Guia de Practicas de Introduccion A La Ing. Biotecnologica

 

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I Semestre

El término “biotecnología” “biotecnología” es relat relativamente ivamente nuevo, sin embargo la biotecnología está

 presente en laelvida vid a cotidiana, siendo una acti actividad antigua antigua, comenzó mil miles espor de años cuando hombre descubri descubrió ó la oobtenci btención ón vidad del pan, queso,, que vino, cervezahace y yogurt  fermentación. Por tanto, consideremos que la Ingeniería Biotecnológica es la utilización de organismos vivos como bacterias, hongos, plantas o animales, parte de ellos o los productos de su metabolismo para la obtención de un bien o servicio útil para el hombre.  Al comprender mucho más cómo cómo ocurren los procesos biológicos que permiten la obte obtención nción de productos biotecnológicos, se han desarrollado nuevas técnicas a fin de modificar o imitar algunos de esos procesos y lograr una variedad mucho más amplia de productos, estos conocimientos dieron lugar al desarrollo de la biotecnología moderna, que utiliza técnicas de ingeniería genética, para modificar modificar y transferi transferirr genes de un organi organismo smo a otro. La Ingeniería Biotecnológica con su gran g ran avance científico tecnológico, actualmente está liderandoo el desarrollo socioeconómico, ya que conjuga los principi liderand principios os básicos, técnicos y científicos de las ciencias físicas, químicas y biológicas con la ingeniería, para la obtención de un bien o servicio útil para mejorar la calidad de vida del ser humano. La presente Guía de Prácticas considera aspectos fundamentales en el manejo y uso intensivo de diferentes técnicas de laboratorio de uso habitual en la investigación y la industria biotecnológica, a través de aspectos prácticos en las diferentes áreas de la Ingeniería Biotecnológica: Biotecnología industrial, Biotecnología médica, Biotecnología animal,, Biotecnología vegetal y Biotecnologí animal Biotecnologíaa ambiental. El objetivo es desarrollar en el futuro del Ingeniero Biotecnólogo la habilidad para diseñar, implementar, implementar, desarrollar e innovar procesos biotecnológicos de tal forma que  pueda insertarse insertarse en el sector productivo.

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SEGURIDAD EN EL LABORATORI LABORATORIO O Cada día y en todo el mundo las personas que trabajan en los laboratorios sufren diversos perjuicios, de igual manera, grandes cantidades de dinero son gastadas debido a numerosos accidentes que pudieran ser evitados si las personas siguieran algunas normas practicas de seguridad. Por tanto, es importante brindar las pautas sobre como trabajar en un ambiente de laboratorio de manera que se puedan evitar riesgos innecesarios. PRECAUCIONES DE SEGURIDAD Cuando se trabaja en un laboratorio existe el peligro potencial de un accidente, en virtud de las sustancia sustanciass y elementos elementos que se utilizan, y la pos posibilidad ibilidad de cometer algún error al realizar un experimento. SUSTANCIA PELIGROSA + ERROR HUMANO = ACCIDENTE ACCIDENTE   Por consiguiente, cuando se trabaja en el laboratorio, se debe tener presente una serie de reglas o consejos que disminuyen y en algunos casos logran evitar los accidentes. REGLAS Y CONSEJOS PARA EVITAR ACCIDENTES PAUTAS EN EL TRABAJO DE LABORATORIO 1

ORDEN El área de trabajo siempre debe estar limpia y con los materiales ordenados  ordenados  

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VENTILACIÓN Conviene trabajar siempre en un lugar bien ventilado.

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VESTIMENTA Es necesario el uso de una vestimenta protectora adecuada.

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ESTUDIE CADA EXPERIENCIA ANTES DE CLASE Ahorrará tiempo y evitará errores y accidentes innecesarios. Siga todas las indicaciones que le han sido designadas con seriedad.

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NUNCA COMER, BEBER O FUMAR Ni apoyar comida sobre la mesa del laboratorio.

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NO INTERFERIR EL PASO No se debe permitir el almacenamiento o disposición momentánea de elementos que interfieran los corredores del laboratorio. REGISTRAR LOS INCIDENTES Comunicar inmediatamente para evitar accidentes posteriores TRABAJANDO CON PRODUCTOS QUIMICOS

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ROTULAR Etiquetar cualquier recipiente que sea llenado.

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CALENTAR DU LIQUIDO EN UN TUBO DE ENSAYO No mirar al interior del tubo durante el calentamiento y siempre mantenga este lejos de los demá demás. s. NUNCA ASPIRE A TRAVES DE UNA PIPETA CON LA BOCA 10 Para llenar la pipeta use una propipeta o perilla. 9

11 12 13 14 15

USO DE BURETA Llenar la bureta a una altura en la cual pueda observarse sin dificultad. OLOR DE LAS SUSTANCIAS GASEOSAS Solo si fuera necesario, para percibirlo mueva lentamente la mano y aspire con precaución, evitando el contacto directo LIQUIDOS VOLÁTILES Los experimentos que producen gases deben ser realizados en una campana de extracción. LIQUIDOS INFLAMABLES Mantener lejos de una fuente de encendido o llama abierta. Para calentarlo trabaje con un baño de agua, aceite o vapor. RECIPIENTES CON GRANDES VOLÚMENES DE SUSTANCIAS No deben ser guardados en compartimientos ubicados en una altura superior a la altura propia del personal del laboratorio.

Y NEXOS EN MATERIAL QUEBRADIZO 16 TAPONES Nunca fuerce dentroDEo GOMA fuera los nexos de goma de material que se pueda quebrar. La glicerina o el detergente facilitan dicha tarea. ARMADO DE EQUIPOS 17 Usar soportes que se apoyen bien en la mesa. Vigilar continuamente los aparatos con centro de gravedad alto. RESIDUOS QUIMICOS 18 Informarse sobre la forma adecuada de desechar los restos y residuos químicos. LIMPIEZA DEL MATERIAL AL FINALIZAR EL TRABAJO 19 A fin de evitar contaminaciones y/o reacciones no deseadas en posteriores experimentos. PRIMEROS AUXILIOS 20 Contar con un adecuado equipo para primeros auxilios y conocer los pasos  

a seguir en cada c ada caso luego de un accidente. PROTECCION Vestimenta protectora Mandil:

Absolutamente necesario. Lentes de seguridad (goggles o safety glasses): Lo recomendable es usar lentes de seguridad ( goggles o safety glasses) y esto es

obligatorio cuando se lleven a cabo operaciones de laboratorio de alto riesgo, como por ejemplo: destilaciones al vacío, destilación de grandes cantidades de líquidos inflamables y experimentos que requieran gran cantidad de sodio metálico. Calzado: Debe poseer suela sólida y firme que asegure completa y totalmente el pie. 3

 

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Guantes:

Deben utilizarse cuando se trabaja con químicos ácidos. Es importante tener en cuenta si el material de los guantes es el apropiado para los q químicos uímicos con los cu cuales ales se esté trabajando, ya que algunos químicos pueden penetrar los guantes estándares con mucha facilidad. PRIMEROS AUXILIOS EN EL LABORATORIO Quemaduras Cualquiera que sea la causa de una quemadura, como por ejemplo con fuego, metal caliente, líquidos calientes, calientes, ácidos, álcalis caústicos, caústicos, etc. se debe: debe: 1.  Remover cualquier residuo de ropa empapado con ácido o álcali. 2.  Lavar con agua helada completamente y de manera profusa el área quemada por al menos 10 minutos. 3.  Secar suavemente con un manta seca ó usar algodón. 4.  Si es posible, cubrir el área afectada con gasa estéril. 5.  Transferir inmediatamente al paciente al hospital y que el médico proporcione el tratamiento más adecuado. Casos especiales

Quemaduras con bromo:  bromo:  Cuando haya experimentos que involucren el uso de bromo se recomienda tenerafectada éter petróleo C) a la ymano. Si elremover bromo salpica líquido a las manos, lavar el área con el(80º-100º éter de petróleo procure tanto bromo como sea posible. Subsecuentemente, la piel, que ha estado en contacto con el éter de petróleo, se vuelve suave y se puede sentir algo de picazón, se puede remover una pequeña película de grasa y luego se puede aplicar aceite de oliva. Quemaduras con sodio: Esto sodio: Esto es frecuentemente causado por pequeñas lentejuelas de sodio o de hidróxido de sodio. Remover con una pinza tanto sodio sea posible usando unas pinzas, lavar bien con agua helada, luego añadir ácido acético al 1% y finalmente cubrir con gasa empapada con aceite de oliva. Quemaduras por fósforo:  fósforo:  Lavar bien la zona afectada con agua helada y luego empapar con solución de AgNO 3 al 1%. Si la quemadura es seria, lavar nuevamente. Accidentes en los ojos: Cualquiera que sea el líquido (ácido o álcali) que haya penetrado a los ojos, lavar inmediatamente de manera profusa y continua con agua helada durante al menos 10 minutos, además debe limpiar la cejas y piel alrededor de los ojos, para asegurar que el producto químico a sido retirado, luego acuda inmediatamente a un oftalmólogo. Si trozos de vidrio han penetrado, por ningún motivo se debe intentar remover los trozos de vidrio, pues esto debe ser directamente hecho por el correspondiente médico especialista. El daño puede ser peor si una persona sin la necesaria práctica lo hace. Cortes La mayoría de cortes en el laboratorio son causados por vidrio de laboratorio, operaciones cuando se trata de abrir frascos que tienen su tapa demasiada ajustada, o por tubos de ensayo u otro material de vidrio que se quiebra durante un experimentos. Todos estos accidentes pueden evitarse si se trabaja con cuidado y sobre todo si se aplica el sentido común. 4

 

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Cuando ocurra un corte lo primero que se debe hacer es enjuagar la herida con bastante agua, luego limpiarla con una solución antiséptica, secando la herida y los alrededores de la parte afectada, para luego cubrirla con una curita este es terilizada. rilizada. Venenos Venenos líquidos y sólidos 1.  Si se queda en la boca y no se ha tragado, escupirlo inmediatamente y lavar boca de manera repetida con agua. 2.  Si se tragó, cualquiera que fuera la sustancia (ácido, álcali, arsénico compuestos mercuriales) diluirlo ingiriendo por lo menos 500 ml. de leche agua. 3.  No se debe hacer algún intento para que el paciente vomite, especialmente se ha ingerido álcalis o ácidos. áci dos. 4.  Luego solicitar atención médica urgente

la o o si

Antes de usar cualquier producto químico es importante informarse acerca de los posibles peligros en su uso. Además del nombre y el símbolo de peligro que se encuentra en la etiqueta del envase, también se puede encontrar información útil sobre los riesgos específicos del producto, así como las precauciones a seguir en la sección de guías de riesgos o guías R y guías de seguridad o guías S Además es importante consultar la ficha técnica de los productos químicos, las cuales son de carácter obligatorio aquellos (Good laboratorios que se Practices trabajan bajo las Laboratory normas de Buenas Prácticasendetodos Laboratorio , GLP). GLP ). Estas fichas se denominan usualmente Material Safety Data Sheet , MSDS o SDS, SDS, (Hoja de Datos de Seguridad del material). Las MSDS MSDS   o SDS SDS   especifican los cuidados que se debe de tener, como por ejemplo niveles de toxicidad, incompatibilidades, etc. Las SDS pueden ser conseguidas a través de cualquier buscador en Internet.

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ANEXOS FRASES R: RIESGOS ESPECÍFICOS DE LOS PRODUCTOS QUÍMICOS  QUÍMICOS  Frase RIESGO R  ESPECÍFICO   ESPECÍFICO R 1  1  Explosivo Explosivo en estado seco.  seco. 

R 2  2 

R 3  3 

R 4  4 

Riesgo de explosión por choque, fricción, fuego o cualquier otra fuente de ignición.   ignición. Alto riesgo de explosión por choque, fricción, fuego o cualquier otra fuente de explosión.   explosión. Forma compuestos metálicos explosivos muy sensibles.   sensibles.

Frase RIESGO R  ESPECÍFICO   ESPECÍFICO R 24  24  Tóxico en contacto con la piel.  piel. 

Frase RIESGO R  ESPECÍFICO   ESPECÍFICO R 47  47  Puede causar malformaciones congénitas.   congénitas.

R 25  25  Tóxico por ingestión.   ingestión.

R 48  48  Riesgo de efectos graves para la salud en caso de exposición prolongada.   prolongada.

R 26  26  Muy tóxico por inhalación.   inhalación.

R 49  49  Puede causar cáncer por inhalación.   inhalación.

R 27  27  Muy tóxico en contacto con la piel.   piel.

R 50  50  Muy tóxico para organismos acuáticos.   acuáticos.

R 5  5 

Peligro de explosión en caso de calentamiento. calentamiento.  

R 28  28  Muy tóxico por ingestión.   ingestión.

