Técnicas para selección y fermentación de productos

1. SELECCIÓN Y MEJORAMIENTO DESELECCIÓN Y MEJORAMIENTO DE
MICROORGANISMOS DE INTERÉSMICROORGANISMOS DE INTERÉS
INDUSTRIAL.INDUSTRIAL.
FERMENTACION DE PRODUCTOS INDUSTRIALESFERMENTACION DE PRODUCTOS INDUSTRIALES

2. ESTERILIZACIÓN A MEDIOS DE CULTIVO.
• Por destrucción total de microorganismos.
• Por muerte o inactivación.
• Por eliminación con métodos físicos.

3. DESARROLLO DE LA CINETICA DE CRECIMIENTO
DE LOS CULTIVOS CONTINUOS Y DESCONTINUOS.
• Crecimiento microbiano
• Estequiometria de crecimiento.
• Cinetica de crecimiento de cultivo continuo y discontinuo
• Metabolismo primario y secunadario-
• Fermentacion Batch y Fed Batch
• Cultivo sumergido y de superficie.
• Aplicacion de sustratos.
• Desarrollo de inoculos o escala industrial
• Propagacion del cultivo
• Celulas inmovilizadas.

4. La esterilización es un método de estabilización cuyo fundamento es provocar una
elevación de la temperatura que provoca la destrucción de los agentes de deterioro,
enzimas y especialmente, microorganismos como bacterias, hongos y levaduras.
También destruye virus que son agentes infecciosos, aunque no deterioren el
alimento.
QUÍMICOS:
Mezcla de elementos que se funden a determinadas temperaturas o tiras de
papel que cambian de color ( nos indican que la temperatura llegó a una
determinado valor pero no nos indican si se llego a la presión de vapor
sobresaturado y se cumplió el tiempo necesario para el
ciclo ).

5. BIOLÓGICOS:
Suspensión de microorganismos por ej. esporas de Bacillusstearothemopilus en
tiras de papel impregnadas que se ponen sobre el objeto a esterilizar o recipientes
cerrados ( ampollas ) que tienen un indicador como púrpura de bromocresol que
vira al amarillo si el microorganismos es capaz de crecer. Se utilizan suspendiendo
la ampolla en el centro del recipiente con el líquido a esterilizar, se realiza el ciclo y
luego se cultiva la ampolla a ver si crece.

6. La muerte o inactivación significa la eliminación de microorganismos
sin que exista necesariamente desintegración de las células. Se puede
efectuar por:
CALENTAMIENTO SECO O HÚMEDO:
Desnaturaliza las macromoléculas. Es más efectivo que el seco. Es más rápido y
necesita menos intensidad.
El calor húmedo, generalmente en forma de vapor bajo presión, es muy útil y de gran
valor en la esterilización en el laboratorio, que se efectúa en autoclave, o en la
industria cuando se esterilizan los medios de cultivo y los equipos de fermentación.
POR RADIACIONES:
Se denominan también esterilización fría. Se usa con material sensible al calor, ya que
no produce calentamiento del material. Puede ser:

8. Métodos físicos:
Calor húmedo o autoclave, calor seco u horno Pasteur, irradiación
ionizante gamma.
CALOR HÚMEDO O AUTOCLAVE
El autoclave es el método de elección en todo lo que pueda
esterilizarse por ser termoresistente.

10. CALOR SECO: PUPINEL
•Elimina microorganismos por coagulación de las proteínas de éstos.
•Su efectividad depende de la difusión del calor, la cantidad de calor disponible, y
los niveles de pérdida de calor.
•La buena acción microbicida del calor seco depende de que los elementos a
esterilizar estén limpios, en presencia de materia orgánica,
por ejemplo: aceite o grasa, el microorganismo es protegido de la acción del calor.

11. • Su uso se debe limitar a materiales no esterilizables en autoclave.
• Penetra lentamente en los materiales por lo cual se requiere largos períodos de
exposición.
• Debido a las altas temperaturas para destruir microorganismos, es inapropiado
para algunos materiales como líquidos, gomas y géneros. Por otra parte daña el
material porque reduce el temple de acero.
• Se utiliza para aceites, vaselina, petróleos y polvos.

