Aplicaciones de la fermentacion microbianaLa fermentacin
microbiana tiene un sin nmero de usos y aplicaciones en la
industria hoy da. Mediante la fermentacin microbiana se ha logrado
la elaboracin de diferentes productos como lo son: alimentos,
vitaminas, bebidas alcohlicas, productos farmacuticos, qumicos,
combustibles, enzimas, biomasa, protenas, entre otros.Los productos
antes mencionados se generan por medio de diferentes tipos de
fermentacin. La fermentacin lctica (queso, yogurt), fermentacin
alcohlica (vino, cerveza, alcohol, cigarrillos, chocolate, pan y
otros) y la fermentacin actica (vinagre).Un ejemplo de esta
tecnologa es la produccin industrial de eritromicina, antibitico
producido por el actinomiceto gram
positivoSaccharopolysporaerythraeabajo fermentacin aerbica
utilizando aceite de soya como fuente principal de carbono y acido
propionico como precursor. La produccin de eritromicina es
actualmente llevada a cabo en la planta de Abbott en P.R.La
fermentacin microbiana tambin es un medio de produccin de
vitaminas. Entre el grupo de vitaminas generadas por este medio
podemos encontrar las siguientes: acido ascrbico, riboflavinas,
beta-caroteno, vitamina B12, acido flico y la pro vitamina A. Las
de mayor importancia a nivel industrial son: riboflavina,
beta-caroteno y vitamina B12.En sus comienzos la vitamina B12 fue
obtenida como un subproducto de los estreptomicetos en la produccin
de estreptomicina. En la actualidad la produccin de esta vitamina
es llevada a cabo por varias bacterias entre
estas:Propionibacterium fredenreichii,Propionibacterium
shermaniyPseudomonas denitrificansLa fermentacin de riboflavina
puede llevarse a cabo mediante bacterias, hongos o levaduras. Entre
los organismos utilizados:Emerothecium ashbyiiyAshbya gossypii.Los
rendimientos mas altos en la produccin del Beta-caroteno se han
obtenido mediante la fermentacin del hongoBlakeslea trisporadonde
se emplean ambas formas sexuales (+ y -). Estas dos formas sexuales
no tienen que estar en igual concentracin ya que la encargada
verdaderamente de la formacin de beta-caroteno es la cepa
negativa.Con respecto a las bebidas alcohlicas en la elaboracin de
vinos tambin hace uso de esta tcnica. El proceso mediante el cual
es producido vino es el siguienteLa elaboracin del vino puede tener
como materia prima cualquier fruta o vegetal con alto contenido de
azcares pero se asocia a los vinos de calidad con uvas.La
fermentacin de estas uvas es llevada a cabo por levaduras
silvestres (presentes de forma natural en las uvas) o por lo
general Saccharomyces cerevisiae.Luego de fermentado estas
levaduras son separadas del vino por sedimentacin.El vino se
aeja.Como han podido apreciar la tcnica de fermentacin microbiana
es una de gran utilidad en la elaboracin de muchos de los productos
de nuestro diario vivir.
Tecnologia fermentacionLos microbilogos definen la fermentacin
como un proceso donde se utilizan microorganismos para hacer un
producto. En Bioprocess Internacional estn ms interesados en la
tecnologa recombinante que se utiliza para hacer enzimas y otra
clase de productos. En la industria el mtodo ms utilizado para
fermentar es el batch a pesar de sus limitaciones.En una
fermentacin batch se aade una solucin rica en nutrientes, se
inoculan los microorganismos y no se le aade nada ms excepto oxgeno
(muchos microorganismos utilizados en procesos biotecnolgicos son
aerobios) y un antiespuma. Las condiciones en este tipo de
fermentador varan por la acumulacin de productos de desecho y la
multiplicacin de los microorganismos.Luego de la inoculacin los
microorganismos pasan por cuatro fases, una fase lag que es la
etapa donde las bacterias se estan adaptando, las bacterias estan
sintetizando lo que necesitan. En esta fase el medio tiene que ser
el mismo. La fase log o tropofase es la fase de crecimiento
exponencial, las bacterias llevan a cabo fisin binaria (una clula
produce dos, dos producen cuatro.. 2n, n: # de generaciones que han
ocurrido). En esta fase hay ms clulas reproduciendose que en
cualquier otra etapa. En la fase estacionaria se comienzan a
terminar los nutrientes y se acumulan desechos, eso hace que el
crecimiento disminuya o se detenga. Por ltimo en la fase de muerte
los nutrientes y la energa se han terminado y los microorganismos
mueren.El modo de fermentacin fed-batch es uno en donde se le aaden
nutrientes en pequeas cantidades a los microorganismos en el
proceso de crecimiento. La fermentacin de modo continuo es un
sistema abierto en donde se le aaden nutrientes a los
microorganismos y se retiran desperdicios.En un turbidostato se
controla la biomasa por medio de la medicin de turbidez.En el
proceso se pueden aadir vitaminas, minerales, aminocidos, cidos
grasos y dependiendo del tipo de bacteria, factores de crecimiento.
