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Transcript
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Universidad de Puerto Rico
Recinto Universitario de Mayagüez
Departamento de Biología
Fermentación
Grupo #4
Rosa Santana
Jeanybelle Rivera
Krystal Pérez
Patricia Ortíz
José R. Mercado
Mayo 12, 2011
BIOL 4368 Sec. 040
Prof. Carlos Ríos Velázquez
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Fermentación
La fermentación es un proceso natural catabólico de oxidación incompleta a partir
de la acción de diferentes microorganismos, siendo el producto final un compuesto
orgánico. Son clasificadas dependiendo del sustrato fermentado y los productos de la
fermentación que se obtengan. El uso de la fermentación en la industria son para
diferentes propósitos entre estos estan los alimentos fermentados, bebidas alcohólicas,
productos farmacéuticos, entre otros. Existen diferentes tipos de fermentación entre ellos
están: la Fermentación Alcohólica (Cerveza, Ron), la Fermentación Láctica (Queso,
Yogurt) y la Fermentación Acética (Vinagre). En microorganismos existen aun otros
procesos de fermentación como fermentación de ácido propiónico, acido-mixta,
fermentación de butanodiol y de ácido butírico.
Fermentación alcohólica
La fermentación alcohólica consiste en la descomposición de azúcares (glucosa o
fructosa) en etanol y dióxido de carbono como producto final. En el proceso, el ácido
pirúvico de la glucólisis pierde un carbono en la forma de bióxido de carbono para formar
acetaldehído, el cual es reducido a alcohol etílico. El NADH se convierte en NAD+ (es
oxididado). Esta es la fermentación que permite a la glucólisis continuar y asegurar que el
NADH regresa a su estado oxidado (NAD+). Este proceso anaeróbico es llevado a cabo
por levaduras y algunas bacterias. El pan, la cerveza y el vino son productos derivados de
este proceso del cual es responsable la levadura Saccharomyces cerevisae.
Aproximadamente el 96% de la fermentación del etanol se lleva a cabo mediante cepas
de: Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces uvarum, Kluyveromyces fragilis y
Kluyveromyces lactis.
Fermentación acética
La fermentación acética consiste en la oxidación de etanol, mediante las bacterias
acéticas del género Acetobater, estas bacterias son aeróbicas. El cambio que ocurre es
descrito generalmente por la ecuación: C2H5OH +O2+ Acetobacter = CH3COOH+H20. La
oxidación del mismo se divide en dos partes: primero el etanol se oxida a acetaldehído y
luego el acetaldehído a acido acético. A diferencia de las levaduras, estas bacterias
requieren una porción mínima de oxígeno para su actividad. El vinagre es un producto
que se obtiene de esta fermentación, esta es una sustancia acuosa que contiene de 4-8%
de ácido acético por volumen.
Fermentación láctica
La fermentación láctica es un proceso anaeróbico que se produce en muchas
bacterias, también en algunos protozoarios y en el músculo esquelético humano. En este
proceso se degrada la glucosa a piruvato y éste a su vez es convertido en ácido láctico, en
una reacción catalazida por la enzima lactato deshidrogenasa, utilizando NADH como
donante de electrones. Este tipo de fermentación se utiliza para la producción de
productos lácteos acidificados como el yogur, quesos, cuajada, crema ácida, etc. El ácido
láctico tiene excelentes propiedades como preservativo de alimentos.
La fermentación láctica en bacterias se divide en dos tipos: homoláctica y
heteroláctica. En la fermentación homoláctica se fermenta fundamentalmente toda la
glucosa a ácido láctico con solo poca acumulación de otros productos finales. Todos los
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miembros del género Streptococcus, Pediococcus y muchas especies de Lactobacillus
llevan a cabo este tipo de fermentación.
En la fermentación heteroláctica solo la mitad de la glucosa se convierte en ácido
láctico, el resto se transforma en una mezcla de dióxido de carbono y etanol. En esta
fermentación el piruvato no se obtiene de glucólisis, sino que proviene de la ruta de las
pentosas y la llevan a cabo las bacterias de géneros Leuconostoc y Lactobacillus.
Figura 1. Reacción de fermentación láctica mediada por la enzima lactato
deshidrogenasa.