12. DESARROLLO DE LA CINÉTICA DEDESARROLLO DE LA CINÉTICA DE
CRECIMIENTOS DE LOS CULTIVOSCRECIMIENTOS DE LOS CULTIVOS
CONTINUOSCONTINUOS

13. Es un incremento en el número de células o aumento de la
masa microbiana. El crecimiento es un componente esencial
de la función microbiana, ya que una célula individual tiene un
periodo de vida determinado en la naturaleza y la especie se
mantiene solamente como resultado del crecimiento continuo
de la población celular.

14. Una bacteria es capaz de duplicarse así misma.
El crecimiento microbiano ocurre por fisión binaria, es
la división de una bacteria en dos células hijas.
Previniendo que no se produzca ningún caso de mutación
las células hijas resultantes serán genéticamente idénticas a
la célula original. De este modo tiene lugar la "duplicación
local" de la población bacteriana.

16. Las bacterias se adaptan a las condiciones de crecimiento. Es el
período en el que las bacterias individuales están madurando y no
tienen aún la posibilidad de dividirse.
Es un período caracterizado por la duplicación celular.El número de
nuevas bacterias que aparecen por unidad de tiempo es proporcional a
la población actual. Si el crecimiento no se limita, la duplicación
continuará a un ritmo constante, por lo tanto el número de células de
la población se duplica con cada período de tiempo consecutivo.

19. La tasa de crecimiento disminuye como consecuencia del
agotamiento de nutrientes y la acumulación de productos
tóxicos. Esta fase se alcanza cuando las bacterias empiezan a
agotar los recursos que están disponibles para ellas.
Las bacterias se quedan sin nutrientes y mueren.

21. Los requisitos para el crecimiento microbiano incluyen
factores físicos y químicos. Entre los factores físicos tenemos
la temperatura y el pH. Los factores químicos necesarios para
el crecimiento bacterial son diversos elementos constitutivos
de las células.

23. TEMPERATURA
El patrón de crecimiento bacterial se ve profundamente
influenciado por la temperatura. La temperatura a
crecimiento óptimo permite el crecimiento más rápido de las
bacterias durante un período de tiempo, usualmente entre 12 y
14 horas. La temperatura mínima de crecimiento es aquella
temperatura menor a la cual la especie puede crecer.
La Temperatura de crecimiento máximo es la temperatura
mayor en la cual el crecimiento es posible.

25. pH
En la mayoría de las bacterias el crecimiento óptimo es entre
6.5 y 7.5. Muy pocas bacterias crecen a un pH menor de 4.0.
Sin embargo, las bacterias clasificadas como acidófilos son
tolerantes a la acidez, un ejemplo es Thiobacillus thiodans que
crece a un pH óptimo de entre 2.0 a 3.5.

26. El crecimiento de cualquier sistema biologico se define como el
incremento ordenado de ese sistema, lo cual implica un aumento de
masa celular que eventualmente conduce a la multiplicacion celular..
El crecimiento se da de acuerdo a la los tipos de organismos.

27. Existen dos tipos de metodos para cuantificar el crecimiento microbiano
•METODOS DIRECTOS:
-HEMACITOMETRO.
Tambien conocido como placa de Petroff-Hausser o camara de Neubauer. Se utiliza para
el conteo celular directo, en medios preferentemente claros y libres de particulas
colorantes (soluciones de azul de metileno) son utilizados para distincguir celulas vivas de
muertas. No se recomiendan para cultivos que forman agregados celulares. Este metodo
se recomienda para organismos de diametros menores a 3 Um.

29. -CONTADOR DE PARTICULAS:
Basado en la relativa alta resistencia electrica de las celulas.
Los contadores comerciales usan dos electrodos y una solucion electrolitica, un electrodo
se coloca en un tubo contenido un orificio; a continuacion se aplica vacio al tubo
anterior, provocando que la solucion del electrolito conteniento las celulas sea absorbida
a traves del orificio. Un potencial electrico se aplica atraves del orificio, la resistencia
electrica aumenta y causa pulsos en el voltaje electrico. El numero de pulsaciones es una
medida del numero de particulas se calcula considerando el volumen predeterminado de
la muestra.

