Cinética microbiana

Los alimentos fermentados son aquellos cuyo
procesamiento involucra el crecimiento y actividad de
microorganismos, como:

Aunque la idea de consumir alimentos con bacterias o
mohos no suena nada agradable, el hombre los ha consumido desde
tiempo inmemorial. Los alimentos fermentados probablemente
surgieron de forma accidental, y es gracias a estos afortunados
errores que muchos alimentos se pueden conservar en buen estado
por grandes períodos de tiempo.

Diariamente consumimos una gran cantidad de alimentos
fermentados, aunque tal vez no estamos muy conscientes de su
cantidad y variedad. Entre los alimentos fermentados más
comunes tenemos por ejemplo:

Estos alimentos fermentados se preparan desde hace
milenios. Muchos de estos procesos de fermentación se han
tecnificado, y en la actualidad poderosas empresas los controlan
por medio de la ingeniería bioquímica y
frecuentemente usan microbios mejorados genéticamente.
Aunque hay procesos de fermentación, que ya son muy bien
conocidos y por lo mismo estos alimentos se consumen en todo el
mundo, también hay muchísimas fermentaciones que
son tradicionales y se producen de manera casera.

Su elaboración se da especialmente en ciertas
regiones, por lo que es muy común que fuera de su lugar de
origen no se conozcan y por lo tanto no se consuman. Muchos
grupos étnicos de diversas partes del mundo han encontrado
en los alimentos fermentados no solamente una fuente de
nutrientes, sino también elementos propios de su
cultura.

Es tan vieja la relación entre el hombre y los
alimentos fermentados, que muchas veces se ha perdido ya la
cuenta de este feliz encuentro. Uno de los alimentos fermentados
más antiguos que se conoce es el vino de miel, la primera
bebida alcohólica de la que se tiene conocimiento, y data
de tiempos prehistóricos. El vino de miel es elaborado por
la fermentación espontánea de los azúcares
de la miel de la abeja, así como los vinos de frutas que
fueron descubiertos cuando el hombre recolectó frutos y
bayas en recipientes cerrados.

Sustancias que se
producen por fermentación en el país

Industria alimentaria

• Pulque

El pulque es el producto de la fermentación de la
savia azucarada o aguamiel, que se obtiene al eliminar el quiote
o brote floral y hacer una cavidad en donde se acumula el
aguamiel en cantidades que pueden llegar a seis litros diarios
durante tres meses.

• Colonche

Se conoce como colonche a la bebida alcohólica
roja de sabor dulce obtenida por fermentación
espontánea del jugo de tuna, especialmente de la tuna
Cardona

• Tesgüino

El tesgüino es un fermentado de maíz, de
contenido alcohólico (similar a la cerveza), espeso y
nutritivo. Su elaboración consiste en dejar germinar,
humedeciéndola y poniéndola cerca de la chimenea,
una cierta cantidad de maíz. Una vez que ha brotado
raíz, se muele, se hierve y se le añade
basiáwari, para ayudar a la
fermentación.

• Pozol

El pozol es maíz molido y fermentado que al ser
diluido con agua produce una suspensión blanca que se
consume como bebida refrescante y nutritiva. Se puede agregar a
la bebida sal y chile molido, azúcar o miel según
el gusto o los fines a que se destine.

• Yogurt

El yogurt es un producto lácteo fermentado,
levemente ácido, de cultivo semisólido que es
producido por homogeneización y pasteurización. El
yogurt, es un producto efectivo para restaurar y mantener el
funcionamiento normal de nuestro equilibrio intestinal, rico en
vitaminas B. Este producto tiene una gran variedad de sabores, y
es barato.

• Queso

Quesos Fermentados: Son aquellos que habiendo alcanzado
su plena maduración, fueron sometidos al mismo tiempo a
una reacción de fermentación que produjo en ellos
desarrollos bacteriológicos característicos. Estos
quesos pueden soportar el clima ambiente hasta por 15 días
pero su fermentación proseguirá efectuándose
por tanto y por tanto pueden podrirse.

• Pan

El pan fermentado es el que utiliza levaduras, una vez
fermentado el pan es cocido, lo que detiene el proceso de
fermentación al eliminar por calor las levaduras. El calor
convierte la masa en un producto más seco, crujiente y
más fácilmente digerible.

• Vino: coñac, ron, tequila, vino blanco,
  etc

El vino es una bebida alcohólica elaborada por
fermentación del jugo, fresco o concentrado, de
uvas.

• Cerveza

La cerveza es una bebida de bajo contenido
alcohólico resultante de fermentar mediante levadura
seleccionada, el mosto elaborado con malta de cebada, arroz,
maíz, lúpulo y agua.

• Soya

Existen muchos productos de soya que son el resultado de
la fermentación, tales como: tempeh, natto, miso,
shoyu.

