UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
ESCUELA DE BIOQUIMICA Y FARMACIA
ESCUELA DE BIOQUIMICA Y FARMACIA
PROYECTO
PROYECTO
DE
DE
MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL
MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL
TEMA: TEMA:AISLAMIENTO,
AISLAMIENTO, SELECCIÓN
SELECCIÓN Y CARA
Y CARACTERIZACION
CTERIZACION DE CEPAS
DE CEPAS
SACHAROMYCCES CEREVISIAE TERMOTOLERANTES Y RESISTENTES A
SACHAROMYCCES CEREVISIAE TERMOTOLERANTES Y RESISTENTES A
ELEVADAS CONCENTRACI
ELEVADAS CONCENTRACIONES DE
ONES DE ALCOHOL PARA LA PRODUCCION DE
ALCOHOL PARA LA PRODUCCION DE
AGUARDIENTE
1.
1. TEMA:TEMA: AISLAMIENTO, AISLAMIENTO, SELECCIÓN Y SELECCIÓN Y CARACTERIZACION CARACTERIZACION DE CEPASDE CEPAS SACHAROMYCCES CEREVISIAE TERMOTOLERANTES Y RESISTENTES A SACHAROMYCCES CEREVISIAE TERMOTOLERANTES Y RESISTENTES A ELEVADAS CONCENTRACIONES DE ALCOHOL PARA LA PRODUCCION ELEVADAS CONCENTRACIONES DE ALCOHOL PARA LA PRODUCCION DE AGUARDIENTE
DE AGUARDIENTE 2.
2. OBOBJEJETITIVOVOS:S: 2.1.
2.1. OBJETIVO OBJETIVO GENERAL:GENERAL:
•
• Aislar, seleccionar Aislar, seleccionar y caracterizar y caracterizar cepas termotolerantes cepas termotolerantes y resistentesy resistentes
a altas concentraciones de alcohol de Saccharomyces cerevisiae para a altas concentraciones de alcohol de Saccharomyces cerevisiae para el mejoramiento de
el mejoramiento de la producción la producción de aguardientes, de aguardientes, teniendo comoteniendo como materia prima melaza de caña de azúcar y residuos de la etapa de materia prima melaza de caña de azúcar y residuos de la etapa de fermentación de caña de azúcar.
fermentación de caña de azúcar. 2.2.
2.2. OBEJTIVOS OBEJTIVOS ESPECIFICOS:ESPECIFICOS:
•
• Obtener melaza de caña de azúcar mediante la preparación,Obtener melaza de caña de azúcar mediante la preparación,
extracción
extracción del jugo, del jugo, clarificación, evaporación, clarificación, evaporación, cristalización cristalización yy centrifugación
centrifugación
•
• Aislar las cepas de Saccharomyces cerevisiae fermentadoras y deAislar las cepas de Saccharomyces cerevisiae fermentadoras y de
melaza de caña de azúcar en agar malta. melaza de caña de azúcar en agar malta.
•
• Seleccionar las cepas de Saccharomyces cerevisiae termotolerantes ySeleccionar las cepas de Saccharomyces cerevisiae termotolerantes y
resistentes a etanol del cultivo aislado de melaza de caña resistentes a etanol del cultivo aislado de melaza de caña
El mecanis
El mecanismo de respuesmo de respuesta celular al estrta celular al estrés por temperatés por temperatura y ura y por etanolpor etanol es esencialmente similar y consiste en cambios en la composición lipídica es esencialmente similar y consiste en cambios en la composición lipídica de
de lalas s memembmbrarananas s y y en en sísíntntesesis is trtranansisitotoriria a de de prprototeíeínanas. s. EnEntrtre e lalass estrategias para mejorar la tolerancia térmica se encuentran la selección de estrategias para mejorar la tolerancia térmica se encuentran la selección de ce
cepapass, , adadapapttacacióión n dde e cecepapas s memeddiaiantnte e ininccububacacióión n a a tetempmpereraatuturarass crecientes.
crecientes.
Las cepas nativas dan un rendimiento de 0.39 g de etanol por cada gramo Las cepas nativas dan un rendimiento de 0.39 g de etanol por cada gramo de azúcares a 35°C pero a 40°C (cepas termotolerantes) se obtiene0.41g de de azúcares a 35°C pero a 40°C (cepas termotolerantes) se obtiene0.41g de etanol por cada gramo de azúcares, mejorando así su rendimiento y a la par etanol por cada gramo de azúcares, mejorando así su rendimiento y a la par dando una disminución de tiempo de fermentación.
dando una disminución de tiempo de fermentación. 4.