30. • METODOS INDIRECTOS:
-CUENTA VIABLE EN PLACA:
El conteo de celulas viables se realiza en cajas petri con medio de cultivo adecuado y
gelificado con agar, que son inoculadas con la muestra e incubadas. La palabra
“viable” describe a un microorganismo capaz de reproducirse. Los resultados se
espresan en unidades formadoras de colonas (UFC). Metodo util para bacterias y
levaduras, pero no en hongos.

31. -RECUENTO SOBRE FILTROS.
Se usa para suspensiones diluidas de bacterias. Se hace pasar un gran volumen de
suspensión a través de una membrana de nitrocelulosa o de nylon estériles (con un
diámetro de poro que retiene las bacterias pero permite el tránsito de
sustancias).Posteriormente, el filtro se deposita sobre la superficie de un medio de cultivo
sólido. Las colonias se forman sobre el filtro a partir de las células retenidas. Dichas
colonias se cuentan, deduciéndosela concentración original de viables en función del
volumen de suspensión que se hizo pasar por el filtro

32. • METODOS DIRECTOS:
-PESO CELULAR.
Es un metodo que solamente se aplica a celulas de creciendo en un medio libre de solidos.Las
muestras con la biomasa son centrifugadas o filtradas, lavadas con solucion buffer o agua
y secadas a 80C por 24 horas.
-VOLUMEN DE EMPAQUE CELULAR.
Permite la estimacion de la concentracion celular en medios de fermentacion rapidamente; el
medio es centrifugado en un tubo graduado bajo condiciones estandar y el volumen de
celulas puede ser medido aproximadamente.

33. • METODOS INDIRECTOS:
-DENSIDAD OPTICA.
Se basa en la absorcion de luz de celulas suspendidas en un medio de cultivo. Por lo que es
necesario considerar los antecedentes de absorcion por componentes en el medio de
cultivo; el medio de cultivo debe ser escencialmente libre de particulas. Una curva de
calibracion es necesaria para relacionar la densidad optica contra el peso celular seco.
-MEDIDA DE CONSUMO DE NUTRIENTES O DE PRODUCCION DE
ALGUN METABOLITO POR UNIDAD DE TIEMPO.
Consumo de oxigeno y consumo carbonico determinados por el respirometro de warbug
-NEFELOMETRIA.
.El numero de particulas en solucion puede determinarse a partir de mediciones de la
intensidad de la luz dispersada con la ayuda de un fototubo. La luz pasa a travez de una
muestra del cultivo y n fototubo mide la luz dispersada por las celulas en la muestra. La
intensidad de luz dispersada es proporcional a la concentracion celular.

34. • CONTINUO.
El cultivo continuo es un cultivo balanceado mantenido por tiempo indefinido por un
sistema abierto de flujo que se compone de:
-una cámara de cultivo de volumen constante,a la que llega un suministro de nutrientes,
y de la que se eliminan o separan los productos tóxicos de desecho (por un
dispositivo de rebosadero).
Una vez que el sistema alcanza el equilibrio, el número de células y la concentración de
nutrientes en la cámara permanecen constantes, y entonces se dice que el sistema está
en estado estacionario, con las células creciendo
exponencialmente.

36. • DISCONTINUO.
Los cultivos discontinuos pueden considerarse como un
sistema cerrado, excepto para la aireación, que contiene
un cantidad limitada de medio, en el que el inoculado
pasa a través de un número de fases; un sistema cerrado es
como una serie de procesos que no interactúa con un
medioambiente especifico.
En el cultivo discontinuo, el inoculo se agrega al inicio del
proceso de la fermentación así como continuamente en un
periodo de tiempo determinado.
El uso de este tipo de medios de cultivos elimina los efectos
de represión por las fuentes de carbono usados
rápidamente, así como también reduce la viscosidad en el
medio y los efectos tóxicos de los constituyentes

37. El metabolismo es el conjunto de procesos y
reacciones químicas anabólicas (requieren energía) y
catabólicas (liberan energía); por los cuales un
microorganismo obtiene la energía y los nutrientes que
necesita para vivir y reproducirse.

