Practica Fermentacion

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Universidad Nacional de Cajamarca

Práctica de fermentación-bioingeniería

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

Práctica de fermentación fermentación

INTEGRANTE: 

CASTRO VILLAVICENCIO , CECILIA ARACELI

CURSO: 

BIOINGENIERIA

DOCENTE: 

JIMMY OBLITAS

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1. Titulo : PRÁCTICA DE FERMENTACIÓN DE LEVADURA DE PAN 2. Introducción: Hace más de trescientos mil años, los hombres descubrieron lo que hoy conocemos como fermentación alcohólica en jugos vegetales y de frutas. Y hace más de once mil años aprendieron a humedecer los granos de cereales para que germinasen y produjesen malta con la que fabricaron cerveza y pan. Si definimos fermentación, vamos a encontrar que es un proceso de cambios químicos en las sustancias orgánicas producidas por la acción de enzimas. (Una definición a grandes rasgos) En general la fermentación de esas ciertas sustancias nos puede llevar a una gran variedad de alimentos fermentados como lo son el Yogur, el kefir, el requesón, la salsa de soja fermentada, col y otras verduras fermentadas. Por supuesto también, a través de la fermentación obtendremos una gama de bebidas alcohólicas de distinto tipo y para distintos gustos. La fermentación es un proceso anaeróbico que lo realizan algunos microorganismos, la importancia que presentan estos microorganismos se llevara a cabo en este proceso donde se demostrara la reacción de cómo actúan en cada experimento. En el presente informe daré a conocer todos los experimentos realizados en la práctica de laboratorio, que tiene como objetivo analizar todo proceso en los 6 baldes, en todos estos procedimientos observaremos si existe presencia de oxigeno que llevan a cabo los organismos de la levadura. Finalmente presentaremos una estructura detallada de los pasos realizados en laboratorio y posteriormente daremos a conocer los resultados de dichos experimentos, resaltando las discusiones y las recomendaciones culminando con los anexos.

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3. Objetivos : GENERAL:  

Analizar el comportamiento de las bacterias en el proceso de fermentación. Encontrar los grados brix de los 6 baldes a analizar

ESPECIFICO:     

Comprender el proceso de la fermentación. Repasar el concepto de bioingeniería. Comprender las posibilidades que ofrece la bioingeniería. Experimentar algunas de las aplicaciones de la bioingeniería. Introducir el concepto de bioingeniería. en los primeros años de la enseñanza a través de metodologías adaptadas a ese nivel universitario.

4. Marco teórico :

4.1. LEVADURA DE PAN: La levadura de panadería o levadura de panadero es el nombre común para las cepas de levadura utilizadas comúnmente como un agente de levadura para pan y productos de panadería, donde los azúcares fermentables presentes en la masa se convierten en dióxido de carbono y etanol. La levadura de panadero es de la especie Saccharomyces cerevisiae, que es la misma especie (pero una cepa diferente) comúnmente utilizada en la fermentación alcohólica, que se llama levadura de cerveza.2 La levadura de panadero es también un microorganismo unicelular que se encuentra en y alrededor del cuerpo humano. El uso de patatas al vapor o hervidas, el agua de la patata hervida, o el azúcar en una masa de pan proporciona alimento para el crecimiento de levaduras; sin embargo, el exceso de azúcar la deshidrata. El crecimiento de la levadura se inhibe tanto por la sal, como por el azúcar, pero más aún mayor con la sal que el azúcar. Las grasas, como la mantequilla o huevos, frenan el crecimiento de la levadura; no obstante, otros dicen que el efecto de la grasa en la masa aún no está claro, presentando evidencia que pequeñas cantidades de grasa son beneficiosas para volúmenes de pan al horno. Saccharomyces exiguus (también conocido como S. minor) es una levadura silvestre que se encuentra en plantas, frutas y granos que se utiliza en ocasiones para panadería; no obstante, en general no se utiliza en una forma pura, sino que viene propagada en una masa madre de arranque. 4.1.1. Tipos de levadura de panadero Levadura activa seca, una forma granulada en la que la levadura se vende comercialmente. La levadura de panadero está disponible en un número de diferentes formas, las principales diferencias son el contenido de humedad. Aunque cada versión tiene algunas ventajas sobre las otras, la elección de la forma a utilizar es en gran medida una cuestión de los requisitos de la receta en mano y de la formación del cocinero que la prepara. Las formas de levaduras

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secas son buenas opciones para el almacenamiento a largo plazo, con una duración de varios meses a temperatura ambiente, sin pérdida significativa de viabilidad. En general, con margen ocasional para el contenido líquido y la temperatura, las diferentes formas de la levadura comercial se consideran intercambiables:      

Levadura en crema. Levadura comprimida. Levadura secada activa. Levadura instantánea Levadura de crecimiento rápido. Levadura desactivada. La relación entre ellas es sencilla, tendríamos que utilizar de levadura seca aproximadamente una tercera parte de la cantidad de levadura en fresco. Los sobres de levadura en polvo suelen pesar normalmente 5’5 g., es decir, esos 5,5 gramos de levadura seca de panadería equivalen a 14 gramos de levadura fresca prensada. Para la mayoría de usos comerciales, cualquier forma de levadura se envasa a granel (en bloques o bolsas refrigeradas para la levadura fresca; en bolsas de ladrillo envasadas al vacío para el la seca o instantánea); no obstante, la levadura para uso doméstico es a menudo envasada en dosis pre-medidas, ya sea en pequeños cuadrados de levadura comprimida o en sobrecitos sellados para la secada o instantánea. Para la levadura secada activa o instantánea, en general una sola dosis general (estimada para la receta de pan promedio entre de 500 g y 1000 g de masa) es de aproximadamente 2,5 cucharaditas (~ 12 ml) o alrededor de 7 g, aunque se emplean comparativamente menores cantidades cuando se utiliza la levadura en un prefermento. En general, no es perceptible un sabor de la levadura en el pan horneado, cuando el porcentaje de panadería de la levadura añadida es menos de 2,5%.

4.2. FERMENTACIÓN La fermentación es un proceso que realizan muchos microorganismos, efectuando reacciones sobre algunos compuestos orgánicos y liberando energía. Hay muchos tipos diferentes de fermentación, pero en condiciones fermentativas solamente se efectúa una oxidación parcial de los átomos de carbono del compuesto orgánico y por consiguiente solo una pequeña cantidad de la energía potencial disponible se libera. Los conocimientos sobre la fermentación fueron atesorados desde la antigüedad por importantes civilizaciones como la egipcia y la asiria que la emplearon para la producción de bebidas alcohólicas, o como la azteca y la china que la utilizaron en la obtención de productos alimenticios tales como salsas fermentadas. Las técnicas de fermentación se modernizaron a partir de la aparición de técnicas de cultivos puros de células animales y vegetales, al igual de otro tipo de cultivos microbianos. Así, se industrializa la fermentación y da origen a grandes industrias tales como las alimenticias donde se destacan la panificadora y la de las bebidas alcohólicas; la industria farmacéutica en el campo de las vacunas, medicamentos, etc. Y la industria química que produce ácidos, aldehídos, etc. La primera explicación bioquímica del proceso por el cual el azúcar en solución acuosa es descompuesto en alcohol y gas carbónico, en virtud de la acción de células vivas de levadura, la dio el químico francés Louis Pasteur, el cual vio que mientras descomponen el azúcar en ausencia de aire, las células de levadura viven y se propagan en el líquido en fermentación y llamo al proceso de la fermentación a lcohólica “vida sin oxígeno”.

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De acuerdo con la interpretación bioquímica hecha por Pasteur, la fermentación se conoce como la desasimilación anaeróbica de compuestos orgánicos por la acción de microorganismos u otras células o de extractos celulares; además, es un conjunto de reacciones bioquímicas a través de las cuales una sustancia orgánica se transforma en otras por acción de ciertos microorganismos (bacilos, levaduras, células de levadura), que en general van acompañadas de un desprendimiento gaseoso y de un efecto calorífico. El proceso de fermentación no solo incluye la desasimilación anaeróbica como la formación de alcohol, butanol-acetona, ácido láctico, etc, sino también la producción industrial de vinagre, ácido cítrico, enzimas, penicilina, etc. Todos estos productos son el resultado de procesos microbianos y se llaman productos de fermentación. Análogamente, el termino fermentador no solo hace referencia a los recipientes en los cuales se realiza la fermentación con exclusión de aire, sino también a los tanques en los cuales se producen oxidaciones microbianas y a los tanques de propagación de levaduras y otros microorganismos en presencia del aire. La diferencia con la putrefacción radica en que mientras esta descompone la materia de origen animal y/o vegetal que contiene compuestos nitrogenados, la fermentación realiza descomposición únicamente de material vegetal que no contiene compuestos nitrogenados. 4.3. TIPOS DE FERMENTACION La fermentación se descompone de la glucolisis más las reacciones NAD transfiriendo electrones de NADH al piruvato o a derivados del pirúvico. El NAD puede, entonces emplearse de nuevo para oxidar azúcar mediante la glucolisis, que rinde dos moléculas de ATP por cada fosforilización a nivel del sustrato. Dentro de las cuales existen diversos tipos de fermentación que difieren en los productos finales que se forman a partir del piruvato. Dos tipos comunes son: 4.3.1. FERMENTACION ALCOHOLICA El pirúvico se convierte en etanol (alcohol etílico) en dos pasos. El primer paso libera dióxido de carbono del piruvito, que se convierte en el compuesto de dos carbonos de acetaldehído. En el segundo paso, el acetaldehído es reducido por NADH a etanol. Esto genera la producción de NAD+ necesario para la continuación de la glucolisis. Muchas bacterias llevaba a cabo la fermentación alcohólica en condiciones anaeróbicas. Ejemplo: 



La cerveza (fermentación de la cebada) La cerveza es una bebida alcohólica muy antigua, desarrollada por los pueblos de los imperios mesopotámicos y por los egipcios. La cerveza es el resultado de fermentar granos de cebada u otros cereales germinados en agua, en presencia de levadura. Aunque existen en el mercado cervezas de trigo, mijo, centeno, avena, y arroz, la más habitual es la obtenida a partir de la fermentación de la cebada. El Whisky, es un licor producto de la destilación de la cerveza (o malta similar obtenida de la fermentación de cereales), del mismo modo que el brandy se destila del vino. El whisky suele comercializarse con un contenido en alcohol entre un 40 y un 50% en volumen. Las dos categorías básicas de whisky son el whisky mezclado o combinado y el de malta única o sin mezcla. El whisky sin mezcla es el producido a partir de un único grano o de una combinación de granos, siempre que uno de ellos represente al menos el 51% del total. Los whiskys combinados pueden tener como

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origen varias destilerías distintas, diferentes tipos de grano y diferentes métodos de destilación. En general, el whisky de malta única es de sabor intenso y lleno de carácter, mientras que el whisky combinado es suave y sedoso. El whisky se elabora con grano, levadura y agua. Los granos empleados en la producción de whisky incluyen la cebada, el maíz, el trigo, la avena, el centeno y el arroz. La primera fase de la producción del whisky consiste en moler los cereales. Dado que el almidón en bruto de los cereales no es fermentable, se hace necesario añadir malta (sustancia que se obtiene dejando que el grano, en especial la cebada, se ablande en agua y germine), para transformarlo por medio de la acción de enzimas en azúcares fermentables. Los cereales que no contienen malta, especialmente el maíz, tienen que ser cocidos para romper las paredes de celulosa que separan los gránulos de almidón. Se añade agua caliente a la molienda preparada y cocida para obtener una solución azucarada. Ésta se filtra y se vierte en recipientes de fermentación, y se le añade levadura. La levadura convierte los azúcares presentes en esta sustancia en alcohol etílico y dióxido de carbono. Una vez concluida la fermentación, la malta o cerveza de baja graduación obtenida se destilan normalmente empleando uno de los dos métodos. 4.3.2. FERMENTACIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO El piruvato se reduce directamente por la acción del NADH para formar lactato como producto final, sin liberación de CO2 (el lactato es la forma ionizada del ácido láctico).La fermentación acida láctica por ciertos hongos y bacterias se emplean en la industria para elaborar queso y yogurt. Otros tipos de fermentación microbiana, importantes desde los puntos de vista comerciales, producen acetona y metanol (alcohol metílico).Las células de un ser humano sintetizan ATP mediante la fermentación acida alctica cuando hay escases de oxígeno. Esto ocurre durante las etapas iniciales de un ejercicio extenúe, cuando el catabolismo de los azucares ATP sobrepasa el suministro de oxígeno proveniente de la sangre para el musculo. En estas condiciones, las células cambiaran de la respiración anaeróbica a la fermentación. El lactato que se acumula puede provocar fatiga muscular y dolor pero es eliminado de forma gradual por la sangre vía el hígado, los lactatos e convierte nuevamente en piruvato por acción de las células apáticas. 4.3.3. FERMENTACIÓN MICROBIANA Promovidas o catalizadas por microorganismos. La reproducción de los microorganismos con lleva que la reacción tenga un comportamiento auto catalítico siendo la concentración de los microorganismos variable. Dentro de este tipo de reacción hay 2 clases bien definidas: 4.3.3.1. Cultivos de tejidos o macro organismos (células vegetales y animales). 4.3.3.2. Reactores microbianos en si(cultivo de microorganismos) 4.3.4. REACCIONES ENZIMATICAS Catalizadas por enzima, el agente catalítico no se reproduce y cuando se opera discontinuamente este permanece constante Clasificación de las reacciones de fermentación según el consumo de oxígeno.