R 51  51  Tóxico para organismos acuáticos.   acuáticos.

R 6  6 

Peligro de explosión, en contacto o sin contacto con el

R 29  29  En contacto con agua libera gases tóxicos.   tóxicos.

R 52  52  Nocivo para organismos acuáticos.   acuáticos.

R 30  30  Puede inflamarse infl amarse fácilmente al usarlo.   usarlo.

R 53  53  Puede causar efectos adversos a largo plazo en el ambiente acuático.  acuático. 

R 31  31  En contacto con ácidos libera gases tóxicos.   tóxicos.

R 54  54  Tóxico para la flora.   flora.

R 7  7 

R 8  8 

aire. Puede provocar incendios.   incendios.

Peligro de fuego en contacto con materias combustibles.   combustibles.

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Peligro de explosión al mezclar con materias combustibles.   combustibles. R 10 10   Inflamable.  Inflamable. 

R 32  32  En contacto con ácidos libera gases muy tóxicos.  tóxicos. 

R 55  55  Tóxico para la fauna.   fauna.

R 33  33  Peligro de efectos acumulativos.   acumulativos.

R 56  56  Tóxico para los organismos del terreno.   terreno.

R 11  11  Fácilmente inflamable.   inflamable.

R 34  34  Provoca quemaduras.   quemaduras.

R 57  57  Tóxico para las abejas.   abejas.

R 12  12  Extremadamente inflamable.   inflamable.

R 35  35  Provoca quemaduras graves.   graves.

R 58  58  Puede causar efectos adversos a largo plazo en el medio ambiente.  ambiente. 

R 13  13  Gas licuado extremadamente

R 36  36  Irrita los ojos. ojos.  

R 59 59   Peligroso para la Capa de Ozono.  Ozono. 

R 14  14  Reacciona violentamente con el agua.  agua. 

R 37  37  Irrita las vías respiratorias.   respiratorias.

R 60  60  Puede deteriorar la fertilidad.

R 15  15  Reacciona con el agua liberando l iberando gases inflamab i nflamables les  

R 38  38  Irrita la piel. piel.  

R 61  61  Puede ser nocivo para los nonat nonatos. os.  

R 16  16  Puede hacer

R 39  39  Peligro de efectos

R 62  62  Riesgo de

inflamable.   inflamable.

explosión mezcla conen sustancias comburentes.   comburentes. R 17 17   Se inflama espontáneamente en contacto con el aire.   aire. R 18  18  Al usarlo pueden formarse mezclas aire/vapor explosivasinflamables.   inflamables.

irreversibles muy graves.   graves.

deteriorar fertilidad.   la fertilidad.

R 40  40  Posibilidad de efectos irreversibles.   irreversibles.

R 63  63  Posi Posible ble riesgo de daño a los nonatos.   nonatos.

R 41  41  Riesgo de lesiones oculares graves.  graves. 

R 64  64  Puede ser nocivo para los lactantes.

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R 19  19  Puede formar peróxidos explosivos.   explosivos.

R 42  42  Posibilidad de sensibilización por inhalación.   inhalación.

R 65  65  Puede causar daños pulmonares al ser ingerido ingerido.. 

R 20  20  Nocivo por inhalación.   inhalación.

R 43  43  Posibilidad de sensibilización en contacto con la

R 66  66  La exposición repetida puede provocar sequedad

piel.   piel. R 21  21  Nocivo en contacto con la piel.  piel. 

y agrietar la piel.  piel. 

R 22  22  Nocivo por ingestión.   ingestión.

R 44  44  Riesgo de explosión al calentarlo calentar lo en ambiente confinado.   confinado. R 45  45  Puede causar cáncer.   cáncer.

R 23  23  Tóxico por inhalación.

R 46  46  Puede causar alteraciones

R 67  67  La inhalación de los vapores puede provocar somnolencia y vértigos.   vértigos. R 68  68  Posibilidad de efectos irreversibles.   irreversibles.

genéticas hereditarias. R13 y R47 son frases obsoletas. obsoletas.  R40 hasta 2001 esta frase R fue usada para posibles riesgos mutagénicos o teratogénicos, ahora se utiliza la frase R68. 

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FRASES S CONSEJOS DE PRUDENCIA CON PRODUCTOS QUÍMICOS Frase CONSEJO S S 1  1  Consérvese bajo llave.   llave.

S 2  2 

Manténgase fuera del alcance de los niños.  niños. 

Frase CONSEJO S S 22  22  No respirar el polvo. polvo.  

S 23  23  No respirar los gases  / humos / vapores / aerosoles (Denominación(es) adecuada(s) adecuada( s) a especificar por el fabricante).   fabricante).

Frase CONSEJO S S 43  43  En caso de incendio, utilizar  __ (medios (medios de extinción a especificar por el fabricante). Si el agua aumenta el riesgo se debe añadir: "No usar nunca agua"  agua"  S 44  44  En caso de malestar, acuda al médico (si es posible muéstrele la etiquet e tiqueta). a).  

S 3  3  Consérvese en lugar fresco.  fresco. 

S 24  24  Evítese el contacto con la piel.  piel. 

S 45  45  En caso de accidente o malestar, acuda inmediatamente al médico (si es posible muéstrele la etiquet e tiqueta). a).  

S 4  4  Manténgase lejos de locales habitados.   habitados.

S 25  25  Evítese el contacto con los ojos.  ojos. 

S 46  46  En caso de ingestión, acuda inmediatamente al médico y muéstrele muéstre le llaa etiqueta o el envase.   envase.

S 5  5  Consérvese en  __ (líquido apropiado a especificar por el fabricante).   fabricante).

S 26  26  En caso de contacto con los ojos, lávenlos inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico.   médico.

S 47  47  Consérvese a una temperaturaa no temperatur superior a __ºC (a especificar por el fabricante).   fabricante).

S 6  6  Consérvese en  __ (gas inerte inerte a especificar por el fabricante).   fabricante).

S 27  27  Quítese inmediatamente inmediatame nte la ropa manchada o salpicada.   salpicada.

S 48  48  Consérvese húmedo con __ (medio aprop a propiado iado a especificar por el fabricante).

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U.C.S.M. P.P. Ing. Biotecnológica Prácticas de Introducción a la Ing. Biotecnológica   S 7  7  Manténgase el recipiente bien cerrado.   cerrado.

S 8  8  Manténgase el

S 28  28  En caso de contacto con los ojos, lávenlos inmediata y abundantemente con  __ (productos (productos a especificar por el fabricante).   fabricante). S 29  29  No tirar los residuos

recipiente lugar seco.  seco.en  

I Semestre S 49  49  Consérvese únicamente en el recipiente de origen.   origen.

S 50  50  No mezclar con __

por el desagüe.  desagüe. 

(a especificar por el fabricante).

S 9  9  Consérvese el recipiente en lugar bien ventilado.   ventilado.

S 30  30  No echar jamás agua al producto.  producto. 

S 51  51 

S 10  10  Mantener el contenido

S 31  31 

S 52  52  No usar sobre grandes

húmedo.   húmedo.

sese únicamente en lugares bien ventilados.

superficies en locales habitados.  habitados.  

S 11  11  Evitar el contacto con el aire.  aire. 

S 32  32 

S 53  53  Evítese la exposición recábense instrucciones antes del uso.  uso. 

S 12  12  No cerrar el recipiente herméticamente.   herméticamente.

S 33  33  Evítese la acumulación de cargas

S 54  54  Procurar el consenso de la autoridad de

electrostáticas.   electrostáticas.

S 13  13  Manténgase lejos de alimentos y bebidas.   bebidas.

S 34  34  Evítense golpes y rozamientos.   rozamientos.

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control de la contaminación antes de descargar en las plantas de tratamiento de aguas de desagüe.  desagüe.  S 55 55   Utilizar las mejores técnicas de tratamiento disponibles antes de descargar a las alcantarillas o al ambiente acuático.   acuático.

 

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S 14  14  Consérvese lejos de __ (materiales incompatibles incompat ibles a especificar por el fabricante).   fabricante).

S 35  35  Elimínense Elimínense los residuos del producto y sus recipientes con todas las precauciones posibles.   posibles.

S 15  15  Protéjase del calor.   calor.

S 36  36  Usen indumentaria S 57  57  Usar envases protectora adecuada.  adecuada.  adecuados para evitar la contaminación ambiental   ambiental

S 16  16  Protéjase de fuentes de ignición. No fumar.   fumar.

S 37  37  Usen guant guantes es adecuados.   adecuados.

S 58  58  Elimina Eliminarr como residuo peligroso.  peligroso. 

S 17  17  Manténgase lejos de materias combustibles.   combustibles.

S 38  38  En caso de ventilación insuficiente, usen equipo respiratorio adecuado.   adecuado.

S 59  59  Requerir informaciones informac iones al fabricante / proveedor para la recuperación / reciclaje.   reciclaje.

S 18  18  Manipúlese y ábrase el recipiente con cuidado.   cuidado.

S 39  39  Usen protección para los ojos / la cara.  cara. 

S 60  60  Este material material y su envase deben ser almacenados como altamente peligrosos.   peligrosos.

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S 56  56  Almacenar estos materiales y sus respectivos envases en un lugar aprop apropiado iado para el tratamiento de residuos.   residuos.

 

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S 19  19 

S 40  40  Para limpiar el suelo y los l os objetos objetos contaminados por este producto, úsese  __ (a especificar especificar por el fabricante).  fabricante). 

S 61  61  No esparcir en el ambiente. Seguir las instruccion instrucciones es especiales de la etiqueta informativa informat iva een n materia de seguridad.

S 20  20  No comer ni beber durante su utilización.   utilización.

S 41  41  En caso de incendio o explosión, no respire los humos.  humos. 

S 62  62  No provocar el vómito: consultar inmediatamente al médico y mostrarle el envase y la etiqueta.   etiqueta.

S 21  21  No fumar durante su

S 42  42  Durante las fumigaciones /

S 63  63  En caso de ingestión por

utilización.   utilización.

pulverizaciones, use equipo respiratorio adecuado. (Denominación(es) adecuada(s) adecuada( s) a especificar por el fabricante).   fabricante).

inhalación, apartar al accidentado de la zona contaminada y mantenerlo en reposo.   reposo. S 64  64  En caso de ingestión por inhalación, lavar la boca con agua (sólo si el accidentado está consciente).   consciente).

S10, S11, S31, S34 , S44 , S54 , S55 y S58 : son frases obsoletas.  

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PRACTICA Nº 1. 1.   TECNICAS EXPERIMENTALES EN EL LABORATORIO 1.  MARCO TEÓRICO: Los procesos en Ingeniería Biotecnologica requieren el uso intensivo de diferentes técnicas de laboratorio, las cuales incluyen el uso de material de vidrio, equipos y por supuesto destreza en la manipulación de estos instrumentos. Por lo tanto se hace necesario un reconocimiento de los principales equipos y material de vidrio, para así continuar con los diferentes experimentos con una base más sólida. En la práctica se procederá al reconocimiento del equipo de vidrio más común en el laboratorio, tal como los tubos de ensayo, beakers, fiolas o matraces aforados (volumetric flasks), buretas, pipetas, probetas, balones de fondo redondo (round bottom flasks), y otros, ya que existe una gran variedad de equipo de vidrio con aplicaciones aplicacion es especia especiales. les. El equipo de laboratorio es amplio y variado y una sola clase sería muy corta para explicar y presentar los materiales de vidrio existentes. Esto se irá haciendo de manera paulatina, tanto en este curso, como en los cursos que se llevan mas adelante. Se debe de tener en cuenta, que algunos experimentos requieren de material especial diseñado especialmente para las condiciones del experimento. Esto puede ser factible si se cuenta con un Laboratorio o Taller de Soplado de Vidrio. Esto es altamente ventajoso, pues en estos talleres, no sólo se repara el material quebrado, sino que es posible ordenar equipo de vidrio especialmente acondicionado para las necesidades propias de determinado experimento. A continuación se muestra muestra el material de vidrio más más común en el laboratorio, ta tall como: Fiolas (Volumetric flasks): 

Son recipientes de vidrio, de cuello largo y angosto, en el que tienen una marca o aforo, que señala un volumen relativamente exacto de medida, a una temperatura determinada, la cual está grabada (20ºC) Se emplea para preparar disoluciones de una determinada concentración. Buretas: 

Las buretas son tubos largos, cilíndricos de calibre uniforme en la porción graduada, cuyo extremo inferior se cierra con una llave de vidrio. LLas as buretas se emplean para medir distintos volúmenes de líquidos, con bastante exactitud. Su mayor aplicación está en las operaciones de titulación. Pipetas: 

Son instrumentos tubulares, terminados en punta, graduados o no. Se utilizan para medir y transferir líquidos. Las más comunes permiten medir de 1 a 10 mL. Propipeta: 

Se utiliza para evitar succionar con la boca líquidos venenosos, corrosivos o que emitan vapores. Se utiliza junto con una pipeta graduada.

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Probeta: 

Son tubos cilí cilíndricos ndricos de vidrio o de plástico, con una ampli ampliaa ba base. se. Se utilizan para medidas aproximadas de líquidos en las que no se necesite ninguna exactitud. Las probetas están graduadas en casi su extensión, con divisiones de 1 a 10 cm3. Para realizar una buena lectura del volume v olumen, n, hay que situar si tuar los ojos a la altura de la superficie libre del líquido. Vaso de precipitados o beaker:  

Es un vaso de vidrio con pico. Suele llevar marcada una escala graduada en mililitros, que permite medir distintos volúmenes, aunque no con gran precisión. Son resistentes resistentes al calor por ello se les utiliza para preparar preparar o calentar ssustancias ustancias y trasvasar líquidos. Las capacidades de los vasos de precipitados suelen variar entre los 25 y los 2.000 mililitros. Matraz o erlenmeyer: 

Son recipientes de vidrio, con forma cónica. Se emplea para calentar líqui líquidos dos cuyos vapores no deben estar en contacto con la fuente de calor. Se le utiliza en el análisis cuantitativo por la facilidad que ofrece para agitar la solución a titular sin peligro a que se derrame.

Embudos: 

Son recipientes cónicos que poseen un tubo de descarga es su parte inferior. Se emplean emp lean para efectuar filtraciones (separación de los sólidos insolubles del líquido lí quido con el cual es mezclados); mezclados para éste propósito se utiliza pap papel el filtro. También se utiliza para están el tán trasvase de un);líquido. Tubos de ensayo: 

Es un tubo delgado de vidrio, cerrado por un extremo. El tamaño del tubo se expresa por las dimensiones de su diámetro y altura, p.e 18 x 150 Se utiliza para contener o calentar pequeñas cantidades de sustancia; Hay tubos de ensayo de distintos tamaños, y para sostenerlos se utilizan las gradillas de madera, metal o plástico. Balones: 

Son recipientes de vidrio de forma esférica de ccuello uello largo y angosto. Sirven para contener líquidos que van a reaccionar o a ser calentados, cuyos vapores no deben estar en contacto con la fuente de calor. Algunos tienen una salida lateral y son apropiados para destilación. Embudo de separación:  También conocido pera de decantación, es un recipiente de vidrio periforme con una llave en su parte inferior para descargar líquidos. Se utiliza en el laboratorio en la separación de líquidos no miscibles, por diferencia de densidades. Baguetas: 

Son varillas de vidrio macizo fundido de sus extremos para evitar que rayen los vasos. Se utiliza para mezclar o agitar sustancias y para operaciones de filtración. filt ración. En la práctica se procederá a preparar una solución de suero fisiológico (NaCl, 0.9%) para adquirir destrezas y habilidades en el uso de los diferentes materiales y equipos de laboratorio.

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2.  OBJETIVOS: 2.1.  Conocer las pautas necesarias sobre seguridad en el laboratorio. 2.2.  Reconocer los principales materiales y equipos utilizados en el trabajo de laboratorio. 2.3.  Introducir el concepto de calidad de las medidas en experimentación. 2.4.  Adquirir destrezas destrezas y habilidades habilidades en el trabajo de laborator laboratorio. io. 3.  MATERIALES: Indicar los materiales utilizados: 3.1.  Reactivos o insumos:

Cloruro de sodio (NaCl) 3.2.  Material de vidrio: 3.3.  Aparatos y equipos: equipos:

4.  PROCEDIMIENTO DETALLADO: Preparación de la solución de suero fisiológico

Figura N 1: Preparación del suero fisiológico Fuente: Registro de la práctica °

5.  CONCLUSIONES: Importancia del suero fisiológico

6.  SUGERENCIAS: 7.  CUESTIONARIO: ¿Cómo se clasifican los productos químicos según su peligrosidad? Menciona algunas medidas de seguridad en caso de incendio ¿Qué debe contener un botiquín de primeros auxilios? ¿Con que material de vidrio se mide volúmenes con alta precisión? Menciona y describe brevemente la función de cinco equipos utilizados en un laboratorio de biotecnología. 15

 

U.C.S.M. P.P. Ing. Biotecnológica Prácticas de Introducción a la Ing. Biotecnológica   8.  BIBLIOGRAFIA: 9.  ANEXOS: Adjuntar una SDS (SAFETY DATA SHEET) de un producto químico.

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PRACTICA Nº 2 .   FILTRACIÓN Y MEDICIÓN DE pH 1.  MARCO TEÓRICO: Filtración: Consiste en la separación de partículas sólidas insolubles a partir de un fluido (líquido o gaseoso), mediante el paso del fluido a través de un medio filtrante sobre el cual, se deposita la torta de filtro.  filtro.  Elementos de la filtración: Prefiltrado: 

Es la suspensión sólido-líquido alimentada. Medio filtrante: 

Es la membrana porosa o pared separadora. El medio filtrante de cualquier filtro debe cumplir los siguientes requisitos:   Retener los sólidos a filtrar, dando lugar a un filtrado razonablemente claro   No obstruirse o cegarse   Ser químicamente resistente   Tener suficiente resistencia física para soportar las condiciones del proceso   Permitir que la torta formada se desprenda de una forma limpia y completa.   No ser en exceso caro. 

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Torta de filtro: 

Son las partículas partículas sólidas insolubles que se depositan sobre la superficie del papel filtrante. En la filtración de torta el líquido pasa a través de dos resistencias en serie: la de la torta y la del medio filtrante. La resistencia del medio filtrante normalmente sólo es importante durante las primeras etapas de la filtración en cambio, la resistencia de la torta es nula al principio y aumenta con el tiempo a medida que transcurre la filtración. Filtrado:   líquido que pasa a través del medio filtrante. Componente Coadyuvantes:  

Los coadyuvantes son sólidos porosos, inertes al prefiltrado que aumentan la porosidad de la torta permitiendo el paso del líquido con una velocidad razonable. Los coadyuvantes más utilizados son: tierra de diatomeas, perlita, celulosa de madera purificada, arena, piedra pómez, etc. Los coadyuvantes pueden agregarse a la suspensión antes de la filtración o mediante un recubrimiento previo, es decir depositando una capa del mismo sobre el medio filtrante antes de comenzar la operación. El coadyuvante de filtración se separa después de la torta de filtración d disolviendo isolviendo los sólidos o quemando el coadyuvante si los sólidos no tienen valor se desechan junto con el coadyuvante.

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Métodos de Filtración: Filtración por gravedad:  Es aquella donde el líquido atraviesa el medio filtrante por su propio peso quedando el sólido sobre el filtro. Para realizarla se emplean el embudo convencional de vidrio y el medio filtrante es un disco de papel especial que se dobla formando un cono (filtración simple) o se pliega en forma de abanico (filtración por pliegues) 

El papel filtro es dobla doblado do de tal manera que h haya aya elevaci elevaciones ones y d depresiones epresiones alternadas varias veces. La siguiente figura puede mostrar en detalle.  detalle. 

Finalmente el papel filtro debe de quedar como en (e) y es montado en el embudo.

Esta filtración es muy útil en algunos casos, pero la desventaja es que el proceso puede ser lento. Por lo tanto se procede a otro tipo de filtración al vacío o por succión. Filtración al vacío:  En la filtración al vacío, se logra el paso forzado del líquido a través del papel bajo

la acción del vacío que se realiza en el sistema. Por ello se logra una mayor rapidez y una mejor separación. El equipo de filtración al vacío consta del embudo Büchner y el matraz kitasato.

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U.C.S.M. P.P. Ing. Biotecnológica Prácticas de Introducción a la Ing. Biotecnológica   Matraz Kitasato

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Embudo Büchner

Se procede a armar el equipo como se muestra en la figura, se coloca un papel filtro al embudo Büchner, luego se conecta a una fuente de vacío (trompa de agua o water jet pump) y el equipo está listo para ser usado.

pH: La palabra pH es la abreviatura de " pondus Hydrogenium Hydrogenium". Esto significa literalmente el peso del hidrógeno. El pH es la escala de acidez o basicidad que determ determinada inada solución acuo acuosa sa tiene. El pH puede ser ácido, básico o neutro. La escala de pH va de 0, que es lo más ácido hasta 14 que es el pH más básico. Cuando se tiene un pH de 7.0, se dirá que estamos en condiciones neutras.  neutras.   Cuando una solución es neutra, el número de protones iguala al número de iones hidroxilo.   hidroxilo. Cuando el número de iones hidroxilo es mayor, la solución es básica y cuando el número de protones es mayor, la solución es ácida.  ácida.  En un sentido práctico, el pH está dado por la concentración de iones H + en una solución y esto está representado por la siguiente ecuación:  ecuación:  

pH = -log[H+] El pH no tiene unidades; se expresa simplemente por un número.  número.   El pH de una disolución es una medida de la concentración de iones hidrógeno. Una pequeña variación en el pH significa un importante cambio en la concentración de los iones hidrógeno. Por ejemplo, la concentración de iones hidrógeno en los  jugos gástricos gástricos (pH = 1) es casi un millón de veces mayor que la de dell agua pura (pH = 7).  7). 

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El valor de pH en muchos procesos biotecnológicos es muy importante pues así se puede controlar la extracción de numerosas sustancias, por lo tanto se hace necesario saber como medirlo, desde un punto de vista experimental.  experimental.   Métodos de medición del pH:   Cinta de pH: 

Este método no es muy preciso y no es apropiado para determinar valores de pH exactos.   exactos. La denominada cinta pH se introduce en una solución, y cambiará de color color.. Cad Cadaa color diferente indica un valor de pH diferente.  pHmetro o potenciómetro: potenciómetro: 

Es un instrumento que mide la diferencia de potencial entre dos electrodos: un electrodo de referencia (generalmente de plata/cloruro de plata) y un electrodo de vidrio que es sensible al ión hidrógeno. Por tanto tiene mayor precisión.  precisión.   2.  OBJETIVOS: 2.1.  Comprender los principios básicos de la filtración como operación unitaria de separación. 2.2.  Diferenciar los métodos de filtración por gravedad y al vacío. 2.3.  Explicar la importancia de la medición del pH en los procesos Biotecnológicos. 2.4.  Conocer y describir los métodos de medición del pH. 2.5.  Distinguir las propiedades de acidez y alcalinidad de sustancias de uso diario. 3.  MATERIALES: 3.1. Insumos:

Frutas, bebidas, insumos y otras sustancias de uso diario 3.2. Material de vidrio:

Bagueta. Beakers, 100 mL. Embudos de vidrio. Matraces, 100 mL y 250 mL. Probeta, 50 mL. 3.3. Otros

Cinta universal. Espátula. Gasa. Papel filtro. fil tro. Piceta. Pinzas. 3.4. Aparatos y equipos:

Balanza analítica. Equipo de filtración al vacío: embudo Büchner, matraz kitasato y bomba de vacío. Potenciómetro.

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4.  PROCEDIMIENTO: 4.1 Preparación de las muestras:

Preparar las diferentes muestras cuyo valor del pH se va determinar. 4.2 Corrida experimental: Filtración:

Preparar los componentes de la filtración por gravedad. Armar el equipo de filtración al vacío. Proceder a filtrar 50 mL de una muestra a través de ambos sistemas de filtración. En todos los sistemas considerar la primera gota del filtrado como tiempo cero. Medición del pH:

Medir el pH de cada muestra, utilizando la cinta de pH y el pHmetro o potenciómetro. Previamente antes de utilizar el potenciómetro, éste debe ser calibrado, luego debe enjuagarse el electrodo con agua destilada, para finalmente secar éste con un poco de papel suave.

Figura N 2: pHmetro o potenciómetro Fuente: Registro de la práctica °

5.  PROCEDIMIENTO DETALLADO: 6.  RESULTADOS Y DISCUSIÓN: Reportar el pH encontrado de cada una de las muestras Evaluar el tiempo de filtración (min) en los sistemas de filtración: por gravedad y al vacío.

7.  CALCULOS: Utilizando la ecuación que define el pH, calcular la concentración de hidrogeniones de las muestras, cuyo valor de pH fue medido a través del potenciómetro.

8.  CONCLUSIONES: 9.  SUGERENCIAS:

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10.CUESTIONARIO: ¿Qué significa presión al vacío?   Describe algunas aplicaciones de los coadyuvantes de la filtración en la industria.   Para filtrar en caliente ¿Qué método de filtración elegiría? ¿Por qué? ¿Qué otros métodos existen para medir el pH de una determinada solución?   ¿Cuál es la relación entre la concentración de hidrogeniones y el valor de pH? ¿Cuál es la importancia de la medición de pH en los procesos biotecnológicos?