38. Se producen en el curso de las reacciones metabólicas
anabólicas o catabólicas que tiene lugar durante las fases
decrecimiento y que contribuyen a la producción de biomasa o
energía por las células. Se producen principalmente en la
trofofase o fase de crecimiento.
Se producen por rutas anabólicas especializadas cuando no hay
crecimiento

40. X

45. El cultivo de microorganismos consiste en proporcionarles las
condiciones físicas, químicas y nutritivas adecuadas para que
puedan multiplicarse de forma controlada. En general,
podemos distinguir cultivos líquidos y sólidos en función de las
características del medio y cultivos discontinuos y continuos en
función de la disponibilidad de nutrientes en el medio.

46. En general, podemos distinguir cultivos líquidos y
sólidos en función de las características del medio y
cultivos discontinuos y continuos en función de la
disponibilidad de nutrientes en el medio.

47. LOS SUSTRATOS:
En laboratorio están perfectamente definidos en cuanto a
composición, pureza, etc.; mientras que a escala industrial esto no
es posible por no ser económicamente viable, por lo que se utilizan
generalmente residuos de otras industrias. Estos residuos han de
cumplir los siguientes requisitos para poder ser usados como
sustrato:

49. Su composición ha de ser lo suficientemente:

51. En ocasiones, lo que se hace es enriquecer los sustratos con especies químicas
ricas en nitrógeno, como urea o nitrato amónico

52. SIEMBRA
Sembrar o inocular es introducir artificialmente una porción de muestra (inóculo) en un medio
adecuado, con el fin de iniciar un cultivo microbiano, para su desarrollo y multiplicación. Una
vez sembrado, el medio de cultivo se incuba a una temperatura
adecuada para el crecimiento.
Las reglas fundamentales para efectuar la siembra exigen:
Que se efectúen asépticamente
Que los medios de cultivo y el instrumental a utilizar estén esterilizados
Que se realicen solo los manipuleos indispensables
Que se trabaje fuera de toda corriente de aire. De ser posible utilizando un mechero o bien Flujo
laminar.
Existen diferentes tipos de siembra de acuerdo al medio utilizado y los requerimientos del
microorganismo a estudiar.

53. Siembra por inmersión: se coloca el inóculo en una placa o caja de Petri y sobre el mismo se
vierte el medio de cultivo previamente fundido. Este método se utiliza para microorganismos
aerobios.
Siembra en doble capa: se procede de la misma manera que por inmersión. Una vez
solidificado el medio se vierte una cantidad extra de medio necesaria para cubrir la capa
anterior (generalmente 10 ml. aprox.). Estemétodo se utiliza para microorganismos
anaerobios facultativos y microaerofílicos.
Siembra en superficie: se vierte sobre una placa de Petri el medio de cultivo fundido, se deja
solidificar y se coloca sobre la superficie el inóculo. Con ayuda de una espátula de Drigalsky
se extiende el inóculo hasta su absorción
total por el medio de cultivo. Este tipo de siembra se recomienda para microorganismos
aerobios estrictos.
Siembra en estría: se vierte sobre una placa de Petri el medio de cultivo fundido y se deja
solidificar.

54. Las fermentaciones industriales Se llevan a cabo en fermentadores o
bioreactores. En estos fermentadores el sustratosustrato es convertido a un
compuesto o metabolito con la ayuda de un microorganismo.
PROPAGACIÓN EL CULTIVOPROPAGACIÓN EL CULTIVO
El microorganismo a ser utilizado en la fermentación debe ser
cultivado y transferido a envases con mayor cantidad de medios para
así obtener un gran número de microorganismos que será inoculada
en los tanques de fermentación. El gran número de microorganismos
se obtiene mediante sucesivas inoculaciones.

55. Dentro de la industria alimentaria, la inmovilización de microorganismos
en soportes naturales o sintéticos proporciona estabilidad a las funciones
celulares. Esta técnica permite alcanzar: