UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPAINGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIASDOCENTE: Ing. Sonia J. Zanabria G.; Mg.Sc.Biotecnologìa de Alimentos

EXAMEN A DISTANCIAIndicaciones: Para sus respuestas concretas se puede trabajar de dos personas para extraer

conclusiones por debate. Elabore sus fichas de redacción técnica y científica, esto le ayudará a obtener respuestas relevantes.La revisión será exhaustiva, así que evite fraudes.

1. Determinar la velocidad de crecimiento (en la fase logaritmica) con Bacillus subtilis los siguientes datos:

Tiempo (h)

X (g/L) rx ux

0 0.02 02 0.034 0.050 1.4784 0.221 0.286 1.2956 1.179 2.120 1.7988 8.7 1.950 0.224

10 8.98 1.088 0.121

2. Determinar la energía de activación de esporas de Bacillus sp.

T°K Veloc. (min-1)

1/T Ln(V)

85 0.012 0.012 -4.42290 0.032 0.011 -3.442

110 1.6 0.009 0.4700220 9.61 0.005 2.2628

3. Resolver: En un cultivo batch con una cepa de Corinebacterium sp., 100L de cultivo se encuentran infinitamente mezclados y aereados, con los datos de velocidad de crecimiento y velocidad específica de consumo de sustrato se obtuvo la siguiente recta y=0.075+3.009x, determine el rendimiento de conversión de sustrato en biomasa, asimismo determine ks si la ecuación obtenida fue de y=1.002+0.095x

Yx/s = Y=0.075+3.009x Ks= Y =1.002+0.095x

rs= rxYx /s

+ms . x u=umax . skx+s

rsx= 1Yx /s

.rx+ms

rsx= 1Yx /s

. u+ms

y=bx+a

Por lo tanto.

1Yxs

=3.009

Yx/s= 0.332 entonces

ms =0.075

1u= Ks+sumax . s

1u= Ksumax . s

1u= Ksumax

.1s

+1

umax

Y =bx +aPor lo tanto.

1

umax= 1.002

umax = 0.998

ks

umax=0,095

EntoncesKs =0.095(0.998)

Ks =0.09481

4. La ecuación para la producción aerobia de ácido acético a partir de etanol es:

C2H5OH + O2 CH3CO2H + H2O

Se ha añadido la bacteria Acetobacter aceti a un medio altamente aireado que contiene 10 g l -1

de etanol. Transcurrido cierto tiempo, la concentración de etanol es 2 g l -1 y se han producido 7.5g l-1 de ácido acético ¿Cómo es el rendimiento global de ácido acético a partir de etanol en comparación con el rendimiento teórico?

Solución:

Yp /s= rprs

= 7.5 g(10−2 )

=0.94

El rendimiento teórico se basa en la masa de etanol utilizado para la síntesis del ácido acético.

De la ecuación estequiometria.

Yp /s=1moldeacido acetico1moldeetanol

=60gr46 gr

=1.30gr

Hallando el rendimiento teórico:

x=0.941.30

x100=72.31%

Por consiguiente el rendimiento observado es el 72.31% del teórico.

5. Determinar Ks de un organismo que crece en un medio complejo sumergido aerobio:

Tiempo Numero de S (h) Organismos (g/L) X(g/l) rx U 1/u 1/s

/mL x 104

0 2 54.2 0.2 0 0 0 0.01851 20 52 2 6.65 3.3250 0.3008 0.01922 135 51 13.5 15.00 1.1111 0.9000 0.01963 320 50.2 32 11.95 0.3734 2.6778 0.01994 374 41 37.4 2.90 0.0775 12.8966 0.02445 378 32 37.8 0.30 0.0079 126.0000 0.03136 380 27 38 0.15 0.0039 253.3333 0.03707 381 21 38.1 0.05 0.0013 762.0000 0.04768 381 17 38.1

u=umax . sks+s

1u= ksumax . s

+ 1umax

1u= ksumax

.1u+ 1umax

Y=bx+a

Por lo tanto: 1/μ max= -531.156 μ max =-1.883x10-3

Ks/μ max= 24557.89

Hallando Ks

Ks = 24557.89(-1.883x10-3)