11.  BIBLIOGRAFÍA: 12.  ANEXOS:

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PRACTICA Nº 3. 3. LA LEVADURA COMO ESPONJANTE DE LA MASA PANARIA 1.  MARCO TEÓRICO: En contraposición a las tortas, cuya masa se prepara sin fermentación microbiana y que se hornean directamente, ya desde tiempos prehistóricos se elaboraban también panes con “masa ácida”.

Las masas ácidas son cultivos mixtos de bacterias acidolácticas, del tipo Lactobacillus  y levaduras tolerantes al ácido, que se han formado por enriquecimiento y selección de la microflora que crece de manera espontánea en los cereales y que se mantienen de proceso en proceso de panificación sobre masa fresca. La mayoría de levaduras presentes en la masa ácida son cepas de Saccharomyces cerevisiae, especialmente adaptadas al proceso común con bacterias lácticas, asimismo cepas de Candida krusei y Pichia saitoi . Las levaduras fermentan los azúcares existentes en la harina o los azúcares libres aportados como glucosa, fructosa, sacarosa y maltosa, formados por acción de las amilasas del grano de cereal a partir del almidón de la harina. El principal producto de la fermentación es el dióxido de carbono (CO 2), cuyas burbujas gaseosas hinchan la masa y son responsables de la porosidad y ligereza de la masa panaria, además, la expansión y estiramiento de ésta se debe a las propiedades extensibles y elásticas de la proteína gluten. Los productos colaterales de la masa fermentada como alcohol, acido acético, acetoína y diacetilo, son los que confieren el aroma y el sabor al pan. Al final del proceso fermentativo, la masa esponjada se calienta en el horno, concluyendo la fermentación y dando lugar a un producto final que está libre de microorganismos vivos, el alcohol formado en la fermentación se evapora, y en la masa cocinada permanecen solo los espacios huecos en forma de panales de las burbujas de CO2. La Ingeniería Biotecnológica y las técnicas de Ingeniería genética buscan perfeccionar la calidad de las levaduras para incrementar su actividad y mejorar el sabor y la textura del producto. Aplicando las técnicas de la ingeniería genética se ha logrado obtener Saccharomyces cerevisiae con propiedades fermentativas mas adecuadas. 2.  OBJETIVOS: 2.1.  Explicar el proceso de fermentación por Saccharomyces cerevisiae  en la obtención de masa panaria. 2.2.  Evaluar el grado de esponjamiento de la masa panaria por Saccharomyces cerevisiae. 2.3.  Identificar los factores que determinan el aumento de volumen de la masa panaria. 2.4.  Explicar la importancia de la fermentación fermentación en los proceso procesoss biotec biotecnológ nológicos. icos. 2.5.  Enfatizar en el proceso ensanza-aprendizaje valores de puntualidad, responsabilidad, cooperación y perseverancia. 23

 

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3.  MATERIALES: 3.1. Material biológico: biológico:

Levadura, Saccharomyces cerevisiae.  3.2. Insumos:

Glucosa. Harina de trigo. 3.3. Material de vidrio:

Baguetas. Beakers, 400 mL. Pipetas, 5 y 10 mL. Probetas, 100 mL. Matraz, 250 mL. 3.4. Aparatos y equipos:

Balanza analítica. Estufa. 4.  PROCEDIMIENTO: Rotular cuatro beakers del 1 al 4. Preparar la suspensión de levadura. Según la Tabla Nº 1, prepar preparar ar los siguientes sistemas: Sistemas Harina (g) Glucosa (g) Agua potable (mL) Levadura (mL)

Vaso 1 25 3 22.5 7.5

Vaso 2 25 3 15 15

Vaso 3 25 3 30

Vaso 4 25 30

Mezclar la masa con la l a bagueta. Rotular cuatro probetas del 1 al al 4. Añadir la masa a las probetas probetas correspond correspondientes ientes y colocarla c olocarlass a 30ºC en la es estufa tufa.. Leer y anotar la altura de la masa en cada probeta (cm) al principio y a intervalos de 15 min., durante 60 min. Este valor constituye el grado de esponjamiento de la masa

°

Figura N 3: Preparación los sistemas Fuente: Registro de de la práctica 24

 

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5.  PROCEDIMIENTO DETALLADO: 6.  RESULTADOS Y DISCUSIÓN: Reportar el grado de esponjamiento de la masa panaria (cm) en cada sistema.

7.  CONCLUSIONES: 8.  SUGERENCIAS: 9.  CUESTIONARIO: ¿A que se refiere el Poder fermentativo de la levadura? ¿Qué tipo de levaduras se utilizan generalmente en panadería? En el campo de la Ing. Biotecnológica, ¿En que otros propósitos se utilizan las levaduras? En otras partes del mundo, ¿Qué microorganismos se utilizan en la elaboración de masa panaria?

10.  BIBLIOGRAFÍA: 11.  ANEXOS:

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PRACTICA Nº 4 .   OBTENCIÓN DE ETANOL POR SACCHAROMYCES CEREVISIAE INMOVILIZADA EN AGAR 1.  MARCO TEÓRICO: El usoBiotecnológica de biocatalizadores para llevar a cabo biotransformaciones área de es la Ing. en continua expansión. Un aspecto clave es delunproceso extender el uso de los mismos en un sistema continuo dando como resultado una disminución de los costos del proceso y otras ventajas como una mayor pureza del producto y mayor productividad. Para lograr este objetivo los biocatalizadores se inmovilizan, según la European Federation of Biotechnology   (1983) define a los biocatalizadores inmovilizados como células, organelos u enzimas (o combinación de ellos) confinados o localizados en cierta región definida del espacio, con retención de su actividad catalítica, que pueden ser usados de modo repetido y continuo, y que además permite obtener el producto final deseado exento de sustancias biológicas y células, excluyendo algunas etapas de purificación. En algunos casos, los biocatalizadores se encuentran unidos a materiales de soporte insolubles (carriers) y en otros casos se encuentran confinados por atrapamiento Las levaduras del género Saccharomyces cerevisiae han sido utilizadas tradicionalmente en la industria de la producción de etanol, con el propósito de incrementar los niveles productivos, uno de los procedimientos biotecnológicos más útiles es inmovilizar las levaduras en diferentes soportes como agar, alginato de calcio, carragenatos, colágeno, almidón, etc., obteniéndose pellets, que permiten la difusión de los sustratos (glucosa) y productos (etanol y dióxido de carbono). Por tanto las instalaciones piloto producen durante meses continuamente etanol a partir de glucosa con la ayuda de células inmovilizadas. El objetivo es incrementar la producción de etanol, simultáneamente con el mantenimiento del nivel proteico mediante la utilización de las técnicas de inmovilización. 2.  OBJETIVOS: 2.1.  Comprender los principios básicos de la inmovilización de células. 2.2.  Explicar la inmov i nmovilización ilización de Saccharomyces cerevisiae en soporte de agar. 2.3.  Explicar el proceso de obtención de etanol a partir de materia prima fermentable y levaduras inmovilizadas en agar. 2.4.  Evaluar por refractometría el grado alcohólico del producto de la fermentación. 2.5.  Enfatizar en el proceso enseñanza-aprendizaje valores de puntualidad, responsabilidad, cooperación y perseverancia. 3.  MATERIALES: 3.1. Material biológico: biológico:

Levadura liofilizada, Saccharomyces cerevisiae. 26

 

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3.2. Materia prima fermentable:

Mosto de uvas. 3.3. Insumos:

Aceite. Agar-agar. 3.4. Material de vidrio:

Baguetas. Balones de 250 mL. Beakers de 250, 400 y 600 mL. Matraces de 250 mL. Probetas de 50 y 100 mL. Pipetas Pasteur. 3.5. Otros:

Agitador magnético. Espátula. Gasa. Jeringa hipodérmica (20 mL) Morteros. Papel toalla. 3.6. Equipos:

Balanza analítica. Baño termostático. Hotplate. Licuadora. Refractómetro. 4.  PROCEDIMIENTO: 4.1. Acondicionamiento de materiales:

Solubilizar la levadura liofilizada en agua destilada. Solubilizar En un balón disolver el agar en agua destilada, con calentamiento y agitación constante. Calibrar el Baño María a 50ºC, para mantener el agar licuado. Colocar en una probeta de 100 mL, 50 mL de aceite vegetal. 4.2. Inmovilización de la enzima:

Mezclar 50 mL de la suspensión de levaduras y 50 mL de agar-agar licuado. Homogenizar. Tomar en una jeringa hipodérmica 20 mL de de la m mezcla ezcla y dejar caer gota a gota en la probeta que contiene el aceite. Repetir el paso anterior hasta agotar la mezcla. Decantar los pellets y lavarlos tres veces con agua destilada con movimientos rotatorios suaves. Secar los pellets en papel toalla.

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4.3. Obtención de la materia prima fermentable:

Obtener por prensado mosto de uva. Filtrar con una gasa el jugo obtenido. Tomar una alícuota, considerando la muestra a tiempo cero y leer los grados Brix o porcentaje de azúcar en el refractómetro. 4.4. Obtención del etanol:

En un beaker, colocar los pellets y el mosto de uva. Agitar la mezcla en un hot plate. Tomar alícuotas y leer los grados Brix en el refractómetro, cada día durante una semana.

Figura N 4: Mosto de uva con levaduras inmovilizadas en agar Fuente: Registro de la práctica °

5.  PROCEDIMIENTO DETALLADO: 6.  RESULTADOS Y DISCUSIÓN: Reportar la variación en grados Brix o el porcentaje de azúcar de la materia fermentable a través del tiempo. Reportar el grado alcohólico del producto fermentado.  

7.  CONCLUSIONES: 8.  SUGERENCIAS: 9.  CUESTIONARIO: ¿Por qué es importante la inmovilización de células?   ¿Qué otros método método se utiliza para inmovilizar inmovilizar células?   ¿Cuál es el fundamento de la inmovilización de levaduras en agar?   ¿En qué consiste la fermentación alcohólica?   ¿Cuál es el fundamento del refractómetro?

10.  BIBLIOGRAFÍA: 11.  ANEXOS:

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PRACTICA Nº 5 .   HIDROLISIS ENZIMÁTICA DE LA SACAROSA 1.  MARCO TEÓRICO: El consumo de azúcar en el mundo aumenta cada vez más, aunque la remolacha azucarera y la caña de azúcar constituyen la fuente de materia prima mas utilizada para la industria de la sacarosa, hoy en día se buscan otras alternativas para su obtención obtención u otros azúcares con mayor efecto edulcorante como la fructosa, que está cobrando inus inusitado itado iinterés. nterés. La hidrólisis (inversión) de la sacarosa, sea de manera completa o parcial a glucosa y fructosa, provee jarabes dulces que son mas estables (hay menos probabilidad de cristalización) que jarabes puros de sacarosa. El más popular  “Jarabe Dorado” se produce produce por hidrólisis hidrólisis ácida en algunos algunos ingenios ingenios azucareros; azucareros;

sin embargo hay otros tipos de jarabe que son producidos usando invertasa de levadura (Saccharomyces cerevisiae), lo que constituye tecnología de enzimas. Aunque esta enzima tiene la particularidad en que sufre la inhibición del sustrato a altos niveles de sacarosa (> 20%, p/p), esto no significa su uso comercial La levadura contiene una variedad de enzimas tales como la zymasa y la Invertasa. La Invertasa cataliza la hidrólisis de sacarosa a glucosa y fructosa. 12 22 11

+ 2   

→   6 12 6   + 6 12 6  

Sacarosa

Glucosa

Fructosa

La sacarosa desvía la luz polarizada a la derecha, por eso se le denomina que es dextrorotatoria. La fructosa muestra una acción levorotatoria de mayor magnitud comparada con la glucosa que es dextrorotatoria. Por eso es que mientras se produce la hidrólisis de la sacarosa, la dextrorotación gradualmente cae a zero y la solución finalmente muestra una desviación a la izquierda. Por eso es que este tipo ti po de hidrólisis algunas veces se llama “inversión”, por eso es que la enzima

que cataliza la reacción se conoce como invertasa.

Tradicionalmente, la invertasa se produce “in situ” por un autolisado de las células Tradicionalmente, de levadura. El autolisado se añade al jarabe (70% sacarosa, p/p) y este se invierte, y además se añade xyleno a fin de evitar un crecimiento bacteriano. La inversión se completa en 48-72 horas a 50º C y pH 4.5. La enzima y el xyleno se remueven durante los subsiguientes procesos de refinación y evaporación. Los  jarabes parcialmente parcialmente invertidos invertidos se produ producen cen mezcland mezclando o los jarabe jarabess totalme totalmente nte invertidos junto con jarabes de sacarosa. A la fecha se emplean concentrados de invertasa que están disponibles comercialmente. Se utilizan otras enzimas que ayudan a la producción y refinación de sacarosa, pues ayudan a remover materiales que inhiben la cristalización o causan una elevada viscosidad. En algunas partes del mundo, el azúcar de caña contiene cantidades significativas de almidón y por eso las soluciones de sacarosa son bastante viscosas, retardando el proceso de filtración y haciendo que las soluciones sean bastante turbias turbias cuando la sacarosa se disuelve. Este problema se resuelve usando enzimas termoestables -amilasa (por ejemplo Termamyl) que son bastante compatibles con altas temperaturas y los diferentes valores de pH que prevalecen durante la evaporación al vacío en la etapa de producción de azúcar. 

