e n i d o buen c r e c i m i e n t o de evadura Candida u t i l i s s o b r e s u s t r a t o de yuca complemen- t a d o con 3 g de urea por I t de medio de c u l t i v o

Por su p a r t e , Prave ( 1 9 7 7 ) , menciona a s p e c t o s i n t e r e s a n ..

t e s r e s p e c t o a l a b i o t e c n o l o g í a - de producción de biomasa mi -

c r o b i a n a y hace además una importante comparación e n t r e l a s d i f e r e n t e s f u e n t e s p r o t e í n i c a s y l a i n v e r s i ó n de e n e r g í a p o r

u n i d a d de p r o t e í n a producida.

L o s parámetros de c r e c i m i e n t o de levaduras en u n fermen

t a d o r son Ú t i l e s para e v a l u a r l a e f i c i e n c i a del p r o c e s o . P a .-

r e d e s ( 1 9 7 6 ) u t i l i z ó l a s i g u i e n t e fórmula para c a l c u l a r l a Productividad g l o b a l de biomasa ( P o , g / l t - H ) :

x f - x o

po =

--

(28)

Donde:

X f =

concentración celular final (o/it)

X o =

inóculo (g/lt)

Tc

=

tiempo d e proceso

A5í

mismo. Monod

(1949), mencionado por Rolz y De Ca-

brera (1977) define el rendimiento d e conversión d e sustra-

to

a masa

celular como

u n a

constante:

d s

-

1

dx,

d t

dx

- a t -

7 a t

- Y = a s

at

X . . ' xo

so

_-

Sf (100)

f -

Y =

En

donde:

Y

=

Rendimiento d e biomasa en base

al consumo de

sus-

trato

(Y,%).

S =

Concentración d e sustrato (g/lt).

.Se

esperan valores d e rendimiento d e

0.4 <

Y

< 0 . 6

p a r a l a

reproducción aeróbica d e

- C.

_{____}

utilis

y - S .

cerevisae en

medios de mieles d e purga de caña (Rolz

y

De Cabrera.

1977).

(29)

N a e s s y S l a g s v o l d ( 1 9 7 3 ) e v a l u a r o n e l v a l o r n u t r i t i v o de p r o t e í n a u n i c e l u l a r de xaccharornyces c e r e v i s e a e como sus

t i t u t o de l a s o y a en l a d i e t a de p o r c i n o s , o b t e n i e n d o bue-

(30)

CAPITULO I V

JUSTIFICACION Y O B J E T I V O S

JUSTIFICACION

Desde antaño se v i e n e u t i l i z a n d o biomasa microbiana por e l hombre. Los i n g l e s e s e s t a b l e c i e r o n después de l a Segunda Guerra Mundial una f a c t o r í a en Jamaica. para l a producción de l e v a d u r a s destinadas a l consumo animal y humano. Su desa r r o l l o o f r e c í a y o f r e c e un i n t e r é s e s p e c i a l ( F r a z i e r , 1976) en l a s zonas en que abundan l o s h i d r a t o s de carbono y esca- sean l a s p r o t e í n a s y vitaminas.

A e f e c t o de u t i l i z a r biomasa microbiana para l o s f i n e s mencionados a r r i b a , se ha r e c u r r i d o a l a s l e v a d u r a s secunda- r i a s recuperadas como subproductos de l a s fermentaciones a l - c o h ó l i c a s l a s c u a l e s son r a z a s de - Saccharomnes -. - I__ -

--

c e r e v i s e a e .

S i n embargo l a levadura más u t i l i z a d a para l a producción d i - r e c t a de

a su

tri t

r á p v o s

E l

biomasa do c r e c

aso que chamiento de l o s

algunas r e g i o n e s

e s Candida -

____

u t i l i s llamada " T o r u l a " , debido

miento y su menor exigencia por medios nu-

(31)

alimento por área plantada. S e estima q u e una plantación

produce m á s de

84

mil kg por hectárea, lo q u e equivale a

12,600

kg de materia seca comestible por hectárea (Bowman

1 9 7 9 ) .

Las c i f r a s anteriores incluyen sólo la parte que e s co

-

sechada.