Ks =-46.2425

6. Se mide el número de esporas viables de una nueva cepa de Bacillus subtilis en función del tiempo a varias temperaturas

tiempo NUMERO

DE

(min) T=85°C Ln(N) 85°C T=90°C Ln(N) 90°C T=110°C Ln(N) 110°C T=120°C Ln(N) 120°C0 2.40*109 21599 2.40 x109 21.599 2.40 x109 21.599 2.40 x109 21.599

0.5 2.39 x109 21.594 2.38 x109 21.59 1.08 x109 20,800 2.05 x109 16.835

1 2.37 x109 21.586 2.30 x109 21.556 4.80 x109 19.989 1.75 x109 12.072

15 0 2.29 x109 21.552 2.20 x109 19.209 1.30 x109 7.17

2 2.33 x109 21.569 2.21 x109 21.516 9.85 x109 18.406 0

3 2.32 x109 21.569 2.17 x109 21.488 2.01 x109 16.816 0

4 2.28 x109 21.547 2.12 x109 21.475 4.41 x109 15.299 0

6 2.20 x109 21.512 1.95 x109 21.391 1.62 x109 11.995 0

8 2.19 x109 21.057 1.87 x109 21.349 6.88 x109 8,836 0

9 2.16 x109 21.493 1.79 x109 21.305 0 0

a. Calcular la energía de activación para la muerte térmica de las esporas de B. subtilis

LnKd=−EdR

.1T

+lnKdo

LnKd=−27030.405 x 1T

+70,956

−Ed /R=−27030.405k ; R=8,3149J /kmol

Ed=+27030.405 k x ( 8,3149 Jkmol

)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

5

10

15

20

25

ln N 85°Cln N 90°Cln N 110°Cln N120°C

Ed=+224741.5993Jmol

Ed=225 kJmol

b. Cuál es la constante de muerte específica a 100°C

Lnkd=−EdR

.1T

+LnKd o

Lnkd=−27030.405 . 1T

+70,956

Lnkd=−27030.405 k . 1373.15k

+70,956

Lnkd=−72.438+70,956

Lnkd=−1.482

elnkd = e-1,482

kd=0,227min-1

c. Calcular el tiempo necesario para matar el 99% de las esporas de una muestra a 100°C

LnN=−kdt+ lnNot=−(lnN−lnNo/kd )

t=−ln( NNo )

kd

N=1%No; NNo

=0,01a100 ° C ; Kd=0,227min-1

t=−ln (0,01 )0,227min−1

=20,287min

7. Determine la ecuación que relaciona Yp/s con .

Yps

=dpds

= rp /dQrs /dQ

Donde:

rp=(Yps .u+mp)X

rs=( uYx/ s

−ms)XEntonces las Y p/s será:

Yp /s=Yp /s . u+mpu /Yx/ s+ms

8. Un fermentador de 10 litros de medio es inoculado con 500 mL de inóculo de 4,1 g/L. Se sabe que si se deja crecer la cepa, al cabo de 6 horas la biomasa en el fermentador será de 6 g/L. Determinar el tiempo de duplicación y el tiempo que deberá permanecer la cepa en el fermentador para alcanzar la misma concentración del inóculo.

Procederemos a convertir 500 ml a litros

500ml∗1 L1000ml

=0.5 l

x=4,5 x 0.51L

=2,25

Hallando la tasa especifica decrecimiento(μ¿

μ=2.303¿¿

μ=2.303¿¿

μ=0.0635h−1

La tasa de crecimiento determinada en fase exponencial, donde ningún elemento nutritivo es limitante, nos dará la tasa de crecimiento máxima:

μ=μmax

Por tanto :

G= ln 2μmax

G= 0.6931

0.0635h−1

G=10.9157 hrs

9. La concentración celular en un matraz agitado es 0,5 g/L. Se sabe que el sustrato limitante es la glucosa, cuya concentración inicial es de 10 g/L. Si al final del cultivo (5 hrs.) se tiene que la bacteria ha llegado a una concentración de 10 g/L. Estimar al porcentaje de carbono en esta cepa.