Fermentación de Natto:

Natto es una comida japonesa tradicional durante
más de mil años. Natto son frijoles de soya que son
fermentadas por bacterias Bacullus subtilus natto. Natto
posee un olor a amoníaco causado por la
fermentación des aminoácidos. Durante la
fermentación de natto se produce un polímero
viscoso y pegajoso (el ácido de polyglutamic) que hacen
que el Natto sea muy viscoso. Debido a este olor y apariencia,
natto no es tan popular. Durante la fermentación de natto,
el bacilo produce enzimas, vitaminas, aminoácidos y otros
nutrientes únicos en natto. Algunos de los efectos
beneficiosos de natto incluyen la prevención de los
ataques cardíacos, el cáncer, Osteoporosis e
infecciones intestinales. La bacteria Bacullus subtilus
natto tiene un potente enzima que puede disolver los
coágulos en la sangre.

Fermentación de Miso:

El miso es también un producto de soja fermentado
en Japón. El miso, proviene de la mezcla de Koji con
arroz, cebada o frijoles de soya. El miso es fermentado y
envejecido en barriletes de madera. Los misos más suaves y
más dulce son solamente fermentados y envejecidos durante
uno a dos meses. El miso de tipo oscuro puede ser envejecido por
más de 2 años hasta que tenga un sabor fuerte y
salobre. Los japoneses beben todas las mañanas una taza de
sopa miso, que es usado mantenerse saludable.

Fermentación de Shoyu:

Shoyu o salsa de soja, es un líquido picante y
marrón obtenido mediante un lento proceso de
fermentación de haba de soja y mezcla de trigo. Primero,
se mezclan los frijoles de soya y el trigo, con un acelerador
(Aspergillus oryzae). La mezcla es entonces, fermentada en
tanques perforados grandes durante algunos días. Este
proceso cultural, se denomina Koji, luego es transferido a
tanques de fermentación, se le añade sal y agua.
Este afrecho, llamado Moroni, pasa por un proceso de
Fermentación adicional de 6 meses. Después de este
período, el afrecho es prensado para obtener el shoyu.
Durante el proceso de fermentación de shoyu, se producen
enzimas por la degradación de mohos en la proteína
de soya. El sabor y el color de shoyu dependen de la
concentración de sal, fermentación, temperatura y
duración. El shoyu es muy popular en Japón y en
China. Uno de los mayores productores de Shoyu es
Kikkoman.

• Vinagre

El vinagre, es un líquido miscible, con sabor
agrio, que proviene de la fermentación acética del
vino y manzana (mediante las bacterias Mycoderma aceti). El
vinagre contiene una concentración que va de 3% al 5% de
ácido acético. Los vinagres naturales
también contienen pequeñas cantidades de
ácido tartárico y ácido
cítrico.

Industria de la medicina

• Corticoides: cortisona, dihidrocortisona.

• Antibioticos

• Vacunas

DIAGRAMAS DE FLUJO DE LA PRODUCCION
DE:

• a) alcohol
  etílico.

• b) ácido
  cítrico.

• c) penicilina.

• d)  a – amilasa.

Diagrama de flujo para la
obtención de alcohol:

Esta acción se lleva a cabo por la
acción de las enzimas producidas por las
levaduras.

El alcohol al 60% de pureza se le denomina
aguardiente, si este se destila se obtiene una
concentración mayor como el alcohol del 96%.

Diagrama de flujo para la obtención
de Acido cítrico:

Diagrama de flujo para la obtención
de Alcohol etílico:

Aplicaciones del alcohol
etílico:

• Manufactura de ésteres.

• Manufactura de ácido acético,
  acetaldehído y vinagre.

• Manufactura de pinturas, barnices y jabones
  líquidos.

• Manufactura de aceites esenciales como vainilla y
  limón.

• En medicina como antiséptico.

• Solvente para drogas.

• Solvente en la manufactura para
  gelatinas.

Diagrama de flujo para la obtención
de la Penicilina:

La penicilina

Las penicilinas son antibióticos del grupo de los
betalactámicos empleados profusamente en el tratamiento de
infecciones provocadas por bacterias sensibles. La mayoría
de las penicilinas son derivados del ácido
6-aminopenicilánico, difiriendo entre sí
según la sustitución en la cadena lateral de su
grupo amino. La penicilina G o bencipenicilina fue el primer
antibiótico empleado ampliamente en medicina; su
descubrimiento ha sido atribuido a Alexander Fleming en 1928,
quien junto con los científicos Ernst Boris Chain y Howard
Walter Florey —que crearon un método para producir
en masa el fármaco— obtuvo el Premio Nobel de
Medicina en 1945.

No se conoce por completo el mecanismo de acción
de las penicilinas, si bien su analogía a la
D-alanil-D-alanina terminal, situada en la cadena lateral
peptídica de la subunidad del peptidoglicano, sugieren que
su carácter bactericida deriva de su intervención
como inhibidor del proceso de transpeptidación durante la
síntesis de aquél. De este modo, la penicilina
actúa debilitando la pared bacteriana y favoreciendo la
lisis osmótica de la bacteria; esta función se
produce durante su multiplicación

Existe una gran diversidad de penicilinas. Algunas
especies de hongos del género Penicillium
sintetizan de forma natural penicilinas, como el primer tipo
aislado, la penicilina G. No obstante, debido a la
aparición de resistencias, se han desarrollado otras
familias siguiendo básicamente dos estrategias: la
adición de precursores para la cadena lateral en el medio
de cultivo del hongo productor, lo que se traduce en la
producción de penicilinas biosintéticas; y la
modificación química de la penicilina obtenida por
la fermentación biotecnológica, lo que da lugar a
las penicilinas semisintéticas.