U n

10%

o

m á s d e la producción s e pierde en el cam

-

P O

d e b i d o a

l o s

daños producidos por el viento, doblamiento

del pseudotallo y cosecha descuidada entre otros factores.

Después que la f r u t a se recoge y se lleva

a

la empacadora,

se pierde o t r o s

10

a

15%,

por descarte de f r u t o s que tienen

magulladuras

en

la cáscara

o

manchas de diversas c l a s e s , d e

dos pequeños

o

mal formados, manos pequeñas

y

o t r o s facto-

r e s q u e afectan

la

apariencia pero q u e de ninguna manera r e

ducen s u valor nutritivo. La rigurosidad

del control de

l a

calidad de la fruta está en relación directa, c o n las leyes

de l a

oferta y

l a

demanda en el mercado internacional, pues

l a

compra se hace con base a contratos y a establecidos.

Según Sánchez

(1979),

l a

situación de a producc

plátano en México es la siguiente: Tomando en cuenta

datos de

1978,

se observa q u e

l a

superficie cosechada

dió a

71,370

ha,

o

sea 0.4% de la superficie nacional

c h a d a en e s e año.

Ello equivale a una producción d e

ó n de

l o s

ascen

cose-

-

(32)

t o de l a p r o d u c c i d n p l a t a n e r a e n M é x i c o , se- o b s e r v a que e l e s t a d o de C o l i m a a p o r t a e l 19% a l i g u a l que C h i a p a s . V e r a - c r u z e l 148, Tabasco e l 14%, Oaxaca e l

I l % @

M i c h o a c á n e l

8% y N a y a r i t e l 6%. Todas e s t a s 7 e n t i d a d e s ' a p o r t a r o n e l

91% de l a p r o d u c c i ó n r e g i s t r a d a e n 1978.

E l

r e n d i m i e n t o m e d i o a n u a l p o r h e c t á r e a p a r a l a s 7 e n t i d a d e s p r i n c i p a l e s

se m u e s t r a a c o n t i n u a c i ó n :

T o n e l a d a s p o r Ha

- E n t i d a d 1970 Col ima 30 O00

Chi apas 26,002

Tabasco M i c h o a c á n

23,101

17,044

Oaxaca 14,089

N a y a r i t V e r a c r u z

13,240

11,598

P r o m e d i o de 7 e n t i d a d e s

p r i n c i p a l e s 19,433

O t r a s 19,033

P r o m e d i o N a c i o n a l 19,389

(33)

duccidn de p l á t a n o

no se

e n c u e n t r a a l a . a'ltu.ra. del l a de l o s p a í s e s p r o d u c t o r e s y exportadores más d e s t a c a d o s , . . pero de

t o d o s modos e l volumen de produ,cción .es cofisVderab.le y . p o r , t a n t ? l o s d e s p e r d i c i o s que de é l emanan

.lo'.son

también.

De acuerdo con informacidn o b t e n i d a en forma d i r e c t a de l a Sociedad de Sociedades L o c a l e s de C r é d i t o A g r í c o l a y E j i - d a 1 ( 1 9 8 1 ) , el rendimiento medio en producción de p l á t a n o en T a p a c h u l a , Chiapas fue de 50 ton/ha/año.

La

misma f u e n t e e s -

tima que

se

p r e s e n t a u n 10% de pérdidas en l o producido anual -

mente, , . por ? a s c a u s a s ya mencionadas.

E l volumen de p l á t a n o rezagado e s importante no solamen -

t e en México s i n o también a n i v e l i n t e r n a c i o n a l .

Solo

en

Costa R i c a e l volúmen de f r u t a rechazada y perdida a l c a n z a

c e r c a de 200.000 ton/año (Bowman, 1 9 7 9 ) .

' E n México, l a t r a n s f o r m a c i ó n del producto por medio de p r o c e s o s i n d u s t r i a l e s , permite dar aprovechamiento a l a fru-

t a de c a l i d a d i n f e r i o r y

a

los

e x c e d e n t e s de l a producción a

t r a v é s de l a i n t r o d u c c i d n de nuevas formas de consumo (Sán- c h e z , 1 9 7 9 ) .

