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B I O T E C N O L O G Í A 1888 DEPARTAMENTO DE ALIMENTOS Y BIOTECNOLOGÍA. 8o. NÚMERO DE HORAS/SEMANA Teor. 4 Prac. 2 CRÉDITOS 10

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B I O T E C N O L O G Í A 1888

DEPARTAMENTO DE ALIMENTOS Y BIOTECNOLOGÍA

UBICACIÓN SEMESTRE 8o.

TIPO DE ASIGNATURA TEÓRICO-PRÁCTICA

NÚMERO DE HORAS/SEMANA Teor. 4 Prac. 2 CRÉDITOS 10

DESCRIPCIÓN DEL CURSO.

La Biotecnología es una disciplina de reciente formación que incluye conceptos básicos de bioquímica, genética, ingeniería química y microbiología industrial. En este curso se pretende introducir a los alumnos en el estudio teórico práctico de los principales sistemas de reacción biológica (microbiológica y enzimática) aplicables a la producción de alimentos y substancias afines, presentando los principios de operación y control de las fermentaciones y de los procesos enzimáticos involucrados.

Objetivos Generales:

Al finalizar el curso, los alumnos:

Desarrollarán las ecuaciones. Estequiométricas, Cinéticas y de balance de materia y energía en sistemas biológicos.

Analizarán los principales sistemas de fermentación en uso actual.

Describirán los principales procesos biotecnológicos usados en alimentos, tanto fermentarios como enzimáticos.

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CONTENIDO.

UNIDAD I.- IMPORTANCIA DE LA BIOTECNOLOGÍA EN EL SECTOR

ALIMENTARIO. 2 h.

Objetivos:

Al finalizar esta unidad, los alumnos:

Describirán el desarrollo histórico y el panorama actual de la biotecnología. Analizarán su campo de estudio y características.

CONTENIDO.

Descripción global de la Industria Biotecnológica. Definición de Biotecnología. Desarrollo histórico. Biotecnología alimentaria.

UNIDAD II.- CINÉTICA DE REACCIONES HOMOGÉNEAS. 2 h. Objetivos:

Al finalizar esta unidad, los alumnos:

Clasificarán las reacciones como simples y múltiples, elementales o no elementales. Describirán la cinética del equilibrio.

Desarrollarán y comprobarán modelos cinéticos de reacciones no elementales. CONTENIDO.

Reacciones simples y múltiples, elementales y no elementales. Punto de vista cinético del equilibrio. Modelos cinéticos de reacciones no elementales. Prueba de modelos cinéticos: Dependencia con la temperatura.

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UNIDAD III.- INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE REACTORES. 5 h. Objetivos:

Al finalizar esta unidad, los alumnos:

Describirán los diferentes tipos de reactores biológicos: intermitente ideal, continuo agitado, flujo de platón a régimen estacionario.

Explicarán las implicaciones del tiempo de residencia y espacio-tiempo. Propondrán diseños de reactores para cinéticas simples.

CONTENIDO.

Reactor intermitente ideal. Reactor continuo agitado y flujo platón a régimen estacionario. Tiempo de residencia y espacio-tiempo. Definiciones de la idealidad.

UNIDAD IV.- CRECIMIENTO MICROBIANO Y CINÉTICA DE LOS PROCESOS DE

PRESENTACIÓN. 5 h.

Objetivos:

Al finalizar esta unidad, los alumnos:

Describirán la cinética de crecimiento de microorganismos, del consumo de nutrientes y la síntesis de productos.

Determinarán la influencia de diversos parámetros (pH, T, nutrientes, inhibidores, etc).

Explicarán las diferencias entre sistemas intermitentes y sistemas continuos de fermentación.

Identificarán las limitaciones en el suministro de oxígeno a fermentaciones y los caracterizarán en térmicos del suministro.

Describirán el tipo y características de los fermentadores que se emplean en los procesos biotecnológicos.