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Alternativamente se obtiene fructosa a partir de la isomerización de la glucosa por la enzima intracelular glucosa isomerasa extraída de células bacterianas del genero Streptomyces . 2.  OBJETIVOS: 2.1.  Comprender los principios básicos de la hidrólisis ácida y enzimática de la sacarosa. 2.2.  Diferenciar los azúcares reductores de los no reductores. 2.3.  Explicar la importancia de la hidrólisis de la sacarosa en los procesos biotecnológicos. 2.4.  Enfatizar en el proceso enseñanza-aprendizaje valores de puntualidad, responsabilidad, cooperación y perseverancia. 3.  MATERIALES: 3.1. Material biológico: biológico:

Levadura liofilizada. 3.2. Insumos:

Sacarosa. 3.3. Reactivos:

Hidróxido de sodio, 10%. Reactivo de Fehling. Reactivo de Tollens. 3.4. Material de vidrio:

Bagueta. Fiolas, 50 mL. Pipetas, 1 y 10 mL. Probeta, 50 mL. Matraces, 100 mL. Tubos de ensayo. Beakers, 250 mL. 3.5. Otros:

Espátulas Gradilla para tubos. Morteros. Papel filtro. fil tro. Propipeta. Pinzas. 3.6. Aparatos: Balanza analítica. Baño termostático. Cocinilla eléctrica. Equipo de filtración al vacío: Embudo Büchner, matraz kitasato y bomba de vacío. 30

 

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4.  PROCEDIMIENTO: 4.1 Preparación de la solución de invertasa:

Pulverizar en un mortero 5 g de levadura, asegurándose que las células de levadura estén completamente lisadas, luego añadir agua destilada lentamente con un buen mezclado. Dejar reposar la mezcla por unos 10 minutos, agitando ocasionalmente. Filtrar por medio de un embudo Buchner al vacío hasta que se obtenga un filtrado razonablemente claro o traslúcido. Es importante notar que esta solución no contiene cantidades de zymasa. Si se desea obtener zymasa, se deben usar métodos más complejos. 4.2 Hidrólisis de la sacarosa: 

Preparar 50 mL de una solución acuosa de sacarosa al 10%. Etiquetar 3 matraces, A, B y C y colocar en ellos lo siguiente: 1.  2.  3. 

10 mL de solución de sacarosa y 1 mL de solución de invertasa obtenida anteriormente. 10 mL de solución de sacarosa y 1 mL de solución de invertasa a la que previamente ha sido calentada a ebullición por 2-3 minutos. 10 mL de solución de sacarosa, 1 mL de solución de invertasa, y 1 mL de solución de NaOH al 10%.

Mezclar bien las soluciones y colocar los matraces en un baño de agua cuya temperatura esté a 50ºC. Después de 10 minutos, transferir 3 ml de cada una de estas soluciones a tubos de ensayo previamente rotulados para la reacción de Fehling y de Tollens.

Figura N 5: Reacción de Fehling en la hidrólisis de la sacarosa Fuente: Registro de la práctica °

5.  PROCEDIMIENTO DETALLADO: 6.  RESULTADOS Y DISCUSIÓN: 7.  CONCLUSIONES: 8.  SUGERENCIAS:

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9.  CUESTIONARIO: ¿En qué se diferencia la sacarosa de la glucosa y de la fructosa? ¿Por qué es importante la obtención del jarabe de fructosa?   ¿Cuál es el fundamento de la reacción de Fehling? ¿Cuál es el fundamento de la reacción de Tollens? ¿Cómo diferenciar con reactivos químicos la sacarosa de glucosa y fructosa?

10.  BIBLIOGRAFÍA: 11.  ANEXOS:

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PRÁCTICA Nº 6 --    AISLAMIENTO DE LA CASEÍNA CASEÍNA DE LA LEC LECHE HE 1.  MARCO TEÓRICO: La leche es el alimento nutricionalmente mas completo presente en la naturaleza. Todas las clase de leche, sea humana o animal, contienen vitaminas (principalmente tiamina, riboflavina, ácido pantoténico, vitamina A, B 12  y D), minerales (calcio, potasio, fósforo y elementos traza u oligomentos), proteínas (principalmente caseína), carbohidratos (principalmente lactosa), y lípidos (grasa).  (grasa).   Las cantidades de estos nutrientes presentes en la leche varían grandemente de especie a especie. Se dice que la leche de vaca y la de cabra son esencialmente idénticas en cada aspecto. La leche humana contiene menos de la mitad de proteínas que la leche de vaca y cabra, pero 1.5 más veces lactosa. La leche de caballo es bastante baja en proteínas y grasas si se compara con otras mientras que otros herbívoros (reno) contienen elevada cantidad de proteínas, grasas y minerales, pero tienen un contenido bajo en carbohidratos. La composición promedio de la leche entera de vaca en 87.1% de agua, 3.4% de proteína, 3.9% de grasa, 4.9% de carbohidratos, y 0.7% de minerales. Los únicos nutrientes que no se encuentran en leche de manera apreciable son el hierro y la vitamina C.   La leche entera es una emulsión aceite en agua (oil in water, o/w) que contiene un 3.8% de grasa dispersada como glóbulos micronizados. La emulsión de leche está estabilizada por fosfolípidos y proteínas complejas que son absorbidos sobre las superficies de los glóbulos. Ya que la grasa en la leche está tan finamente dispersada es digerida de manera más fácil que cualquier otra grasa. Los glóbulos de grasa son mas livianos que el agua, por lo tanto, coalescen cuando cuando se les deja en reposo y se colocan en la superficie de la leche como crema. Las grasas en leche son principalmente triglicéridos, los que son ésteres de ácidos carboxílicos saturados e insaturados junto con glicerol, que es un trialcohol. Casi dos tercios de los ácidos grasos en leche son saturados y consisten principalmente de ácidos C12, C14 y C16.  Adicionalmente la leche también contiene pequeñas cantidades de colesterol, fosfolípidos y lecitinas. Los fosfolípidos ayudan a estabilizar la leche entera como emulsión mientras que el grupo fosfato ayuda a lograr la solubilidad parcial del agua en los de grasa. grasa similar.  de leche extracción conglóbulos éter de petróleo o unLasolvente similar.   puede ser removida por Hay tres clases de proteínas en leche: la caseína, la lactoalbúmina y las lactoglobulinas. Todas son proteínas globulares las que tienden a envolverse en unidades compactas, casi esferoidales y así son más fácilmente solubilizadas en agua como suspensiones coloidales antes que como proteínas fibrosas. Se les denominan proteínas completas ya que contienen todos los aminoácidos esenciales como para mantener la cantidad de sangre y tejido muscular, además contienen más aminoácidos que las proteínas vegetales.  vegetales.  La caseína es la principal proteína en la leche y es una fosfoproteína; esto quiere decir que los grupos fosfatos están unidos a los grupos hidroxilo de algunos aminoácidos en cadenas laterales. La caseína existe en la leche como caseinato de calcio. Es una mezcla de al menos tres proteínas similares las que difieren principalmente en su peso molecular y la cantidad de fósforo presente. La caseína alfa y beta tienen pesos moleculares que van en el rango de de 25000 y poseen 33

 

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de 4 a 5 grupos fosfato, respectivamente. Ambas son insolubles en agua. La caseína Kappa tiene un peso molecular de 8000 y posee 1 a 2 grupos fosfato por molécula. Es responsable por solubilizar las otras dos caseínas en agua debido a la formación de micelas.  micelas.  El caseinato de calcio tiene un punto isoeléctrico de 4.6. Por eso, es insoluble en soluciones con un pH menor a 4.6. El pH aproximado de la leche es de 6.6. Por eso, la caseína tiene una carga negativa a este pH y a este pH es solubilizada como una sal. Si se añade ácido a la leche, las cargas negativas en la superficie externa se neutralizan (por protonación del grupo fosfato) y la proteína neutra precipita y los iones calcio permanecen en solución.  solución.        −   + 2+   → í  + 2+  

Un ejemplo típico es cuando la leche se “avinagra”. El “avinagramiento” de la

leche es un proceso complejo que empieza con la acción de los microorganismos sobre el carbohidrato de la leche, la lactosa. Los microorganismos hidrolizan la lactosa en glucosa y galactosa. Una vez que la galactosa se ha formado, los lactobacilos, una cepa de bacteria presente en leche, convierte a la lactosa en ácido láctico, que es el responsable del sabor amargo. Ya que la producción de ácido láctico disminuye el pH de la leche, se observa que la leche se coagula o se  “corta” pues la caseína ha precipitado. precipitado.  Cuando las grasas y proteínas han sido removidas de la leche, los carbohidratos permanecen en el suero, ya que ellos son solubles en solución acuosa. En este experimento se aislará caseína a partir de leche de vaca, y se llevarán a cabo algunos exámenes adicionales. Como se ha explicado previamente, se deben hacer algunas operaciones bastante simples. La caseína es precipitada simplemente ajustando el pH de la leche y que sea lo suficientemente ácido como para que la l a proteína no sea solub s oluble. le. Sin embargo se debe de tener cuidado de no acidificar demasiado, pues de otro modo, la lactosa se hidrolizará. Las otras proteínas permanecerán solubles en agua en solución acídica pero también pueden ser precipitadas y aisladas simplemente calentado la solución acídica y filtrando. La caseína aislada es insoluble en agua, alcohol y éter pero se disuelve en soluciones alcalinas y algunas soluciones soluciones áci ácidas. das. La caseína aislada de leche es importante desde el punto de vista comercial e industrial ya que después de disolverse en soluciones alcalinas y ser secada y se convierte en sustancia puede ser usada de en algunos cubiertas de una papeles, comopegajosa materialque de apelmazamiento colores ypegamentos, pinturas y en papel para pared. Si las condiciones de aislamiento cumplen con normas sanitarias adecuadas, la caseína aislada es empleada en industria farmacéutica y elaboración de productos nutricionales. 2.  OBJETIVOS: 2.1.  Aislar la caseína a partir de la leche de origen animal. animal. 2.2.  Comparar y evaluar el rendimiento del producto a partir de diferentes tipos de leche de origen animal. 2.3.  Conocer la importancia importancia industrial de la caseína c aseína de la leche. 2.4.  Enfatizar en el proceso enseñanza-aprendizaje valores de puntualidad, responsabilidad, cooperación y perseverancia.

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3.  MATERIALES: 3.1. Insumos:

Leche evaporada Gloria light, leche evaporada Gloria Súper Light, leche en polvo descremada y leche entera de vaca. 3.2. Reactivos:

Ácido acético al 10 %. Etanol. Éter etílico. 3.3. Material de vidrio:

Baguetas. Beakers, 250 mL. Matraces, 150 mL. Pipetas, 5 y 10 mL. Probetas, 100 mL. 3.4. Otros:

Espátula. Micropipeta, 100-1000 µL. Papel Filtro. Piceta. Termómetro. Tijeras. 3.5. Aparatos y Equipos:

Balanza analítica. Cocinilla eléctrica. Equipo de filtración al vacío: Embudo Büchner, matraz kitasato y bomba de vacío. Potenciómetro. 4.  PROCEDIMIENTO: 4.1 Preparación de la materia prima: Leche en polvo descremada:   Pesar 6.25 g y disolver en 50 mL de agua

destilada tibia. Leche evaporada: Mezclar 25 mL de leche con 25 mL de agua destilada. Leche entera: Medir 50 mL de la muestra Determinar el pH de la materia prima utilizando la cinta universal o el  potenciómetro.  potenciómetr o. 4.2 Aislamiento de caseína:

Calentar la materia prima a 55ºC (no excederse) en una cocinilla eléctrica, chequear la temperatura con el termómetro. Luego con una micropipeta, 35

 

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añadir gota a gota una solución de ácido acético al 10%, agitando continuamente con una bagueta. Continuar la adición del ácido hasta que el líquido cambie de lechoso a incoloro y no se separe más caseína.  Registrar el volumen de acido acético al 10% adicionado. 4.3 Purificación de caseína:

Recolectar la caseína por succión o filtración al vacío a fin de remover tanta agua como sea posible. Presionar el sólido con una espátula a fin de drenar tanta agua sea posible. Colocar la caseína aislada en un beaker y añadir 30 mL de una mezcla etanol-éter etílico (1:1). Agitar suavemente la caseína en esta mezcla por unos minutos, decantar el éter y repetir esta operación unas dos veces más. Luego filtrar al vacío el producto. El éter se encarga de remover las pequeñas cantidades de grasa que hayan podido precipitar junto con la caseína. Colocar la caseína sobre papel filtro o papel toalla y trate de secar de la mejor manera. Dejar en reposo a la caseína por unos 10-15 minutos y proceder a secar su producto por unos días. Finalizado el tiempo de secado, registrar el peso de la caseína.