La i n d u s t r i a a l i m e n t i c i a para consumo humano ( i n f a n t i l p r i n c i p a l m e n t e ) y l a que s e d e d i c a a l a f a b r i c a c i d n de a l i -

(34)

c i ó n y consumo d e l p r o d u c t o . A s u v e z , l a s e m p r e s a s e x t r a n - j e r a s NESTLE, GERBER y KELLOG'S, a s í como l a n a c i o n a l M I N S A ,

a d q u i e r e n e l p l á t a n o como m a t e r i a p r i m a p a r a l a f a b r i c a c i ó n de l o s s i g u i e n t e s p r o d u c t o s :

-

Sopa de l e n t e j a s c o n t o c i n o y p l á t a n o

-

P l á t a n o s p i c a d o s

-

P l á t a n o s y p i ñ a

- C e r e a l p r o t e i n a d o c o n manzana y p l á t a n o

-

C e r e a l de a r r o z c o n manzana y p l á t a n o

-

C e r e a l d e a v e n a c o n manzana y p l á t a n o

-

J u g o de n a r a n j a c o n manzana y p l á t a n o

-

H o j u e l a s de m a í z y p l á t a n o

-

H o j u e l a s d e p l á t a n o

-

P l á t a n o a c i t r o n a d o

-

P u r é de p l á t a n o

-

P a s t a p a r a e l a b o r a c i ó n de p r o d u c t o s de c o n f i t e r í a y

r e p o s t e r í a

-

E s e n c i a d e p l á t a n o

La Compañía NESTLE y G E R B E R p r o d u c e n a l i m e n t o s p a r a n i -

ñ o s , que g e n e r a l m e n t e v a n a s o c i a d o s a c e r e a l e s y a o t r o s fr! t o s . L a s o t r a s d o s empresas e l a b o r a n h o j u e l a s , h a r i n a y m a i -

z e n a y o t r o s p r o d u c t o s de consumo d i r e c t o ; a s í como, m a t e r i a p r i m a p a r a u s a r s e e n h e l a d o s , p u r é s , b a t i d o s , l e c h e s m a l t e a -

(35)

La e x i s t e n c i a de c o n s i d e r a b l e s t o n e l a d a s de m a t e r i a l

re

zagado del que poca proporción e s debidamente aprovechada,

c o n s t i t u y e una j u s t i f i c a n t e f u e r t e para l l e v a r a cabo u n e s - tudio t e n d i e n t e a hacer buen uso de l o s mismos con e l f i n de

p r o d u c i r

uno

de

l o s

componente's n u t r i c i o n a l e s más importan-

t e s para e l hombre y l o s animales que e s ?a p r o t e í n a .

OBJETIVOS:

1 . - Aprovechar e l p l á t a n o de desecho con e l f i n de incremen-

tar l o s i n g r e s o s d e l p r o d u c t o r , evitando a s í e l desperdi -

cia de r e c u r s o s .

2 . - Obtener p r o t e í n a

(una

crema de l e v a d u r a s ) para l a alimen -

t a c i ó n de porcinos en forma económica, evitando en p a r t e e l uso d i r e c t o del p l á t a n o p a r a e s e f i n .

3.- E v a l u a r , a n i v e l de m a t r a z , l a produccián de biomasa mi- c r o b i a n a p o r e l sistema de f a v o r e c e r e l d e s a r r o l l o de

u n a f l o r a de levaduras n a t u r a l e s del plátano comparado con e l uso de c u l t i v o p u r o de l e v a d u r a s .

4 . - Conocer y determinar l a s c o n d i c i o n e s áptimas para e l de- s a r r o l l o de l a s levaduras sobre e l s u s t r a t o de p l á t a n o .

(36)

C A P I T U L O V

M A T E R I A L E S Y M E T O D O S

a).- M i c r o o r g a n i s m o s :

S e u t i l i z ó u n a c e p a d e l a l e v a d u r a C a n d i d a u t i l i s

-

( A T C C ) d o n a d a al D e p a r t a m e n t o d e I n d u s t r i a s A g r í c o l a s , U.A.CH.

p o r I d E s c u e l a N a c i o n a l d e C i e n c i a s B i o 1 6 g i c a s . I.P.N. La c e - pa f u e u t i l i z a d a e n l o s e x p e r i m e n t o s p a r a c o m p a r a r s u c o m p o r -

r e s p e c t o a una f l o r a n a t u r a l del p l á t a n o . tamietito c o n

Se uti1

f l o r a n a t u r a

26 el s i g u i e n t e p r o c e d i m i e n t o p a r a o b t e n e r la

1.- P l á t a n o s e n t e r o s s o b r e m a d u r o s , p r o c e d e n t e s de T a b a s -

c o , f u e r o n l i c u a d o s e n u n a l i c u a d o r a O s t e r i z e r , t i p o c a s e r o .