μ= μmax .SKs

μ=2.303¿¿

μ=0.599h-1

luego:

0.599=μmax .(10 gr / l)0,03 gr / l+10 gr / l

14 x 10-5 mol / l x 192gr /mol=0,03 gr / l

10. Un cultivo por lotes se realizó a 15 ºC en un fermentador con 10 litros de caldo, inoculado con 300 mL de cultivo de 5,5 g/L. Cuando ha transcurrido la mitad del tiempo de cultivo, la temperatura aumenta a 35 ºC, manteniéndose hasta el final del cultivo. Se sabe que el tiempo de duplicación de esta cepa es, a 20 ºC, de 32 minutos, y a 30 ºC de 24 minutos. Calcular el tiempo total de fermentación si se sabe que el rendimiento de la fuente de carbono es 0,5, siendo agregado 8 g/L de ella.

11. Extraiga un resumen acerca de la purificación de enzimas

En general, el primer paso consiste en la obtención de un homogenato, que implica la

destrucción de la célula y el pasaje de las enzimas a solución o suspensión. Esto puede

llevarse a cabo por:

Homogenización mecánica

Homogeneización sónica

Desintegración térmica

Luego continua la etapa de purificación donde los métodos a elegir dependen de la fuente

biológica y de la concentración de la enzima, y se basan en las distintas propiedades

fisicoquímicas de las proteínas

12. Reporte un resumen acerca de la utilización de amilasas en la industria alimentaria

Producida Función en Industria Alimentaria

α-amilasa

B. amyloliquefaciens y B. licheniformis.

industria azucarera para llevar a cabo la hidrólisis del almidón residual de caña de azúcar y en la industria cervecera como aditivo para la producción de etanol

Aspergillus oryzaeobtención de hidrolizados de almidón con alto contenido de maltosa y como aditivo en panadería

β-amilasa Bacillus cereus.cataliza la hidrólisis de almidón para obtener maltosa

Amiloglucosidasa Aspergillus nigerEn la industria cervecera para la obtención de cerveza ligera.

13. Reporte Ud. Una relación de empresas en el Perú que explotan células microbianas y sus respectivos metabolitos.

LABORATORIOS NEC. : LACTOPROB E ( 8 Lactobacillus + 7 Enzimas Digestivas

Naturales), LACTOPROB E ( 8 Lactobacillus + 7 Enzimas Digestivas Naturales)

MIRENA EMPRESARIAL :Bacillus thuringiensis, Bacillus subtilis, Bacillus cereus

AMERICA ALIMENTOS :Bacillus coagulans, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium,

Bacillus subtilis

FLEISCHMAN : levaduras frescas y secas para pan

CALSAPERUS.A.C : sacharomyce cerevisae

ENMEX :Alfa amilasa, Alfa amilasa bacteriana

AMERICA ALIMENTOS :Amilasa (Alfa-Amilasa) FUENTE Aspergillus oryzae, Amilasa

Bacteriana FUENTE Bacillus subtilis, Diastasa (Beta-Amilasa) FUENTE Aspergillus oryzae,

L-Glutamina Alfa Cetoglutarato

14. De acuerdo a lo mencionado por Quintero y Scriban defina Biotecnologìa

También menciona que según Bu´lock circunscribe la biotecnología al uso de agentes

biológicos simples y componentes celulares, excluyendo las aplicaciones de organismos

complejos.