CONTENIDO.

Cinética de crecimiento de microorganismos. Consumo de nutrientes y síntesis de productos. Productos de fermentación intermitentes. Sistemas continuos de fermentación, transferencia de oxígeno en medios de fermentación: medición de coeficientes de transferencia.

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UNIDAD V.- OPERACIONES ADICIONALES Y DE RECUPERACIÓN. 2 h. Objetivos:

Al finalizar esta unidad, los alumnos:

Describirán las operaciones de filtración de aire de centrifugación y de esterilización.

Describirán las características generales de los equipos empleados para la recuperación de productos biológicos.

CONTENIDO.

Filtración de aire. Esterilización. Operaciones de recuperación. Centrifugación, Ultrafiltración. etc.

UNIDAD VI.- PROCESOS DE FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA Y ACÉTICA. 5 h. Objetivos:

Al finalizar esta unidad, los alumnos:

Describirán y aplicarán la representación de azúcares para obtener bebidas de baja graduación alcohólica, vino y cerveza, principalmente.

Describirán los procesos de obtención de bebidas tradicionales (pulque, tequila, etc).

Describirán el proceso para obtención de vinagre. CONTENIDO.

Fermentación de azúcares y producción de bebidas alcohólicas. Fermentación acética. UNIDAD VII.- F E R M E N T A C I Ó N L Á C T I C A. 5 h. Objetivos:

Al finalizar esta unidad, los alumnos:

Explicarán los procesos de fermentación láctica empleados para la preservación de alimentos.

Planearán y aplicarán la fermentación de leche para obtener yogurt y otros productos de interés.

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Explicarán los procedimientos para la producción de iniciadores de fermentaciones lácticas.

CONTENIDO.

Fermentación láctica, yogurt y otros productos de interés. Iniciadores: características, producción.

UNIDAD VIII.- OTROS PROCESOS DE FERMENTACIÓN. 12 h. Objetivos:

Al finalizar esta unidad, los alumnos:

Describirán y caracterizarán los procesos fermentaciones para obtener ácidos orgánicos.

Analizarán los procesos fermentativos para la obtención de proteína unicelular. Describirán y caracterizarán los procesos fermentativos para la obtención de aminoácidos y vitaminas.

Describirán y aplicarán procesos de obtención de enzimas microbianas. Describirán y caracterizarán los procesos de hongos comestibles.

Describirán y caracterizarán algunos procesos fermentativos autóctonos. CONTENIDO.

Obtención de ácidos orgánicos. Producción de biomasa. Obtención de aminoácidos y vitaminas. Composteo y producción de hongos comestibles. Producción de enzimas microbianas. Productos autóctonos. (Pozol, etc).

UNIDAD IX.- IMPORTANCIA DE LAS ENZIMAS DE LA TECNOLOGÍA DE

ALIMENTOS. 3 h.

Objetivos:

Al finalizar esta unidad, los alumnos:

Describirán las principales aplicaciones de las enzimas en el área alimentaria, como agentes de cambios positivos o negativos para la calidad, como aditivos o como catalizadores de procesos industriales.

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CONTENIDO.

El mercado de las enzimas, el potencial de la utilización de enzimas, las diversas formas en que intervienen las enzimas en el sector alimentario.

UNIDAD X.- C I N É T I C A E N Z I M Á T I C A. 6 h. Objetivos:

Al finalizar esta unidad, los alumnos:

Desarrollarán modelos de cinética enzimática para uno ó dos sustratos, para sistemas complejos (inhibiciones por productos y por sustrato).

Realizarán estudios de caracterización cinética.

Escribirán ecuaciones de diseño para sistemas de reacción intermitentes y continuos con enzimas libres o inmovilizables.

CONTENIDO.

Modelos de cinética enzimática. Cinética con uno y con dos sustratos. Mecanismos de inhibición de actividad enzimática. Caracterización cinética de enzimas. Enzimas libres vs enzimas inmovilizadas. Sistemas de reacción. Ecuaciones de diseño.