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4.3.4.1. AEROBICAS: Aquí los microorganismos necesitan de oxígeno para poder sobrevivir. Por ejemplo la reacción de transformación de la glucosa: O2 + C6 H12 O6 CO2 + BIOMASA 4.3.4.2. ANAEROBICAS: Aquí los microorganismos no necesitan de oxígeno para su supervivencia. Por ejemplo la reacción de transformación de la glucosa por vía glucolitíca: C6 H12 O6 CO2 2C2H5OH + CO 2 + ENERGÍA

5. Materiales y Metodología: 5.1. Materiales 

Levadura



Agua tibia



Azúcar

 

Baldes con tapas Ollas, cucharas, cocina, cuchillos



Mantel



Mangueritas delgadas

 

Balanza Matraz



Refractómetro

5.2. Metodología:  En un matraz diluir 25g de azúcar en 500 ml de agua y mezclar con 25g de levadura de pan 

(cultivo madre). Llevar el matraz a incubar a 30°C por 20 minutos.



Esterilizar 6 baldes de 4 litros  En 3 baldes colocar 3 litros de agua cada uno, agregar azúcar



al 5%, 10%, 15% de azúcar y 20 ml de cultivo madre. En los otros 3 baldes colocar 1 litro de agua uno, agregar azúcar al 5%, 10%, 15% de azúcar y 20 ml de cultivo madre.



Sellar los baldes y medir los grados °brix cada 2 horas

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6. Resultado:  En nuestro cultivo madre s e distinguirá que comienza un burbujeo en el líquido.

Tiempo

5% 10ml 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 4

sab-10:00 sab-13:00 sab-16:00 sab:19:00 dom-7:00 dom-10:00 dom-13:00 dom-16:00 dom-20:00 lun-7:30 lun-13:30 lun-19:30 mar-8:00 mar-11:00 mar-14:00 mar-05:00 mar-20:00 mie-7:00 mie-13:00 mie-19:00 jue-7:30 jue-13:00 jue-19:30

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Concentración de grados brix 10% 10ml 20ml 10 8 10 9 10 9 10 9 10 9 10 9 10 9 10 9 10 9 10 9 10 9 10 8 10 8 10 8 10 8 10 8 10 8 10 8 10 8 10 7 10 7 10 7 10 7

20ml 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 3 3 3 3


15% 10ml 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 13 13 13 13

20ml 13 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 11 11 10 10 10 10 10 10 10 9 9


Gráfica del 5% 10% y 15 % en los 10ml durante los 6 días 16

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14

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10

10

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10

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10 8 6

5

5

5

5

5 4

4 2 0

Dia 1

Dia 2

Dia 3

Dia 4

Dia 5

Dia 6

10ml al 5%

5

5

5

5

5

4

10 ml al 10%

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10

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10 ml al 15%

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10ml al 5%

10 ml al 10%

10 ml al 15%

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Gráfica del 5% 10% y 15 % en los 10ml durante los 6 días 16

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14 12

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10

10

10

10

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6

5

5

5

5 4

4 2 0

Dia 1

Dia 2

Dia 3

Dia 4

Dia 5

Dia 6

10ml al 5%

5

5

5

5

5

4

10 ml al 10%

10

10

10

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10 ml al 15%

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10ml al 5%

10 ml al 10%

10 ml al 15%

Gráfica del 5% , 10% y 15% en los 20 ml durante los 6 días 13

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12

10 9

10

9

9 8

8

8 6 6

5

5

4.5

4.5

5

4.5 3

4 2 0

Dia 1

Dia 2

Dia 3

Dia 4

Dia 5

Dia 6

20 ml al5%

5

5

4.5

4.5

4.5

3

20ml al 10 %

9

9

9

8

8

6

20 ml al 15%

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12

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10

5

20 ml al5%

  

20ml al 10 %

20 ml al 15%

Resultados al 5% Se puede ver que hasta el día lunes a las 13:30 hasta el lunes a las 19:30 tanto en 10 ml como en 20 ml al 5% mantienen el mismo brix de 5. El lunes a las 19:30 hasta el miércoles a las 13:00 horas al 5% en 10 ml aún mantienen un 5 de brix pero en los 20 ml ha cambiado de 5 a 4.5. El miércoles a las 19:00 hasta el día jueves a las 19:30 se ve un cambio tanto en los 10 ml como en los 20 ml al 5% de 5 °brix a 4 en lo que respecta a los 10 ml y a los 20 ml de 4.5 a 3.