2.-

E l

l i c u a d o , c o n

u n

pH = 5.3 y 22'Brix f u e

d i

h a s t a h o b t e n e r un l í q u i d o d e 5 " B r i x c o n a g u a d e s t i l a d a

p H f u e a j u s t a d o a 3.6 c o n u n a s o l u c i ó n 0.2

N

d e á c i d o

d r i c o l

u í d o

E l

c l o r h í ..

3.- A l l í q u i d o a n t e r i o r , s e l e a g r e g 6 300 ppm d e m e t a b i -

(37)

4.-

Del

medio liquido a n t e r i o r ,

fueron

puestos

200 ml

en

u n

matraz de 500

m l

para llevar

a

c a b o una fermentación.

5.-

Después de

5

días d e proceso,

con

agitación,

y

a

temperaturas ambiente, se detuvo

la

fermentacibn.

i

6 . -

Usando c o m o medio de cultivo sólido el Sabouroud-

Dextrosa-Agar, se hicieron siembras en estrfa simple en pla

-

tos p e t r i ,

del

c u l t i v o líquido.

7 . -

Se incubaron las siembras por

4 8

horas

a

3 O O C .

8 . -

Se seleccionaron dos cepas de mayor crecimiento y

se

mezclaron para constituir

l a

flora natural.

Ambas c e p a s ,

_

Candida utilis

I-- y

Cultivo Mixto.

se

c o n s e r -

varon en refrigeración a 8°C aproximadamente, resembrándolas

cada'30 días en tubos de agar-sabouroud-dextrosa inclinados.

A

partir de estos tubos

se

prepararon los inóculos, siempre

con 2 4 horas de anterioridad

a

su uso.

La

secuencia seguida

en

la

preparación del in6culo fue

la

1.-

A

partir

de

u n

c u l t i v o inclinado de

4 8

horas

a

30°C

se preparó

u n

volúmen de

100

ml d e inóculo.

2.- Después del traspaso de c é l u l a s

a

los

100

ml

d e m e -

(38)

ésta a una incubación c o n agitación por

24 horas.

, 3 . -

El inoculo, c o n c é l u l a s en plena

fase

exponencial

d e desarrollo, s e inoculaban

al

medio d e cultivo definitivo,

en proporción d e

5

ml

por c a d a 50

ml

del medio d e cultivo.

La cantidad d e inóculo mencionado f u e en el caso d e

los

expe

rimentos d e optimización del medio d e cultivo únicamente.

b).-

El Medio d e Cultivo:

Los

d o s tipos d e levaduras usadas en las pruebas experi-

m e n t a l e s , s e mantuvieron en tubos inclinados de sabouroud-dex

-

trosa-agar.

De acuerdo con el propósito central d e la investigación

s e utilizó el plátano sobremaduro del cultivar Cavendish co-

m o

materia prima para preparar los medios de c u l t i v o líquido

en

l o s

procesos de producción d e biomasa.

E l

plátano f u e

l a

única fuente d e carbono suministrada. El procedimiento segui

-

do en ,la preparación del medio d e cultivo s e presenta a conti

nuacion:

1 . -

S e compraron plátanos m a d u r o s en el mercado d e Texcg

c o , Edo. d e M é x i c o , procedentes del Edo. de Chiapas.

2-.-

S e escaldaron las porciones comestibles en agua des-

(39)

o b t e n e r

u n

homogenizado. agua por k g d e p l á t a n o .

,3.- Se f i l t r d inmed

t r a v é s de una manta de

c

Se u t i l i z d una mporción d e 2 I t de

atamente después e l homogenizado a j.

e l o d o b l e para obtener

un

e x t r a c t o l i b r e de p a r t í c u l a s de pulpa grandes.