Figura N 6: Separación de la caseína de la leche por filtración al vacío. Fuente: Registro de la práctica °

5.  PROCEDIMIENTO DETALLADO: 6.  RESULTADOS Y DISCUSIÓN: Determinar el porcentaje de caseína aislada a partir de distintos tipos de leche de origen animal. Considerar la densidad de la leche igual a 1,03 g/mL.

7.  CONCLUSIONES: 8.  SUGERENCIAS: 9.  CUESTIONARIO: ¿Qué es una proteína y de que está compuesta?   Defina con sus propias palabras: Precipitación y decantación. Definir que es una emulsión ¿Cuál es la fórmula del ácido láctico? Señala algunas aplicaciones aplicaciones de la caseína en la industria. Señala algunas aplicaciones del suero de leche en la industria. Describa brevemente el procedimiento para la elaboración de queso.

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PRACTICA Nº 7 . EXTRACCIÓN E IDENTIFICACIÓN DEL CAROTENOIDE BIXINA A PARTIR DEL ACHIOTE (Bixa orellana). 1.  MARCO TEÓRICO: Los materiales vegetales son recursos invaluables diariamente, los cuales proveen un recurso interminable de materia primay aútiles las industrias farmacéutica, cosmética y de alimentos. Por tanto, los compuestos naturales con propiedades funcionales o tecnológicas, han cobrado gran importancia en diversas aplicaciones industriales. Es por ello, que se buscan métodos eficientes, económicos y favorables al ambiente para la extracción de estos compuestos. Además, se ha determinado que, en algunos casos, la extracción puede ser más económica que la síntesis química de los compuestos de interés, razón por la cual, una extracción que permita mayor productividad es definitivamente el interés de la industria. La producción de colorantes naturales a partir de vegetales está incrementándose día a día. Aunque los colorantes vegetales son muy conocidos desde hace mucho tiempo, hoy en día están cobrando inusitado interés. Muchos de los colorantes de alimentos se producen de manera sintética y hay una enorme variedad al respecto. Sin embargo, la lista de colorantes sintéticos se va acortando debido a que son vetados, principalmente debido a razones de toxicidad, pues son sospechosos de ser potenciales cancerígenos. Por lo tanto, la industria de alimentos y cosméticos trata de buscar fuentes más seguras y confiables, sobre todo respecto a su toxicidad. Es así como nuevamente se fija en los productos que se pueden obtener en la natura naturaleza. leza. Una buena fuente es la obtención de carotenoides los que se encuentran presentes en muchos vegetales. El β-caroteno es la sustancia representativa y hay una gran variedad de sustancias similares, denominadas carotenoides, que se pueden obtener de diversas fuentes.  fuentes.  CH3 CH3

 

CH3

 

CH3

H3C

CH3

CH3

CH3

 

CH3

 

CH3

β-caroteno

El β-caroteno es el pigme pigmento nto amarillo-naranja de la zanahoria zanahoria y es un isómero del

licopeno, que es el pigmento rojo del tomate. Licopeno es el carotenoide predominante en sangre y tejido prostático. H3C H3C

CH3

CH3

 

CH3

CH3 CH3

Licopeno 38

 

CH3

H3C

CH3

 

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Es también responsable por el color rojo de los flamencos. Los flamencos, sin licopeno en su dieta, serían blancos. El licopeno se encuentra también en sandía, papaya y guayaba de color rojizo, así como la toronja pero la de color rojo-naranja. El licopeno no se convierte en vitamina A como sí lo hace el β -caroteno y, como es sabido, la vitamina A es un poderoso antioxidante y por eso se le considera como un anticancerígeno. Los carotenoides son muy sensibles a la luz, por eso es que se deben de proteger de la luz intensa. Otra fuente de carotenoides no específicos específicos tal ta l como c omo la capsantina y la capsorub capsorubina, ina, que son los pigmentos predominantes del pimiento rojo.

H3C

CH3

CH3

 

O

CH3

CH3 OH

HO

CH3

CH3

 

CH3

H3C CH3

Capsantina (Capsanthin) H3C CH3

CH3

 

O

CH3

CH3 OH

HO H3C

CH3

O

 

CH3

H3C CH3

Capsorrubina (Capsorubin)

Otro ejemplo clásico de un carotenoide único es la crocetina, compuesto presente en el azafrán (saffron), que es el material indispensable para la coloración del arroz en el plato paella a la l a valenciana. La bixina, es otro ejemplo, que es el mayo mayorr pigmento de la bixa orellana o achiote (anatto). CH3

 

CH3 COOH

HOOC CH3

 

CH3

Crocentina (Crocentin) CH3

 

CH3

HOOC CH3

Bixina (Bixin)

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COOCH3

 

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Extracción Sólido−Líquido:

Consiste en la disolución de un componente o grupo de componentes que forman parte de un sólido, empleando un disolvente adecuado en el que es insoluble el resto del sólido. Para llevar a cabo el proceso es necesario. Contacto del disolvente con el sólido a tratar, para disolver el componente soluble. Separación de la disolución y el resto del sólido. La disolución separada se denomina extracto  y el resto de sólido se denomina inerte. Extracción a reflujo: 

Es un tipo de extracción directa que utiliza todo el disolvente en una sola operación de extracción. Extracción asistida por ultrasonido (EAU):  (EAU):  La extracción asistida por ultrasonido (EAU) permite extraer las sustancias de interés utilizando sonidos de alta frecuencia, con el fin de desprender el compuesto buscado. Las partículas sólidas y líquidas vibran y se aceleran ante la acción ultrasónica, como resultado el soluto pasa rápidamente de la fase sólida al solvente. El proceso de extracción es significativamente más eficiente utilizando el baño de ultrasonido, el cual es capaz de generar ondas ultrasónicas con la finalidad de provocar una microagitación muy energética y útil para la disolución rápida de los principios activos, ya que las ondas acústicas aumentan la interacción del solvente con las superficies del sólido por un fenómeno mecánico denominado cavitación. El mecanismo de extracción involucra dos fenómenos físicos: difusión a través de la pared celular c elular y el lavado de los l os conten contenidos idos celulares, una vez que las l as paredes se han lisado. li sado. El baño de ultrasonido requiere de un medio líquido y un gen generador erador de energ energía ía,, capaz de transmitir una corriente eléctrica a un sistema mecánico que la convertirá en energía acústica o vibraciones de alta intensidad generándose ondas de ultrasonido ultrasoni doy colapsan que generan decausando burbujas microscópic microscópicas, las cuales cuales ssee expanden contramillones las células la ruptura de suas, membrana. Esta técnica es la más económica, productiva y amigable con el medio ambiente, que los métodos tradicionales, además tiene los requerimientos instrumentales más bajos entre las últimas técnicas de extracción desarrolladas. 2.  OBJETIVOS: 2.1.  Aislar el pigmento carotenoide a partir del achiote ( Bixa orellana) 2.2.  Explicar los métodos de extracción a reflujo, por soxhlet y extracción asistida por ultrasonido (EAU) en la obtención del carotenoide bixina. 2.3.  Comparar y evaluar el rendimiento de los métodos de extracción. 2.4.  Identificar el pigmento por cromatografía en capa fina. 2.5.  Enfatizar en el proceso enseñanza-aprendizaje valores de puntualidad, responsabilidad, cooperación y perseverancia.

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3.  MATERIALES: 3.1. Material vegetal:

Semillas de achiote (Bixa orellana). 3.2. Reactivos:

Estandar de β-Caroteno sintético, 95%. Etanol. Cloroformo. Metanol. 3.3. Material de vidrio:

Cámara de separacion para Cromatografia de Capa Fina (TLC). Capilares. Matraces 250 mL. Pipetas, 5 y 10 mL. Probeta, 100 mL. 3.4. Otros:

Agitador magnético. Espátula. Papel filtro. fil tro. Picetas. Placas cromatográficas de silica gel. 3.5. Equipos:

Balanza analítica. Hotplate. Equipo de filtración al vacío. Equipo de reflujo. Baño de ultrasonido. 4.  PROCEDIMIENTO: 4.1 Extracción por reflujo:

Reflujar 50 g de semillas de achiote ( Bixa orellana) (no pulverizada) con 100 mL de etanol por unos 30 minutos. El tiempo de reflujo se cuenta a partir de que cae la primera gota de disolvente condensado. Desmontar el equipo y filtrar al vacío el extracto obtenido. 4.3 Extracción asistida por ultrasonido (EAU):

Pesar 50 g de semillas de achiote ( Bixa orellana) y colocarlas en un matraz de 250ml, agregar 100 mL de etanol. El matraz conteniendo la mezcla es llevado a la zona de cavitación del baño de ultrasonido por 30 min. Finalizado el tiempo, filtrar al vacío el extracto obtenido. Destilar el disolvente en un equipo de soxhlet o en el rotavapor, hasta obtener el extracto más concentrado.  concentrado. 

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La bixina pura son cristales en forma de agujas, color rojo intenso, cuya pureza puede ser evaluada usando una cromatografía en capa fina (Thin Layer Chromatography, TLC) sobre sílica gel usando cloroformo-metanol (94:6) como solvente eluyente.  eluyente. 

Figura N 7: Filtración del extracto de achiote Fuente: Registro de la práctica °

5.  PROCEDIMIENTO DETALLADO: 6.  RESULTADOS Y DISCUSIÓN: De los extractos obtenidos determinar su masa, una vez libre de disolvente, por el método gravimétrico. Calcular el factor de retención (Rf) de la bixina,  β  β-Caroteno -Caroteno y otros pigmentos encontrados por TLC. 

7.  CONCLUSIONES: 8.  SUGERENCIAS: 9.  CUESTIONARIO: Enumera tres procedimientos procedimientos en los cuales se utiliza el baño de ultrasonido. ultrasonido. Dibujar la estructura química de la bixina. Dibujar la estructura química de cinco carotenoides adicionales y mencionar su  procedencia.  procede ncia. Haga un comentario sobre las oportunidades comerciales de la producción de carotenoides por biotecnología.

10.  BIBLIOGRAFÍA: 11.  ANEXOS:

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PRACTICA Nº 8  _ CROMATOGRAFIA DE AMINOACIDOS 1.  MARCO TEORICO: La palabra cromatografía viene de dos vocablos: i) Croma, que significa color, y ii) grafos , que significa términoelfue introducido por Michael Tsweet, químico ruso, que sedibujo. puede Este considerar padre de la cromatografía. Sweet un en

1911 quería separar los diferentes pigmentos verdes presentes en extractos de hojas. Se sabía que podían existir varias formas de clorofila y su idea era separar tales pigmentos. Lo que hizo fue rellenar una columna (similar a una bureta) y la rellenó con tiza (CaCO3). Luego el extracto fue aplicado en la columna y la tiza selectivamente iba reteniendo los diferentes tipos de clorofila. De esta manera se pudo aislar e identificar los diferentes diferentes tipos de clorofila. Este fue el punto de part partida ida de la cromatografía cromatografía y es así como con el correr de los años se introdujeron nuevas técnicas y procedimientos hasta llegar hasta lo que hoy en día se conoce como HPLC, que viene de las siglas High Performance Liquid Chromatography , que significa Cromatografía de Alto Rendimiento o Eficacia. Después del trabajo de Tsweet, se llevaron a cabo numerosas mejoras y aplicaciones y es así como tanto a, Tiselius en Suecia, Synge y Martin en Inglaterra se les otorga el Premio Nóbel en Química en el año de 1948. La Cromatografía en capa Fina se le conoce en sus siglas en Ingles como Thin Layer Chromatography o simplemente TLC. Se puede apreciar que es una técnica muy antigua pero a pesar de todo muy vigente y precursora de numerosas técnicas avanzadas como la electroforesis, arma clave en Biología Molecular. 2.  OBJETIVOS: 2.1.  Comprender los principios básicos de la cromatografía como herramienta útil en la separación de compuestos. 2.2.  Explicar y distinguir los términos adsorción y elusión. 2.3.  Separar e identificar los aminoácidos presentes en una muestra. 2.4.  Enfatizar en el proceso enseñanza-aprendizaje valores de puntualidad, responsabilidad, cooperación y perseverancia. 3.  MATERIALES: 3.1. Reactivos:

Solución de aminoácidos 0.1 M. Solución de ninhidrina (al 2% en acetona). Etanol. Ácido acético. 3.2. Material de vidrio:

Beakers, 250 mL. Capilares. Pipetas, 1 y 10 mL. Placas petri.