Fermentación del ácido propiónico
Es característica de algunas bacterias anaerobias como el Propionibacterium, un bacilo
gram-positivo, no productor de esporas. Este tipo de fermentación tiene la ventaja de que genera
una molécula más de ATP. Esta es una fermentación en la cual los productos principales de
la fermentación de la glucosa son los ácidos propiónico y acético. Esta es la fermentación
mediante la cual se produce el queso suizo, el sabor peculiar se lo dan los ácidos y los
huecos se deben a la gran producción de dióxido de carbono.
Fermentación ácido mixta
Es característica de la mayoría de las enterobacterias. Bacterias como Shigella,
Salmonella y E. coli fermentan las hexosas a través del piruvato a ácido láctico, ácido acético,
ácido succínico y ácido fórmico también produciendo etanol y dióxido de carbono. Los
microorganismos que llevan a cabo esta fermentación dan positivo para la prueba del rojo
de metilo.
Fermentación de butanodiol
Varias bacterias como Enterobacter, Serratia y Bacillus producen 2,3-butanodiol durante
la fermentación de la glucosa. Este se deriva de la condensación de dos moléculas de piruvato en
una molécula neutra de acetoína que luego es reducida a 2,3-butanodiol. La glucosa es
fermentada con la formación de 2,3 butanodiol y además se producen pequeñas
cantidades de los productos formados en la vía ácido mixta. La cantidad de ácido
producida es insuficiente para dar positiva la prueba del rojo de metilo. Los productores
de butanodiol dan positivo para la prueba de Voges Proskauer.
Fermentación del ácido butírico
Se ve en bacterias del género Clostridium, bacilo gram-positivo, anaerobio y productor de
esporas. En este tipo de fermentación la glucosa es fermentada con la formación de ácido
acético, ácido butírico, CO2 y H2. Algunos organismos de este género son capaces de
fermentar también otros compuestos orgánicos como aminoácidos, por ejemplo alanina y glicina,
para obtener energía.
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Tabla 1. Comparación de procesos de fermentación y su rendimiento energético en
forma de ATP.
Tabla tomada de: <http://microbiologiabasica.files.wordpress.com/2008/04/clasificacionbacteriana.pdf> Accesada: 11 mayo 2011.
Pruebas de MV-RP
El medio MR-VP es utilizado para la diferenciación de organismos coliformes en
base a las pruebas de Rojo de metilo y Voges-Proskauer. Algunas bacterias obtienen
energía de la glucosa del medio y se forma piruvato utilizando distintos tipos de
procesos de fermentación. Las bacterias que realizan fermentación ácido-mixta
acidifican el medio, bajando el pH del mismo. En la prueba el indicador de pH, rojo
de metilo detecta los productos acídicos finales de esta ruta de fermentación. En la
prueba de Voges-Proskauer la acetoína, producida por la ruta de fermentación de
butanodiol, es oxidada a diacetil, en la presencia de oxigeno e hidróxido de potasio,
produciendo un color rojizo en el medio. En esta prueba se le añade naftol antes de
añadir el hidróxido de potasio para aumentar la sensitividad de la prueba.
En la prueba con rojo de metilo se pueden obtener los siguientes resultados: un
color rojizo o amarillo en el medio. El color rojo indica un resultado positivo para la
prueba y el color amarillo indica un resultado negativo para la misma. Para la prueba
de Voges-Proskauer los resultados que se pueden observar son: color rojo o color
variante entre amarillo hasta marrón oscuro. El color rojo indica un resultado positivo
para la prueba y el color amarillo o marrón indica un resultado negativo para la
misma.
Referencias:
Carrillo, L. (2003). Capitulo 3: Actividad microbiana. Microbiología Agrícola, [en línea].
Direccion URL: <http://www.unsa.edu.ar/matbib/micragri/micagricap3.pdf> .
Accesado: 11 mayo 2011.
Varela, G., Grotiuz, G. Fisiología y metabolismo bacteriano. Temas de Bacteriología y
Virología Médica, [en línea]. Dirección URL:
<http://www.higiene.edu.uy/cefa/2008/FisiologiayMetabolismoBacteriano.pdf>.
Accesado: 11 mayo 2011.