Tambin se le aade un antiburbujas para controlar el exceso de
burbujas, se mezcla y se agita para que entre O2, salga CO2 y se
mezclen bien los nutrientes. Para un mejor rendimiento esto se hace
a una temperatura constante.Las reacciones qumicas y mecnicas
(agitacin) que ocurren dentro de un fermentador aaden calor al
sistema y si este calor aadido no es contrarestado las clulas
pueden morir o dejar de producir, por lo tanto es necesario un
sistema de enfriamiento y este debe ser controlado.Las guas de la
WHO World health organization y las reglamentaciones de FDA velan
que el producto sea uno seguro. Los procesos de fermentacin deben
estar controlados por dispositivos computacionales y no
computacionales para llevar a prueba la presencia de cidos
nucleicos, controlar el pH, niveles de oxgeno, etc.Se requieren
contenedores para mantener los organismos genticamente creados
guardados. Estos se guardan congelados para evitar que estos se
reproduzcan o congelados en seco (liofilizacin). El proceso de
congelar y descongelar puede matar las clulas por lo que se
utilizan crioprotectores como el glicerol.De este banco de
microorganismos congelados se hace un cultivo en platos de agar.La
fermentacin pasa por tres fases. Laboratorio (se utilizan platos
petri, erlenmeyers, se utilizan tcnicas de laboratorio sencillas;
escala piloto (se llevan las condiciones ptimas a una escala de
5-200 L); escala industrial, condiciones ptimas se llevan a una
escala industrial.20/02/06 13 comentarios
Autor:microindustrialfermentacionIntroduccin a Fermentacin
MicrobianaLa fermentacin microbiana es el uso de microorganismos
para generar un producto de consumo humano o utilidad veterinaria,
ya sea alterado genticamente o no. Entre los productos generados se
encuentran: bebidas alcohlicas, enzimas, comidas y aditivos de
comida, vitaminas, vacunas, antibiticos, etc.Anteriormente las
bacterias habian sido utilizadas para la produccion de vino y
antibioticos,cosa que no se ha dejado de hacer. La utilizacin de la
biotecnologa en la fermentacin microbiana empez en el 1973 con el
gen del African clawed toad que fue insertado en el laboratorio en
la bacteria deEscerichia coli; este fue el primer experimento de
ingenieria genetica y con esto comenzo la era de la tecnologia de
DNA recombinante. El primer medicamento generado mediante la
utilizacion de estas dos tecnicas (fermentacion microbiana y DNA
recombinante) fue una forma de insulina.La fermentacin microbiana
es el mtodo mas aplicado en la biotecnologa. La ventaja de la
fermentacin microbiana es que al utilizar bacterias y levaduras
estas crecen rpidamente en un medio a bajo costo, ofrecen una alta
expresin de los niveles de la protena que deseamos obtener, de las
cuales ellos a veces secretan en el medio y esto hace mas fcil la
purificacin. Tambin estos microorganismos pueden resistir fuertes
tratamientos comparados con las clulas animales. Sin embargo,
existen ciertas limitaciones en la utilizacion de bacterias y
hongos para procesos industriales ya que no llevan a cabo procesos
post-translacionales como lo es la glicosilacion (bacterias) y
muchas veces estos organismos liberan proteasas junto con la
proteina de interes, tambien puede haber presencia de endotoxinas
en el caso de las bacterias y muchas veces las bacterias forman
cuerpos de inclusion lo que dificulta la tarea de recolectar el
producto.Entre los principales microorganismos utilizados se
encuentran:E. coliyB. subtilis.E. colies el organismo ms comn como
fuente de produccin de protena recombinante ya que se conoce su
mapa gentico.B.subtilisha sido utilizado principalmente por su gran
tendencia de secretar protenas en su ambiente. La fermentacin de
bacterias y hongos ofrecen la op