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3.3. Otros:

Placas de TLC. 3.4. Equipos:

Cocinilla eléctrica.  

4. PROCEDIMIENTO: 1.  Obtener una placa de TLC. Evite tocar la superficie; manipule las placas por los bordes. Si toca la superficie, las huellas digitales se quedarán impregnadas y podrían interferir en el desarrollo de su cromatograma. Trace una línea más o menos a 0.5 cm del borde inferior. Marque o haga cruces a lo largo de esta placa pues en cada marca se sembrará un poco de muestra. 2.  Coloque o “siembre” la muestra de cada aminoácido en cada marca utilizando el capilar preparado previamente. No siembre poco, no sobre cargue la muestra, la experiencia le dirá cual es la cantidad adecuada. Esto es muy importante. Poca muestra no será detectada y una gran cantidad de muestra ofrecerá dificultades. 3.  Deje secar la placa y añada solvente a su cámara de desarrollo. Se puede utilizar un beaker de tamaño adecuado, 100 o 250 ml. Coloque su placa cromatográfica, que entre en contacto con el solvente y cubra el beaker con un poco de papel aluminio. 4.  Deje que el solvente de elusión viaje a través de la placa. Cuando el solvente esté por llegar a la parte superior (que falte mas o menos 0.5 cm) saque el cromatograma. 5.  Trazar una línea donde el solvente ha llegado y dejar que el solvente evapore. Puede calentar de manera suave o, mejor aún, utilice un secadora. 6.  Ahora es necesario visualizar las sustancias y se hace necesario aplicar el revelador. Añada el revelador de ninhidrina, déjelo secar y caliente en una cocina eléctrica. Los aminoácidos tomarán un color azul o púrpura. Marcar en el centro cada aminoácido. 7.  Calcular ecuación:el factor de retención ( Rf ) para cada aminoácido utilizando la siguiente      ℎ  =        

8.  Repita el experimento para la sustancia desconocida e identifique los aminoácidos desconocidos en la muestra.

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Figura N 8: Corrida cromatográfica Fuente: Registro de la práctica °

5.  PROCEDIMIENTO DETALLADO: 6.  RESULTADOS Y DISCUSIÓN: Registrar el valor de cada Rf para los aminoácidos utilizados en el experimento y de la sustancia desconocida.  desconocida. 

7.  SUGERENCIAS: 8.  CONCLUSIONES: 9.  CUESTIONARIO: ¿Cuál es el rol del adsorbente en la TLC?   ¿Qué otros adsorbentes existen? Nombrar al menos 4.  4.  ¿Qué papel juega el solvente en la elusión del cromatograma?   Mencionar otros solventes que se utilizan en la TLC y escribir su fórmula  fórmula   ¿Cuál es el propósito del revelador en la cromatografía en capa fina?   Buscar 6 reveladores adicionales e indicar cuál es su uso de cada uno de los reveladores.   reveladores. ¿Qué otros materiales o sustancias pueden ser detectados por TLC?  

10.  BIBLIOGRAFÍA: 11.  ANEXOS:

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PRACTICA Nº9 .    ACTIVIDAD PROTEOLÍTICA PROTEOLÍTICA DE EXTRACTOS EXTRACTOS ENZIMÁTICOS D DE E ORIGEN VEGETAL 1.  MARCO TEÓRICO: La capacidad única in de vitro las   enzimas para allevar a creciente cabo sus de transformaciones químicas específicas ha conducido un uso las mismas en procesos industriales y alimentarios, en la mejora del medio ambiente y en medicina, y su producción se denomina colectivamente biotecnología enzimática. Al igua i guall que muchas otras enzimas usadas, las proteasas toman un polí polímero mero largo y llo o descomponen en unidades más pequeñas. Las proteasas proteasas catalizan la hidrólisis de los enlaces peptídicos de las proteínas y sus productos de descomposición son los péptidos y los aminoácidos. Una proteasa puede ser funcional sobre una proteína en particular sólo si la proteína se encuentra en una forma específica. Las proteasas más utilizadas en la historia han sido las derivadas de plantas y animales. Las proteasas animales son la pancreatina, la tripsina y la quimotripsina. Las proteasas vegetales son la papaína, que se encuentra a gran concentración en el árbol de la papaya y en esta fruta, la bromelina en la piña y la ficina en los higos. Las proteasas se han utilizado tradicionalmente en la industria alimentaria como ablandadoras de carnes, horneado de masa panaria, industria cervecera y complemento alimenticio; en la industria farmacéutica, en formulaciones de ayuda digestiva, tratamiento de inflamaciones, disolución de coágulos de sangre, a su vez, investigaciones recientes les atribuyen actividad antitumoral, además participan principalmente en la industria del cuero, textil y en la elaboración de detergentes biológicos, Sin embargo, el número de proteasas vegetales que se han aislado y caracterizado es aún muy bajo y existen muchas fuentes naturales por explorar. Se han estudiado menos del 1 % de las especies vegetales conocidas, de ahí el marcado interés en la búsqueda de nuevas fuentes naturales de obtención de proteasas vegetales. Por tanto, es importante evaluar la actividad proteolítica de extractos enzimáticos de origen vegetal. 2.  OBJETIVOS: 2.1.  2.2.  2.3.  2.4. 

Evaluar la actividad proteolítica de extractos enzimáticos de origen vegetal. Investigar nuevas fuentes naturales de obtención de proteasas vegetales. Explicar la importancia de las l as enzimas en los l os procesos b biotecnológ iotecnológicos. icos. Enfatizar en el proceso enseñanza-aprendizaje valores de puntualidad, responsabilidad, cooperación y perseverancia.

3.  MATERIALES: 3.1. Material biológico: biológico:

Extracto de frutas con actividad proteolítica. 3.2. Insumos:

Detergente. Gelatina.

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3.4. Material de vidrio:

Bagueta. Beakers, 50, 250 y 1000 mL. Pipetas, 1 y 10 mL. Probeta, 50 mL. Tubos de ensayo. 3.5. Otros:

Espátulas. Gradilla para tubos. Hielo. Morteros. Propipeta. Picetas. 3.6. Aparatos: Balanza analítica. 4.  PROCEDIMIENTO: Rotular 3 tubos de ensayo con los números números del I al III. Colocar en el tubo I, 5 gotas de látex de las frutas con actividad proteolítica. Colocar en el tubo II, 5 gotas del extracto de las frutas con actividad proteolítica. Dejar vacío el tubo III. Preparar en un recipiente gelatina siguiendo las instrucciones del envase. Agregar a cada tubo aproximadamente 5 mL de la gelatina recién preparada, mezclar haciendo rotar los tubos, y colocar todos los tubos en un baño de hielo durante 10 minutos. Cuando el tubo III contenga una gelatina firme, observar los restantes tubos. Registrar y comparar los resultados.

Figura N 9: Obtención del extracto enzimático vegetal Fuente: Registro de la práctica °

5.  PROCEDIMIENTO DETALLADO: 47

 

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6.  RESULTADOS Y DISCUSIÓN: 7.  CONCLUSIONES: 8.  SUGERENCIAS: 9.  CUESTIONARIO: ¿Qué sonson laslos proteasas? proteas as? y ¿Cómo clasifican? ¿Cuáles parámetros idealessepara la actividad catalítica de las proteasas vegetales?’   Realiza un comentario sobre las aplicaciones aplicaciones de las proteasas proteasas en la Biotecnología. Biotecnología.

10.  BIBLIOGRAFÍA: 11.  ANEXOS:

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PRACTICA Nº 10 . EXTRACCIÓN DE PECTINA A PARTIR DE CÁSCARAS DE CÍTRICOS 1.  MARCO TEÓRICO: Debido a la legislación y a razones ambientales, la industria se ve cada vez más forzada a encontrar alternativas de uso de residuos materiales; esto se da por lo general en las industrias procesadoras desus alimentos. El valor agregado que se les confiere a los residuos de materias primas, genera utilidad o beneficio en la obtención de ganancias en las industrias que en cierto momento veían que el confinamiento les costaba más y provocaba severos problemas de contaminación. En las industrias procesadoras de alimentos los residuos vegetales contienen importantes cantidades de compuestos potencialmente interesantes. La recuperación de ellos es ahora una elegante vía para la reutilización de diversos grupos de subproductos y en la última década el interés en alternativas de uso ha aumentado drásticamente. En la Industria citrícola se generan residuos que constituyen básicamente la materia prima para la obtención de pectinas, substancias extensamente usadas en las industrias alimenticias y farmacéuticas, y que no se producen en cantidades necesarias a partir de un desperdicio insuficientemente industrializado: La cáscara de frutas. ¿Qué es la pectina? Es un heteropolisacárido altamente hidrofílico. La estructura básica la forman moléculas de ácido D-galacturónico unidas por enlaces glicosídicos β 1-4, que constituyen el ácido poligalacturónico, que existe parcialmente esterificado con metanol. Las pectinas son uno de los principales constituyentes de la pared celular de los vegetales, por su habilidad de absorber grandes cantidades de agua y su capacidad para balancear el equilibrio del agua dentro de dell sistema. Aplicaciones: En la industria alimentaria, como resultado se sus propiedades gelificantes y espesantes, la pectina ha tomado mucha importancia como una goma industrial, utilizándose en jaleas, mermeladas, gelatinas, conservas vegetales y en gran variedad de productos alimenticios. La pectina se emplea en la industria farmacéutica para modificar la viscosidad de sus productos, en la formación de complejos que regulan la acción de la insulina, de la epinefrina, de la estreptomicina y otros fármacos, es eficaz en las intoxicaciones con metales pesados y venenos. En la preparación de medios de cultivo bacteriológicos, se emplean varios tipos de pectinas, como medio de identificación de ciertos microorganismos y como sustituyente de agar. En la preparación de variedad de cosméticos. Debido a que las pectinas son compuestos utilizados en alimentos y la industria farmacéutica, es necesario utilizar en su producción, reactivos, disolventes y equipo que no dejen residuos tóxicos en el producto final. 49

 

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Métodos de extracción: Existen numerosos procesos patentados para obtener las pectinas, y en cada uno de ellos se obtienen productos de diferente calidad porque ésta, así como sus posibles aplicaciones, depende mucho del método de obtención. Sakai en 1989 propuso un proceso biotecnológico para obtener pectina utilizando microorganismos del género Bacillus, cuya actividad permite la liberación y recuperación las pectinas, obteniendo fácilmente una pectina de alto peso molecular con de un buen rendimiento. Graves en 1994 propuso un proceso ambientalmente amigable por intercambio iónico, que consiste en hacer reaccionar una suspensión acuosa de una fibra comestible con una solución de un metal alcalino térreo y luego separa la suspensión resultante en una fracción sólida rica en pectina y la fracción líquida con menor contenido de ésta. El material obtenido se hace pasar por una columna de intercambio iónico para cambiar los iones H + por los iones metálicos agregados previamente, y proceder a recuperar la pectina. Fishman en el 2000, obtuvo pectinas de muy buena calidad a partir de material vegetal aplicándoles presión y con calentamiento por microondas. Precipitación: La precipitación es una operación unitaria de separación que se produce cuando tenemos una sustancia en disolución que por algún factor externo, forma el precipitado, sustancia sólida que se forma en el interior de una disolución. Es un métod método o sencillo y direc directo to para purificar solutos. Métodos de precipitación: Obtención de un producto insoluble con un agente precipitante. Ej.: Adición de una sal de potasio o sodio a una solución de penicilina Precipitación por adición de un disolvente. Ej.: Precipitación de dextrano utilizando acetona o alcohol. Variando la temperatura, generalmente disminuyéndola. Ej.: Descenso de temperatura hace que disminuya la solubilidad. Precipitación por cambio de pH. Ej.: La solubilidad de las proteínas es menor a pH cercanos al punto isoeléctrico 2.  OBJETIVOS: 2.1.  Explicar el método de extracción de pectina a partir de cáscaras de cítricos. 2.2.  Comparar y evaluar el rendimiento de pectina a partir de diferentes tipos de materia prima. 2.3.  Explicar la importancia de la obtención de bioproductos en los procesos biotecnológicos 2.4.  Comprender la importancia del aprovechamiento de residuos de materias primas. 2.5.  Enfatizar en el proceso enseñanza-aprendizaje valores de puntualidad, responsabilidad, cooperación y perseverancia.