4.- Se sometió e l e x t r a c t o a una d e f e c a c i d n a l c a l i n a

con una s o l u c i ó n de CaO h a s t a u n pH de 8 y a e b u l l i c i d n por

5 minutos ( S p e n c e r y Meade. 1 9 6 7 ) .

5 . - El e x t r a c t o a l c a l i n o hervido f u e puesto en reposo por 1 5 minutos y luego f i l t r a d o a t r a v é s de manta de c i e l o , doblada dos v e c e s , con e l f i n de e l i m i n a r l o s s ó l i d o s a g l u - t i nado s.

6 . - E l f i l t r a d o o b t e n i d o , de c o l o r a m a r i l l o , l i b r e de s ó l i d o s i n s o l u b l e s y con

un

a l t o c o n t e n i d o de azu’cares t o t a -

l e s , c o n s t i t u y d e l l i c o r madre a p a r t i r de l a c u a l s e prepa- r a r o n l o s medios de c u l t i v o haciendo d i l u c i o n e s con agua des t i l a d a para o b t e n e r l a c o n c e n t r a c i ó n de azúcar t o t a l deseada

7 . - El pH del medio fue a j u s t a d o a 3 . 5 con á c i d o c l o r h í -

d r i c o , s o l u c i ó n 0 . 2 N.

8.- Se u t i l i z ó l a e s t e r i l i z a c i ó n en a u t o c l a v e con vapor

(40)

mente ajustado e l p H del m e d i o . Se adopt6 e s t e procedimien - to de esterilización debido a q u e e l p H ácido favorecía l a

destrucción de microorganismos, l o c u a l se detect6 en l a s

pruebas preliminares.

,

c).- Sales Minerales:

A l i g u a l q u e el procedimiento d e obtención d e l medio de cultivo, se i d e ó un procedimiento para l a adición de sales

minerales a l medib d e cultivo. E l procedimiento se presenta

a continuación:

1.- La cantidad de agua q u e se utilizó para d i l u i r l a

solución madre hasta e l % de azúcares totales deseado se d i -

vidió dejando un pequeño volúmen p l a s sales p o r separado.

2.- La solución m i n e r a l e s t é r mente,a l o s matraces q u e contenían

r a d i l u i r y esterilizar

1 fue adicionada p o s t e r medio d e cultivo, tambi

o r n

.

estéril. Tales operaciones se realizaron e n condiciones sscépticas e n cámara de flujo l a m i n a r .

(41)

o p t i m i z a c i ó n :

1.- S e ha o b t e n i d o 0.30

l e v a d u r a s c u l t i v a d a s e n

5 5

m

a z ú c a r e s t o t a l e s . lo q u e e q u

l t d e m e d i o .

g d e b i o m a s a ( m a t e r i a s e c a ) d e

d e m e d i o d e c u l t i v o c o n

2%

d e

v a l e

a

5.45

g d e b i o m a s a s e c a /

2.- S e c o n s i d e r a q u e los 5.45 g ( a p r o x i m a d a m e n t e 6 g )

d e b i o m a s a s e c a c o n t i e n e n 50% d e p r o t e í n a s .

Lo

c u a l e s

u n a

m e d i a e s t i m a d a a p a r t i r d e m ú l t i p l e s e s t u d i o s y a n á l i s i s

b r o m a t o l ó g i c o s d e l o s m i c r o o r g a n i s m o s ( L e h n i n g e r , 1977).

3.- La c a n t i d a d d e n i t r ó g e n o a u s a r e s el d o b l e del r e -

q u e r i d o t e ó r i c a m e n t e .

L o s d a t o s del C u a d r o

1

h a n s i d o r e a r r e g l a d o s , t o m a n d o

cono b a s e 100 a l n i t r ó g e n o y el r e s t o d e

l o s

e l e m e n t o s s o n

c a l c u l a d o s e n r e l a c i ó n a e s t a b a s e ( a d a p t a d o

del

t r a b a j o d e

D o s t á l e k , m e n c i o n a d o p o r P a r e d e s , 1976).

l o s e l e m e n t o s d e m a y o r d e m a n d a p o r

Anionio, F o s f a t o d e P o t a s i o M o n o b á s

y C l o r u r o d e Calcio.

C o n b a s e e n la t a b l a d e c o m p o s i c i ó n c e l u l a r , s e s e l e c -

c i 3 n a r o n l a s s i g u i e n t e s s a l e s m i n e r a l e s q u e p r o p o r c i o n a r a n

d e

O

l a l e v a d u r a : S u l f a t o

(42)

[image:42.628.59.543.73.623.2]

Cuadro 1 . Composición c e l u l a r usado como base para e l c á l -

c u l o de d o s i s de s a l e s m i n e r a l e s .

I

€1 ementos Contenido R e l a t i v o

N

P

K

S

M g Na Ca

c1

Fe

Zn

C U

100 23 14

0.9 4.9 3.2 3.0

2.5

0.3

O . 14

0.03

Mn

-

0 . 0 5

Ca - 0 . 0 0 3

M o

--

o

~ 0 0 2

B 0.006

d).- Método E s t a d í s t i c o de Optimización del Medio de C u l t i v o :

(43)

g r e s i ó n p a r a e x a m i n a r el r e n d i m i e n t o d e u n i d a d e s e x p e r i m e n t a

l e s ha s i d o c o n o c i d o d e s d e h a c e a ñ o s .

A l

c o n j u n t o d e d a t o s a e r e n d i m i e n t o d e l a s u n i d a d e s e x p e r i m e n t a l e s s e le c o n o c e

c o m o S u p e r f i c i e d e R e s p u e s t a . P e r o no ha s i d o s i n o h a s t a

d e s p u é s d e l o s t r a b a j o s d e B o x y W i l s o n ( 1 9 5 1 ) , c u a n d o l o s

i n v e s t i g a d o r e s a p r e c i a r o n

l a

u t i l i d a d de e s t a h e r r a m i e n t a ( A n d e r s o n y

Mc.

L e a n , 1974).

E l p r i n c i p i o g e n e r a l del m é t o d o e s t a d í s t i c o , c o n o c i d o

c o m o " M é t o d o d e

l a

M á x i m a P e n d i e n t e " , e s

l a

d e e s t a b l e c e r

u n

d i s e ñ o i n i c i a l

d e

l o s t r a t a m i e n t o s , p o r e j e m p l o

Zn

f a c t o r i a l

c o n

u n

p u n t o c e n t r a l c o r r e s p o n d i e n t e

a u n

m á x i m o i m a g i n a d o e n el e s p a c i o del f a c t o r . U s u a l m e n t e , l o s p a s o s s u b s e c u e n -

t e s de t r a t a m i e n t o s s e d i s e ñ a n y s e l l e v a n a c a b o h a s t a q u e

una d e c l i n a c i ó n

o

m e s e t a s u c e d e e n el c o m p o r t a m i e n t o d e la t a r i z b l e d e r e s p u e s t a . E s t a r e g i ó n p u e d e e n t o n c e s s e r u s a d a

p a r a l l e v a r a c a b o

u n

n u e v o d i s e ñ o c o n el f i n d e e s t a b l e c e r

e l p u n t o m á x i m o Ó m í n i m o d e r e s p u e s t a ( D a v i s , 1 9 7 1 y C o c h r a n ,

1978).

P r o c e d i m i e n t o d e o p t i m i z a c i b n del m e d i o d e c u l t i v o :

1.- D i s e ñ o d e t r a t a m i e n t o s :

E l

m e d i o s e m i s i n t é t i c o f u e u t i l i z a d o c o m o m e d i o b a s e .

Esto e s , l a s c o n c e n t r a c i o n e s d e c a d a c o m p o n e n t e del m e d i o d e

,.

(44)

[image:44.624.90.530.53.584.2]

Cuadro 2. Diseño de t r a t a m i e n t o s

No. de NIVELES DE FACTO- NIVELES C O D 1 F ICADOS

T r a t a - RES E f e c t o s DE LOS FACTORES

mientos A B C D E

1 2 3 A 5 6 7 9 10 1 1 1 2 I 3 1 4 1 5 16 17 1 8 19 2 0 21 22 2 3 2 4

25

.

26 27 28 2 9 30 3 1 32

a

A 1 A2 B1 B2 B1 B2 c2 c1 c2 c1 c2 c2 (1) E D ED C CE CD CDE B BE BD BED BC BEC BDC BEDC A AE AD AED AC ACE ACD ACDE AB ABE ABD ABDE ABC ABCE ABCD ABCDE

-1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 _-1 +1

-1 -1 -1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 -1 -1

-1 -1 +1 -1 ₊₁

-1 -1 +1 ₊₁ -1 -1 -1 +1 +1 +1 -1 +1 -1 - 1 -. 1

-1 +1 _{-1 -1} ₊₁

-1 +1 -1

+1

-1

-1 +1 -1 +1 + 1 -1 +1 +1 -1 -1

-1 +1 +1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1

-1 +1 ₊₁+1 +1 +1 -1 -1 - 1 -1

+1 -1 -1 -1 +1

+1 -1 -1 +1 -1

+1 -1 -1 +1 +I

+1 -1 +1 -1 -1

+1 - 1 +1 -1 + 1

+1 _-1 +1 +1 -1

+1 - 1 +1 + 1 +1

+1 +1 -1 -1 - 1 +1 +1 - 1 -1 + l

+1 +1 -1 +1 -1

+1 +1 - 1 +1 +1

+1 +1 +1 -1 - 1 +1 +1 +1 -1 +1 +1 +1 +1 +1 - 1

(45)

c u l t i v o en c u e s t i á n , s e usaron como v a l o r e s c e n t r a l e s para e l d i s e ñ o de l o s t r a t a m i e n t o s . E n torno a l o s v a l o r e s cen- t , r a l e s fueron f i j a d a s l a s unidades de v a r i a c i d n para o b t e n e r u n f a c t o r i a l 2 5

.

E l c o n j u n t o de l o s Z5=32 t r a t a m i e n t o s r e s u l t 6 como s e miiestra en e l Cuadro 2

F a c t o r e s Nivel' Menor Nivel Mayor

A 2

B 1 B 2

c 2

D 2

E 1 E 2

Concentración a z ú c a r e s t o t a l e s (A) S u l f a t o de Amonio ( B )

F o s f a t o de P o t a s i o (C) C , S u l f a t o de Magnesio ( D ) D 1

Cloruro de C a l c i o ( E )

A e f e c t o de l o g r a r una reducción en e l tamaño de l o s ex

p e r i m e n t o s , s e r e c u r r i ó a l p r i n c i p i o e s t a d í s t i c o llamado " A l i a s " * , para o b t e n e r u n Z 5 f a c t o r i a l en r e p e t i c i ó n f r a c c i g

n a d a a l a mitad.

E s

d e c i r 3 2 / 2 = 1 6 t r a t a m i e n t o s . Fueron u t i -

l i z a d o s l o s s i g u e n t e s 16 t r a t a m i e n t o s en e l e x p e r i m e n t o ,

considerando que l a s i n t e r a c c i o n e s de 4 f a c t o r e s son en r e a -

l i d a d e f e c t o s pr n c i p a l e s :

(46)

1.- A B

2.-

A C

3.- A D 4.- A E ' 5.- B C 6.- B O 7.- BE 8.- C E

9.- C D 10.- DE 11.- B C D E 12.- ACDE 13.- ABDE 14.- A B C E

15.- ABCD

16.- ( 1 ) \

Es

importante hacer notar q u e

el

anterior diseño d e los

tratamientos se ha hecho considerando despreciables las inte

-

racciones d e tres

o

m á s factores; d e esta forma se obtienen

estimaciones independientes d e todos los efectos principales.

2.-

Diseño del experimento:

Se

llevó a c a b o

un

experimento en "Diseiio completamente

al a z a r " , en donde

los

16 tratamientos estaban repetidos

tres v e c e s c o n el

fin

d e aumentar la precisión del experimen

t o .

Para e s t o ,

l o s

experimentos fueron montados en matraces

come

unidades c o n agitación c i r c u l a r , d e 120 r.p.m.

Todo el

p r o c e s o

fue llevado

a

cabo en una c á m a r a de incubacidn a una

temp constante d e

30°C,

y por un tiempo

d e

proceso d e

72