La federación europea de biotecnología la definió como el uso integrado de la bioquímica, la

microbiología y la ingeniería para lograr las aplicaciones tecnológicas de las capacidades de

microrganismos

Originalmente se circunscribía en el area de microbiología industrial y tecnología enzimática

sin embargo hoy se ha definido como la utilización de moléculas obtenidas biológicamente,

estructuras células y organismos para llevar a cabo procesos específicos.

15. De acuerdo a lo visto en clase mencione la diferencia del fundamento de uso de turbidiostato y quimiostato.

Turbiostato Quimiostato

La máxima estabilidad se consigue cuando la

concentración celular cambia solo ligeramente

al cambiar la velocidad de dilución esto es a

bajas velocidades de dilución

La máxima velocidad se consigue a altas

velocidades de dilución

La velocidad de flujo es regulada por un

dispositivo óptico que mide la observancia del

cultivo, la velocidad de crecimiento se ajusta a

la velocidad de flujo.

La velocidad del flujo se mantiene en un valor

determinado y la velocidad de crecimiento del

cultivo queda ajustada a esta velocidad del flujo

16. Reporte un diagrama de flujo para obtener papilla y bebida de cereales por hidrólisis del almidón

DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PAPILLA DE QUINUA

17. De manera concreta reporte el destino de los componentes de un cultivo tanto para las

células y sus metabolitos

18. Mencione los productos de la licuefacción y la sacarificación

19. Mencione las ventajas de usar enzimas pecticas en la industria alimentaria

20. En la producción de acido glutamico industrialmente, mencione los componentes del medio de cultivo complejo.

El ácido glutámico es el aminoácido de mayor consumo a nivel mundial; la sal

sódica del ácido glutámico, el glutamato monosódico (GMS) se usa como

aditivo alimentario.

El ácido L-glutámico se produce por fermentación; para obtener la sal, el ácido

se neutraliza con conversión azúcar-ácido glutámico de 42.3%, en tanto la

conversión de ácido glutámico a glutamato monosódico (GMS) es de 92%.

La produccion del ácido L-glutámico se realiza principalmente por

fermentacion. Se conocen numerosos microorganismos capaces de producirlo

a partir de diferentes fuentes de carbono, entre los mas importantes se

encuentran:

Corynebacterium glutamicum (melasas)

Brevibateriun flavun (acetato)

Brevibacteriun divaricatum (glucosa + acetato de amonio)

Arthrobacter paraffineus (n-alcanos)

En todos los casos se alcansasn concentraciones de 100 gr/l o

superiores.morfologica y fisiologicamente estas celulas sonmuy parecidas a c.

glutamicun, gram positivas, no esporulan y no tinen motilidad. Todos los

productores de acido glutamico requieren de biotina, carecen o tinen poca

actividad de enzima alfa glutarato deshidrogenasa y una actividad de

glutamato deshidrogenasa. La ruta bisentetica para la obtencion del acido

glutamico es conocida apartir de glucosa como fuente de carbon utilizando la

rutan embden-meyerhof-parnas y el ciclo pentosa fosfato se canliza al ciclo de

acidos tricarboxilicos. Las cepas comerciales son mutantes en el ciclo

tricarboxilico, con un bloqueo en la alfacetoglutarato deswhidrogenasa, la cual

permite acumulacion de acido glutamico. La estequiometria de la realcion en

base a glucosa es de un mol a de aminoacido por un mol de glucosa.

La produccion y excrecion del exceso del acido glutamico depende de la

permeablilidad de la celula, por ello las cepas de uso comercial son bacterias

seleccionadas a traves de los siguiente smecanismos:

Deficiencia de biotina

Deficiencia de acido oleico en auxotrofos de acido oleico

A traves dela adicion de acidos grasos saturados

A traves de la adicion de la enicilina

Defeciencia de glicerol en auxotrofos de glicerol

BIBLIOGRAFÍAScriban, Quintero,

ENTREGA: 11:53 17/12/13TIEMPO DE RESOLUCIÓN: 6 horas efectivasDEVOLUCIÓN DEL EXAMEN RESUELTO: 14:53 18/12/13