4. JUJUSTSTIFIFICICACACIOIONN
De acuerdo al reporte de consumo de bebidas alcoholicas Overview 2008, De acuerdo al reporte de consumo de bebidas alcoholicas Overview 2008, elabor
elaborado por Ipsa Groado por Ipsa Group, el 76% de los compraup, el 76% de los compradores prefidores prefieren eren consuconsumirmir agu
agua ardiena ardiente sobrte sobre otro tipo de bebie otro tipo de bebidasdas, , QuiQuito es la to es la ciuciudad dondad donde sede se rea
realiliza za el el mamayoyor r núnúmermero o de de adadququisisicicioiones nes de de eseste te prprododucuctoto, , ya ya quque e elel estudio determina que el 56,9% de los capitalino consume este tipo de estudio determina que el 56,9% de los capitalino consume este tipo de bebidas frente al 43,1% de los guayaquileños.
bebidas frente al 43,1% de los guayaquileños. En
En ececuauadodor r el el ususo o de de memelalaza za cocomo mo susuststrarato to papara ra la la prprododucuccición ón dede saccharomyces cerevisiae es utilizado para la obtención de aguardiente, saccharomyces cerevisiae es utilizado para la obtención de aguardiente, existe alrededor de 78 000 hectáreas cultivadas de caña destinadas a la existe alrededor de 78 000 hectáreas cultivadas de caña destinadas a la
Las melazas, mieles finales o melazas “blackstrap”, suelen ser definidas, por Las melazas, mieles finales o melazas “blackstrap”, suelen ser definidas, por muchos autores como los residuos de la cristalización final del azúcar, de los muchos autores como los residuos de la cristalización final del azúcar, de los cuales no se puede obtener más azúcar por los medios físicos.
cuales no se puede obtener más azúcar por los medios físicos.
La melaza es una mezcla compleja que contiene sacarosa, azúcar invertido, La melaza es una mezcla compleja que contiene sacarosa, azúcar invertido, sa
saleles s y y ototroros s cocompmpueueststos os sosolulublbles es en en álálcacali li quque e nonormrmalalmementnte e esestátánn presentes en el jugo de la caña localizado, así como los formados durante el presentes en el jugo de la caña localizado, así como los formados durante el pr
prococeseso o de de mamanunufafactcturura a dedel l azazúcúcarar. . AdAdememás ás de de la la sasacacarorosasa, , glglucucososa,a, fru
fructctososa a y y rarafinfinososa a los los cucualales es soson n ferfermementntabablesles, , lalas s memelalazazas s tatambmbiénién contienen sustancias reductoras no fermentables.
contienen sustancias reductoras no fermentables.
Estos compuestos no fermentables reductores del cobre, con principalmente Estos compuestos no fermentables reductores del cobre, con principalmente caramelos libres de nitrógeno producidos por el calentamiento requerido por caramelos libres de nitrógeno producidos por el calentamiento requerido por el proceso y
el proceso y las melaniodilas melaniodinas que nas que si contienen nitrógsi contienen nitrógeno derivadas a eno derivadas a partirpartir de productos de condensación de azúcar y aminocompuestos.
de productos de condensación de azúcar y aminocompuestos.
5.2.1 COMPOSICIÓN QUÍMICA (%) DE LA MELAZA DE LA 5.2.1 COMPOSICIÓN QUÍMICA (%) DE LA MELAZA DE LA
CAÑA DE AZÚCAR CAÑA DE AZÚCAR C COOMMPPOONNEENNTTEESS CCOONNSSTTIITTUUYYEENNTTEESS CCOONNTTEENNIIDDO O ((pp//pp)) COMPONENTES COMPONENTES MAYORES MAYORES M
Maatteerriia a sseeccaa 7788%% P
Prrootteeíínnaass 33%% ssaaccaarroossaa 6600--6633%% A
Azzúúccaarrees s rreedduuccttoorreess 33--55%% Sustancias disueltas
Sustancias disueltas (azúcares diferentes)
5.3.1 SACCHAROMYCES CEREVISIAE 5.3.1 SACCHAROMYCES CEREVISIAE
Es la especie de levaduras utilizada por excelencia para la obtención de Es la especie de levaduras utilizada por excelencia para la obtención de et
etananol ol a a nivnivel el ininduduststririal al dedebibido do a a quque e es es un un mimicrcroooorgrgananisismo mo de de fácfácilil manipulación y recuperación, no es exigente en cuanto a su cultivo, no manipulación y recuperación, no es exigente en cuanto a su cultivo, no pr
presesenenta ta alalto to cocoststo, o, totolelera ra alaltatas s coconcncenentrtracacioionenes s de de etetananolol, , en en lala ferm
fermententaciación ón proproducduce e bajobajos s niveniveles les de de subsubproproducductostos, , es es osmosmotootoleralerantente,, capaz de utilizar altas concentraciones de azucares.
capaz de utilizar altas concentraciones de azucares.
