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
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 sAgr 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
I
I
N
D IC
E .CAPITULO
IR E
SUMEN
CAPITULO
I 1INTRODUCCION
CAPITULO
111ANTECEDENTES
O T R O S ANTECEDENTES T E C N O L O G I C O S
CAPITULO
I VJUSTIFICACION
YO B J E T I V O S
Justificacidn
ObjetivosCAPITULO V
M A T E R I A L E S
YMETODOS
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
YRESULTADOS
a).-
Análisis Bromatológico del plata
no
bi.-
Cálculo de las sales minerales
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!
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 5Relacidn 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. 84C 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 5C 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
Cuadro 1 2 3 4 5 6 7
a
9 10 11 12 1 3 14 1 5 16INDICE 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
seiiode
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
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:
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
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 especiala :
-
Q.B.P.
S a l v a d o r Martinez Romero, por su a c e r t a d a yoportuna 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 nr 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 aI
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 acuerdoc o n
e l propósito c e n t r a lde 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<
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 sy 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 deo 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.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
quedesempeñan 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
envias
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
yurgentes para s u solución.
Esc 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
yotros)
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
ymuchos a ñ o s más. Pero e x i s t e otra fuente d e
proteínas no convencionales aptas para el consumo humano
yhumana, 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 4ho-
r a s , 1
millón
d e kilogramos d e proteínas mientras q u e en g g
nadería
100 k gd e animal
vivo
solo producen
100 gd 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
1000v e c e s
en
2 4horas
yla 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
30m i n u t o s (Pelczar
yR 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 smicroorganismos.
E n
México como en o t r o s países,
l o sresiduos agrico
y
animales practicamente no tienen valor
yai 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
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
CAPITULO
111A N T E C E D E N T E S
Dado
el
auge q u e ha tenido e n
l o súltimos años la pro-
ducci6n d e biomasa,
sehan hecho
yse están haciendo intere
-s a n t e s trabajos tendientes a utilizar
l o sdesperdicios 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
oc u l t i v o e n forma contínua. Wiken
( 1 9 7 2 ) ,
en
sutrabajo sobre utilización de desperdicios
agrícolas
eindustriales, 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
yenergía para la producción de
biomasa de levaduras ricas en proteína, vitaminas, etc.
Hace posiblemente millones de años que se fabrica
u n aespecie de cerveza con plátanos de variedades aptas para
eso
I J S Gen el Africa intertropical (Uganda) donde
elc o n s u -
mo e s muy importante. También se puede obtener fácilmente
vinagre, de
usoe 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 8litros obtenidos d e
100 k gde
p u l p aEl
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
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
Magnesio
Yodo
Azufre
Cobre
Fósforo
Po
tasi
oCloro
Constituyente Vitamina
Vitamina
ATiamina
R i
bofl avi
na
Acido ascdrbico
31.0
O. 003
12.0
0.2
28.0
373.0
125.0
por
100mg
2 5 0 - 3 3 5
U 14 2 - 5 4
U g88
u g
10-11 m g
U n
estudio realizado por el Instituto Nacional de l a
N Uirición (1974) muestra el siguiente análisis bromatológico
del plátano, en Base Seca.
PorciCin comestible
Calorías
Proteínas
Grasas
Carbohidratos
Calcio
Hierro
68%
86/100
g1.4 g/100
g0.3
g/100
g22
g/100 g12 mg/100
gTi ami na
R i bo f 1 av i
na
Niacina
Ac i d
o
a s c Ó r b i c oVitamina 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 composiciónAgua
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
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 buend 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 ..- - . - .
i n i c i a l de glucosa de 2% (peso/volumen) o 1.8% (volumen/vo- lumen) 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 ,
para evitar la paralización de la actividad fermentativa
realizada por las levaduras. P o r
s uparte Paredes (1976)
reporta la siguiente composición de nutrientes indispensa-
bles agregados al jugo de tuna:
Nutriente
m g f gd e azúcar
("4
I2SO4
KH2P04
MgS04
7H20
Ca
C 1 2 2H20452
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)
hanformulado medios d e c u l t i v o
s i ntéticos mediante cálculos químicos. Utilizapdo
j u g ode
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 g40
mg
Iy
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
ytemperaturas
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 sel 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 HL 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
espuma d e b i d o t a m b i é n a
l a
aereación
y
agitación vigorosa,
Quierzy
etal, ( 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
DowCorning
(AF).
Emulsión Antiespu-
mante F g - 1 0
DowCorning
( F g - I O ) ,y
Emulsión Antiespumante
C
DowCorning (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 laceite d e silicona e s poco reactivo química-
mente y
noe 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 rcuanto l a s velocidades de agita
-ción del medio de cultivo varia en cada caso. Por ejemplo
Peppler
yPerlman (1979) mencionan una agitación d e
390rpm
I
I
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 sf 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
(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 =
--
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 masacelular como
u n a
constante:
d s
-
1dx,
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 . 6p a r a l a
reproducción aeróbica d e
- C.____
utilis
y - S .cerevisae en
medios de mieles d e purga de caña (Rolz
yDe Cabrera.
1977).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-
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 " , debidomiento y su menor exigencia por medios nu-
alimento por área plantada. S e estima q u e una plantación
produce m á s de
84mil kg por hectárea, lo q u e equivale a
12,600kg 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%
om á s d e la producción s e pierde en el cam
-P O
d e b i d o a
l o sdaños 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
10a
15%,por descarte de f r u t o s que tienen
magulladuras
en
la cáscara
omanchas de diversas c l a s e s , d e
dos pequeños
omal 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 acalidad de la fruta está en relación directa, c o n las leyes
de l a
oferta y
l ademanda 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 asuperficie cosechada
dió a
71,370ha,
osea 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-
-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 l8% 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 sse 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
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 det 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 at 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 -
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 yr e p o s t e r í a
-
E s e n c i a d e p l á t a n oLa 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 -
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
del 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 .
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 nu n
pH = 5.3 y 22'Brix f u ed 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 od 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 -
4.-
Del
medio liquido a n t e r i o r ,
fueron
puestos
200 mlen
u n
matraz de 500
m lpara llevar
a
c a b o una fermentación.
5.-
Después de
5días d e proceso,
con
agitación,
ya
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 8horas
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-- yCultivo Mixto.
sec 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
seprepararon los inóculos, siempre
con 2 4 horas de anterioridad
a
su uso.
Lasecuencia seguida
en
la
preparación del in6culo fue
la
siguiente:
1.-
Apartir
deu n
c u l t i v o inclinado de
4 8horas
a
30°C
se preparó
u n
volúmen de
100ml d e inóculo.
2.- Después del traspaso de c é l u l a s
a
los
100ml
d e m e -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
5ml
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 sprocesos de producción d e biomasa.
E lplátano 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-
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
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 .
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 ul 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 ev 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 su 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 sb 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 ocono 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 nc 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 eD 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
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
FeZn
C U
100 23 14
0.9 4.9 3.2 3.0
2.5
0.3
O . 14
0.03
Mn
-
0 . 0 5Ca - 0 . 0 0 3
M o
--
o
~ 0 0 2B 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 :
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 ec 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 yMc.
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 sl a
d e e s t a b l e c e ru 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 oZn
f a c t o r i a lc 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 ea 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 ap 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 re 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
,.
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
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 :
1.- A B
2.-
A C3.- 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
om 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 sexperimentos 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