Las penicilinas difieren entre sí según su
espectro de acción. Por ejemplo, la bencilpenicilina es
eficaz contra bacterias Gram positivas como estreptococos y
estafilococos, así como gonococos y meningococos, pero
debe administrarse por vía parenteral debido a su
sensibilidad al pH ácido del estómago. La
fenoximetil penicilina es, en cambio, resistente a este pH y
puede administrarse por vía oral. La ampicilina,
además de mantener esta resistencia, es eficaz contra
bacterias Gram negativas como Haemophilus,
Salmonella y Shigella

Si bien las penicilinas son los antibióticos
menos tóxicos, es común que produzcan alergias.
Hasta el 10% de los pacientes que reciben tratamientos de
betalactámicos las desarrollan.3 Puesto que un shock
anafiláctico puede conducir a la muerte del paciente, es
necesario interrogarlo antes de iniciar el
tratamiento.

Diagrama de flujo para la obtención
de a-amilasa:

Conclusiones

En este trabajo me divertí mucho al estar
buscando la información se me hizo muy interesante ver los
diagramas de flujo para la producción de alcohol
etílico, ac. Cítrico y penicilina, otra cosa que no
aprendí fue que México tuviera tantas sustancias
que se producen por fermentación como las antes
mencionadas.

Al observarse los diferentes diagramas de flujo,
llegué a la conclusión de que la reacción en
estos diagramas es una fermentación, ya que se trabaja con
ciertos tipos de microorganismos los cuales crecen debido a las
condiciones específicas de temperatura y
concentración de sustrato para la manufactura de cada
producto.

Para obtener un buen crecimiento bacteriano se necesita
tener en cuenta muchas condiciones en caso contrario el
microorganismo solo se contaminaría y no llevaría a
cabo su proceso de crecimiento.

El crecimiento bacteriano, a pesar de la inmensa
complejidad de los fenómenos a los que se someten, en
general, obedece unas leyes relativamente sencillas que permiten
definir ciertas características cuantitativas del ciclo de
crecimiento, fundamentalmente las tres constantes de crecimiento:
el crecimiento total (G), la tasa de crecimiento exponencial (R)
y la fase de latencia (L). El crecimiento de una población
bacteriana puede ser entendido desde diferentes perspectivas y de
acuerdo a éstas se puede llegar a determinar la medida del
crecimiento mediante diversas metodologías. Para algunos,
el crecimiento es la capacidad para multiplicarse que tienen las
células individuales, esto es iniciar y completar una
división celular. Todos los microorganismos tienen una
temperatura óptima de crecimiento. Esto significa que a
determinada temperatura la velocidad de duplicación (o la
velocidad de crecimiento poblacional) de los microorganismos es
mayor. Hay que tener en cuenta que no todos los microorganismos
crecen en el mismo rango de temperaturas.

Como se pudo notar, la fermentación no es un
proceso complejo, lo que da la posibilidad de originar productos
fermentados de manera artesanal, como lo es en el caso de la
"chicha de jora", o también la cerveza oriental "sake",
productos que se pueden fabricar, de una manera bastante simple,
en casa.

Sugerencias

En el transcurso de este trabajo solo faltaron algunos
temas que no se pudieron encontrar, así que si nos pudiera
mencionar en algún momento donde encontremos esa otra
información nos seria de mucha ayuda, puesto que con ella
tendríamos un mejor análisis de los temas que
faltaron.

Bibliografía

• bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/…/sec_9.html

• biotecnología alimentaria. garcia garivay.
  quintero ramirez. lopez munguia, editorial limusa.

• http://www.biologia.edu.ar/microind/crecimiento%20bacteriano.htm

• http://www.google.com.mx/search?hl=es&q=cinetica+microbiana&meta

• http://books.google.com.mx/books?id=AXEkC3hU684C&pg=PA48&lpg=PA48&dq=diagrama+de+flujo++de+la+penicilina&source=web&ots=rDWfxdJJpj&sig=Fkv3HfPrHM&hl=es&sa=X&oi=book_result&resnum=6&ct=result#PPA48,M1

• http://paginas.tol.itesm.mx/Alumnos/A01102977/fireworks/FERMENTACION.doc

• http://acidocitricosena.blogspot.com/

• http://books.google.com.mx/books?id=1PRucJTuVrQC&pg=PA613&dq=crecimiento+difuso#PPA613,M1

• 
  http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/ssantoyo/fermentacion/disenodefermentadores.pdf

Autor:

Mireya Salas Torres

Profesor: Salvador Guerra Vargas

DGEST ITJ

CINÉTICA QUIMICA Y
BIOLÓGICA

27 DE MAYO DEL 2010