Las levaduras, son organismos eucarióticos unicelulares, por lo tanto sus Las levaduras, son organismos eucarióticos unicelulares, por lo tanto sus estructuras se encuentran formadas por pared celular, núcleo diferenciado y estructuras se encuentran formadas por pared celular, núcleo diferenciado y organelos con ribosomas y mitocondrias.
organelos con ribosomas y mitocondrias.
Saccharomyces Cerevisiae es una levadura cuya colonia es de color crema o Saccharomyces Cerevisiae es una levadura cuya colonia es de color crema o blanco, apariencia húmeda y brillante, de bordes irregulares.
blanco, apariencia húmeda y brillante, de bordes irregulares. La temperatura óptima de crecimiento es de 25 a 30
La temperatura óptima de crecimiento es de 25 a 3000C. Puede producirC. Puede producir
ascosporas cuando hay requerimientos nutricionales adecuados ascosporas cuando hay requerimientos nutricionales adecuados
6.
6. MARMARCO MCO METOETODOLDOLOGIOGICO:CO:
6.1 PROCESO DE OBTENCIÓN DE MELAZA DE CAÑA DE
6.2
6.2 AISLAMIENTO, SELECCIÓN AISLAMIENTO, SELECCIÓN Y PRESERVY PRESERVACIÓN DE ACIÓN DE CEPAS DECEPAS DE SACCHAROMYCES CEREVISIAE SACCHAROMYCES CEREVISIAE 6.2.1 AISLAMIENTO 6.2.1 AISLAMIENTO FASE DE ENRIQUECIMIENTO FASE DE ENRIQUECIMIENTO 1.
1. InocInocular alícular alícuotas duotas de 1 ml de creme 1 ml de crema de levada de levadura en un eura en un erlenmeyerlenmeyer der de 150 ml contenidas en 50 ml de caldo de mata reforzado
150 ml contenidas en 50 ml de caldo de mata reforzado 2.
2. IncuIncubar a 45°C bar a 45°C con agitcon agitación (1ación (120rpm) 20rpm) durantdurante 15 a 20 hoe 15 a 20 horas hasras hastata que la turbidez indique evidencia de crecimiento celular
que la turbidez indique evidencia de crecimiento celular 3.
3. Tomar muTomar muestraestras de los ms de los matracatraces con reses con resultadoultados de crecs de crecimientoimiento positivo y realizar diluciones seriadas hasta 10
positivo y realizar diluciones seriadas hasta 10-5-5 con suero fisiológicocon suero fisiológico
(9 g/L de NaCl) (9 g/L de NaCl)
6.2.2
6.2.2 FASE FASE DE DE SELECCIONSELECCION 1.
Crema de levaduras Crema de levaduras Incubación en caldo Incubación en caldo malta reforzado a 45°C malta reforzado a 45°C de 15 a 20 horas de 15 a 20 horas Diluciones Diluciones Crecimie Crecimie nto nto SI SI NONO Siembra en Siembra en Incubación a 35°C Incubación a 35°C por 48 horas por 48 horas Colonias Colonias
Las
Las cepas cepas de de saccharomyces saccharomyces cerevisiae cerevisiae aisladas aisladas e e identificadas identificadas no no sonson tolerantes a estrés de la producción (T=40°C, altas concentraciones de tolerantes a estrés de la producción (T=40°C, altas concentraciones de etanol)
etanol) 7.1
7.1 HIPOTESIS HIPOTESIS ALTERNATIVAALTERNATIVA Las
Las cepas cepas de de saccharomyces saccharomyces cerevisiae cerevisiae aisladas aisladas e e identificadas identificadas sonson tolerantes a estrés de la producción (T=40°C, altas concentraciones de tolerantes a estrés de la producción (T=40°C, altas concentraciones de etanol)
etanol) 8.
8. FAFACTCTIBIBILILIDIDADAD
Medios y Medios y Reactivos Reactivos Cantidad de Cantidad de Referencia Referencia Cantid Cantid ad ad Ncesa Ncesa ria ria Precio Precio m mLL gg mmLL 550000gg Cantidad aCantidad a utilizar utilizar Agar Agar Maltosa Maltosa 983983 3388 445500 6262 00..7700 Caldo Caldo Maltosa Maltosa 10001000 3377 5050 4477 00..2277 Suero Suero Fisiológico Fisiológico 11000000 99 5050 1122 00..0066