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Resultados al 10%  

Los grados brix desde el sábado a las 10:00 hasta el jueves a las 19:30 mantienen un pH de 10. El grado brix del sábado en los 20 ml al 10 % es de 8 luego aumento a 9 hasta el día lunes a las 13:30, continuamente disminuyo a 8 hasta el día miércoles 13:00 y disminuyó aún más el resto de los días a un brix de 7 .

Resultado al 15 %  

Los grados brix desde el sábado a las 10:00 hasta el miércoles a las 13:00 mantienen un pH de 14, luego bajo a 13 hasta el día jueves a las 19:30. El grado brix del sábado en los 20 ml al 15 % es de 13 luego bajo a 12 hasta el día lunes a las 19:30, continuamente disminuyo disminuyó aún más el resto de los días llegando a un brix de 9.

7. Discusiones: 

El azúcar provee el alimento que necesitan las levaduras para crecer y proliferar. Según "The Joy of Baking", además de calor y humedad, las levaduras necesitan alimento. En estas condiciones, las levaduras consumen el azúcar, excretando varios subproductos beneficiosos para el proceso de panificación.



La reacción de las levaduras y el azúcar cuando las levaduras consumen el azúcar, comienza el proceso de fermentación. Según Shirley Corriher de "Fine Cooking", las levaduras "excretan" dióxido de carbono y alcohol como subproductos. Esta reacción genera gas, que es el responsable del crecimiento de la masa del pan, una acción necesaria para lograr productos panificados más aireados. También es responsable del contenido alcohólico del vino, ya que los azúcares de las uvas se utilizan para crear alcohol.

8. Conclusiones:  



la fermentación tiene lugar gracias a la función que realizan determinados hongos, hongos que reciben de nombre de levaduras. El experimento de fermentación propuesto brinda un nexo directo para que los estudiantes puedan entender intuitivamente procesos comunes encontrados en diversas industrias o en la vida diaria, como son los procesos de leudado de masa de harina o la producción de bebidas alcohólicas. La levadura es un ser vivo, se alimenta con azúcar para extraer energía, la reacción química utilizada para este proceso produce gas carbónico y un alcohol: el etanol.

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



       


Las levaduras empiecen a fermentar, porque utilizan el azúcar para producir energía y como otros productos se forman el dióxido de carbono que aparecen como burbujas y empiezan a salir por la manguerita. Al realizar este experimento concluimos que para que exista una reacción entre la levadura y el azúcar debe estar presente el agua (ya que esta es un elemento necesario para que ocurran la mayoría de las reacciones químicas). La levadura actúan como enzima, que son las responsables de apurar las reacciones químicas. Al colocar la levadura, con azúcar y agua tibia se verá que comienza un burbujeo en el líquido. Las burbujas se forman por la presencia de un gas que se disuelve en el líquido Se coloca agua tibia ya que son condiciones adecuadas para las funciones de las levaduras (seres vivos). En agua muy fría no se vería el burbujeo ya las levaduras no podrían funcionar El azúcar es un nutriente del cual las levaduras obtienen energía al transformarlo durante la fermentación El olor es característica de alcohol (etanol). Este es uno de los productos del proceso de fermentación alcohólica. La solución al 5% en 10 ml el brix se ha mantenido estable de 5 hasta el día miércoles 19:00 hasta el jueves 19:30 que brix fue de 4 es decir su cantidad de azúcar ha bajado. La cantidad de azúcar al 5% en los 20 ml ha bajado considerablemente durante los días. Cuando tienen un 10 % de azúcar en 10 ml de agua ha mantenido la cantidad de brix durante los 6 días.

9. Bibliografía    

http://www.unsa.edu.ar/biblio/repositorio/malim2007/4%20levaduras.pdf Salle AJ. 1965. Bacteriología. Gustavo Gili, Barcelona, cap 5. http://www.porquebiotecnologia.com.ar/adc/uploads/pdf/4fermentacion_Levaduras.pdf http://oa.upm.es/8006/1/Olmedo_170.pdf

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