UNIDAD XI.- C A R B O H I D R A S A S. 4 h. Objetivos:

Al finalizar esta unidad, los alumnos:

Describirán las principales características, fuentes y aplicaciones de las enzimas: amilolíticas. celulolíticas. pécticas dextrahasas, invertasas y lactasas.

Explicarán los procesos para obtención de azúcares a partir de almidón.

Describirán las propiedades y aplicaciones de otras enzimas relacionadas con carbohidratos: ciclodextrin glucosa transferasas. trasgucosidasas, etc.

Enzimas amililíticas, celulolíticas, pécticas, dextramasas, invertasas, lactasas. Aplicaciones: otras enzimas.

(7)

UNIDAD XII.- P R O T E A S A S. 2 h. Objetivos:

Al finalizar esta unidad, los alumnos:

Conocerán las principales características, fuentes y aplicaciones de las enzimas proteolíticas.

Explicarán los procesos enzimáticos para síntesis de aminoácidos y para resolución de mezclas racémicas.

Describirán otras actividades inherentes a las proteasas síntesis de proteínas: caso de aspartame.

Explicarán los procesos enzimáticos para obtención de hidrolizados proteicos y el diseño de propiedades funcionales en proteínas a través de la hidrólisis enzimática.

CONTENIDO.

Características, fuentes, aplicaciones, producción de aminoácidos. Procesos relacionados con el uso de proteasas.

UNIDAD XIII.- Ó X I D O R E D U C T A S A S. 4 h. Objetivos:

Al finalizar esta unidad, los alumnos:

Harán una clasificación general de las enzimas de óxido reducción.

Describirán las características y efectos de ciertas enzimas en alimentos: peroxidasa, lipoxigenasas, politenol-oxidasas, xantina, oxidasa etc.

Explicarán los procesos de regeneración enzimática del aroma en alimentos tanto directa como indirectamente y de la corrección del sabor con enzimas (intranginasa, diacetil reductosa, etc).

Explicarán las características y diversas aplicaciones del sistema glucosa oxidasa. CONTENIDO.

Óxido-reductosas, Características y efectos de algunos óxido-reductores. Aplicaciones de óxido-reductosas aromas y sabores. Sistema glocosa oxidasa.

(8)

UNIDAD XIV.- OTROS PROCESOS ENZIMÁTICOS. 4 h. Objetivos:

Al finalizar esta unidad, los alumnos:

Describirán las reacciones enzimáticas en fase orgánica y gaseosa.

Explicarán el uso de enzimas en la producción de potenciadores de sabor. Analizarán las aplicaciones de enzimas inmovilizadas.

CONTENIDO.

Reacciones enzimáticas en fase orgánica y gaseosa: producción de potenciadores de sabor: superóxido dismutasa, etc. Procesos que involucran enzimas inmovilizadas.

BIBLIOGRAFÍA.

Peppier H.H. MICROBIAL TECHNOLOGY. Vol. I y II. Academic Press (1979).

Wang, D.; Conney, ch, et al FERMENTATION AND ENZYME TECHNOLOGY Interscience (1979).

Quintero, R. INGENIERíA BIOQUíMICA. Alhambra Mex. (1980).

J. Bu'look y Kriastiansen B. BASIC BIOTECHNOLOGY 1987 Academic Press. López Munguía C.A. y Quintero R. TECNOLOGíA ENZIMÁTICA. UNAM 1987. EVALUACIÓN.

Exámenes parciales. Participación en clase. Examen final. La clasificación de teoría representa el 60% de la clasificación final. El laboratorio representa el 40% de la calificación final.

REQUISITOS PARA LLEVAR EL CURSO.

Microbiología de Alimentos. Fisicoquímica de superficies y Cinemática Química. Bioquímica II.

Referencias

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