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3.  MATERIALES: 3.1. Material biológico: biológico:

Cáscaras de frutas cítricas.  3.2. Reactivos:

Ácido cítrico. acético. cít rico. Etanol absoluto. 3.3. Material de vidrio:

Baguetas. Beakers de 600 y 1000 mL. Matraces, 500 mL. Pipetas, 10 mL. Pipetas Pasteur. Probetas, 100 mL. Termómetro. 3.4. Otros:

Agitador magnético. Cuchillo. Gasa. Picetas. Propipetas. Tijeras. 3.5. Equipos: Balanza analítica. Hot plate. Potenciómetro. Refrigeradora. 4.  PROCEDIMIENTO: 4.1 Tratamiento de la materia prima:

Seleccionar cáscaras en buen estado, es decir sin partes en descomposición. Separar manualmente el endocarpio y mesocarpio. Obtener 250 gr. de cáscara. Lavar con agua corriente para eliminar iimpur mpurezas. ezas. Escurrir y decantar el agua de lavado. Cortar las cáscaras en pequeños trozos. Añadir agua destilada a una temperatura de 60ºC, agitando constantemente por 2 min. Repetir el lavado tres veces. Decantar el agua de desecho.

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4.2 Extracción de la pectina y separación del extracto:

Agregar a las cáscaras, agua acidulada a un pH igual a 1.5 en proporción 1:3. Calentar la solución durante 60 min. a una temperatura de 90ºC. Con ayuda de una gasa filtrar los extractos obtenidos en cada procedimiento.  4.3 Precipitación de las pectinas:

Al extracto filtrado agregar etanol absoluto frío. Dejar en reposo durante 10 min. Hasta obtener un precipitado. Decantar el etanol. Secar la muestra a temperatura ambiente y anotar su peso.

Figura N 10: Obtención de pectina de cáscaras de naranja Fuente: Registro de la práctica °

5.  PROCEDIMIENTO DETALLADO:  6.  RESULTADOS Y DISCUSIÓN: 7.  CONCLUSIONES: 8.  SUGERENCIAS: 9.  CUESTIONARIO: ¿Qué otros residuos se utilizan para producir pectinas? ¿Qué otros métodos se utilizan para precipitar la pectinas? ¿Qué otros residuos de materias primas pueden ser aprovechados?

10.  BIBLIOGRAFÍA: 11.  ANEXOS:

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PRACTICA Nº 11. 11.   CALIDAD MICROBIOLÓGICA DE LOS ALIMENTOS 1.  MARCO TEÓRICO: En todos los ambientes naturales habitan múltiples microorganismos de diversos tipos y actividad fisiológica. Para efectuar organismoPara particular es necesario separarlo de la población mixtaelenestudio la quede seun encuentra. tal fin se emplean técnicas de aislamiento que conduzcan a la obtención de un cultivo puro. Por tanto, es importante desarrollar procedimientos que permitan el aislamiento y selección de microorganismos de interés. A fin de tener éxito, los métodos de selección deben constituir una actividad interdisciplinaria que combine actividades de microbiología, química, bioquímica e ingeniería. El éxito de un programa de selección depende de la fuente utilizada para la obtención de los microorganismos y del método elegido para detectar la actividad deseada. De manera general los métodos de aislamiento incluyen: 1.  Separación física de los microorganismos mediante: Diluciones seriadas, siembra por vertido en placa y siembra por estría. 2.  Utilización de medios de cultivo, selectivos y diferenciales. 3.  Aprovechamiento de características particulares de los microorganismos, tales como la formación de esporas, el metabolismo anaerobio y/ o facultativo, la capacidad para utilizar sustratos poco comunes, etc. Para facilitar el proceso de aislamiento y obtener mejores resultados, frecuentemente se emplean combinaciones de las técnicas anteriores En la presente práctica se realizará la dilución de la muestra y su respectiva siembra por estría en diferentes medios de cultivo.  cultivo.   2.  OBJETIVOS: 2.1.  Aislar microorganismos en medios sólidos a partir de muestras de alimentos. 2.2.  Identificar los microorganismos en el cultivo microbiológico. 2.3. calidad microbiológica de los alimentos analizados. 2.4.   Evaluar Enfatizarla en el proceso enseñanza-aprendizaje valores de puntualidad, responsabilidad, cooperación y perseverancia. 3.  MATERIALES: 3.1. Medios de cultivo:

Agar Salmonella-Shigella (SS). Agar MacConkey (MC)  Agar Sabouraud.  Agar Manitol salado.  3.2. Reactivos:   sodio 2.5%  Etanol 70%.de Hipoclorito

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3.3. Material de vidrio:

Pipetas estériles. Tubos de ensayo estériles. 3.4. Otros:

Asa de cultivo Gradilla para tubos. Mechero. Plastic wrap. Propipetas. 3.5. Aparatos y equipos:

Cámara de flujo laminar. Estufa. Incubadora. 4.  PROCEDIMIENTO: 4.1. Preparación para el cultivo microbiológico:

Los materiales que se requieren estériles deben envolverse en papel craft antes de ser sometidos a la l a esterilización en la autoclave o por calor seco en una estufa a 150ºC durante 2 o 3 horas. La superficie de la mesa de trabajo, paredes y techo de la cámara de flujo laminar deben limpiarse con un paño humedecido con Hipoclorito de sodio al 2.5% y después con etanol al 70%. Encender la cámara de flujo laminar y colocar el mechero Bunsen, 15 minutos antes de iniciar el trabajo. Evitar la interrupción o inversión del flujo de aire. El operador debe llevar una bata de laboratorio limpia, además debe lavarse las manos y brazos con jabón carbólico y después con etanol al 70%. Introducir todos los materiales necesarios para el cultivo en la cámara de flujo laminar, previamente esterilizados con etanol al 70%. 4.2. Preparación de la muestra:

Recolectar las muestras en recipientes estériles o con hisopos estériles. Las muestras se identifican con abreviaturas para rotular las placas empleadas. En la cámara c ámara de flujo laminar y en condiciones asépt asépticas, icas, diluir la muest muestra ra -1 en razón a 10 . 4.3. Cultivo microbiológico:

Esterilizar al rojo vivo el asa de cultivo, enfriar, introduciendo en un extremo del agar. A partir del cultivo obtenido sembrar con un asa de cultivo por el método de la estría en los diferentes medios de cultivo. Evitar destapar completamente los medios de cultivo. Rotular las placas e incubar a 37 °C durante 24 a 48 horas. Observar y registrar los resultado resultados. s.

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Figura N 11: Siembra por el método de estría Fuente: Registro de la práctica °

5.  PROCEDIMIENTO DETALLADO: 6.  RESULTADOS Y DISCUSIÓN: 7.  CONCLUSIONES: 8.  SUGERENCIAS: 9.  CUESTIONARIO: ¿Qué es un medio de cultivo? Describir la composición de cada medio de cultivo utilizado Describir los métodos de aislamiento de los microorganismos ¿Qué tipo de microorganismos son aislados en cada medio de cultivo utilizado? Nombrar algunas aplicaciones prácticas de la microbiología en la biotecnología.

10.  BIBLIOGRAFÍA:  

11.

ANEXOS:

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PRACTICA Nº 12 .   EFECTO DE LOS EXTRACTOS DE PLANTAS BIOCIDAS 1.  MARCO TEÓRICO: El desarrollo de la agricultura sostenible en los últimos años ha planteado nuevos retos tecnológicos y la necesidad de disponer de técnicas sencillas y de bajo costo para poder manejar integralmente los sistemas de producción agrícola y de esta manera reducir los problemas de contaminación causados por el uso de los insumos sintéticos. La importancia que viene adquiriendo el estudio y uso de las plantas con propiedades biocidas en el Perú como alternativa ecológica para regular plagas y enfermedades en los cultivos es significativa. El encuentro del saber tradicional o campesino con los conocimientos modernos sobre los principios activos de estas plantas, han tenido un efecto sinérgico para identificar las potencialidades y la viabilidad de este recurso botánico dentro de la estrategia de control de los organismos que compiten por alimentos con el ser humano. Las plantas biocidas son aquellas que producen sustancias químicas naturales idóneas para contrarrestar, neutralizar y ejercer un control sobre cualquier microorganismo considerado nocivo para un cultivo. Los recursos botánicos con propiedades biocidas como una alternativa importante para prevenir y controlar las diversas plagas en los cultivos de importancia económica. En los último últimoss años el uso de una serie de preparados en base a eestas stas plantas por parte de los agricultores se ha incrementado. Existe ahora un mayor convencimiento por parte de los técnicos de su utilidad dentro de lo programas de manejo de plagas, existe también mayor interés de las empresas por obtener productos comerciales. La presencia en el mercado de productos comerciales que contienen los principios activos de algunas plantas representa una posibilidad para continuar en la identificación y validación con fines prácticos y comerciales de estas plantas. Es importante considerar que las especies de plantas con propiedades biocidas deben formar yparte de unidades yaproductivas para garantizar transformación comercialización, que muchas de las especiessuse producción, encuentran en forma natural y su aprovechamiento irracional puede poner en peligro la reproducción natural de la especie; por ello las plantas identificadas y validadas con fines biocidas deben ser multiplicadas y producidas dentro de los sistemas de producción. La existencia de más de 300 especies de plantas inventariadas en el Perú entre nativas e importadas es potencialmente útil para el desarrollo de la agricultura alternativa o ecológica. En el Cuadro N°1 podemos observar el abanico de posibilidades para que esta alternativa pueda ser desarrollada.

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Cuadro N°1: Potencial de plantas con propiedades biocidas reportadas en el Perú. Propiedad de la planta Insecticidas Insecticidas Insectici das de contacto Inhibidores Inhi bidores de la alimentación Reguladores del crecimiento de insectos Repelentes Atrayentes Acaricidas Garrapaticidas Nematicidas Moluscucidas Raticidas Fungicidas Herbicidas Fumigantes Total

N° de especies reportadas 117 12 46 11 72 10 09 13 24 02 03 38 02 01 360

Fuente: Arning y Velasquez. “Plantas con potencial biocida” 

Entre las especies de plantas con propiedades biocidas mas conocidas tenemos:  Allium sativum L.), cebolla L.), tabaco tabacum L.), ajo ( Allium ( Allium (cepa (Nicotiana rocoto (Capsicum pubescens ), eucalipto Eucalyptus globulus labill ), ), ortiga (Urtica dioica L.), ruda (Ruta graveolens L.), cedrón (Lippia citriodora), muña (Minthostachys mollis), tarwi (Lupinus mutabilis Sweet ), ), chamico (Datura stramonium), cola de caballo (Equisetum arvense L.), etc.

2.  OBJETIVOS: 2.1  Preparar extractos por maceración a partir de plantas con propiedades biocidas. 2.2  Preparar adherentes naturales que faciliten la aplicación del extracto biocida. 2.3  Evaluar el efecto de los extractos en cultivos de importancia económica afectados por plagas o enfermedades. 2.4  Enfatizar en el proceso enseñanza-aprendizaje valores de puntualidad, responsabilidad, cooperación y perseverancia. 3.  MATERIALES: 3.1. Material vegetal:

Plantas biocidas: Cactáceas: sábila ( Aloe vera vera) 3.2. Reactivos:

Etanol 96%.  3.3. Material de vidrio:

Baguetas. Beakers, 600 mL. Pipetas, mL.mL. Probetas,10100 57

 

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3.4. Otros:

Recipientes contenedores. Cuchillo. Tijeras. 3.5. Aparatos y equipos:

Balanza analítica. 4.  PROCEDIMIENTO: 4.1. Obtención de los extractos biocidas:

Para obtener el extracto biocida, seleccionar el material vegetal fresco y vigoroso, el cual será cortado en pequeñas rebanadas procurando que sean lo más delgadas posible, para luego pesar aproximadamente 25 g, dejando macerar en un volumen de etanol al 96% por una semana. Finalizado el tiempo de maceración separar el material vegetal del extracto biocida con ayuda de un tamiz. Registrar las características de los extractos obtenidos por maceración: color y olor. 4.2. Preparación del adherente:

Las pencas de sábila recolectadas serán lavadas con agua corriente, luego se procederá a eliminar las espinas y retirar la cutícula externa de la corteza, conservando sólo la médula. Para obtener el extracto acuoso, la médula será cortada en pequeñas rebanadas procurando que sean lo más delgadas posible, para luego dejar macerar por una semana, en un volumen de agua destilada equivalente a la cantidad del mucilago obtenido. Finalizado el tiempo de maceración separar el extracto viscoso de los residuos sólidos restantes, con ayuda de un tamiz. Registrar las características del adherente obtenido por maceración: color, olor y consistencia. consistencia. 4.3. Aplicación del producto con efectos biocidas:

Seleccionar plantasbiocida afectadas por con una el plaga u enfermedad. Aplicar el extracto filtrado adherente en igual proporción.

Figura N 12: Obtención del extracto biocida Fuente: Registro de la práctica °

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5.  PROCEDIMIENTO DETALLADO: 6.  RESULTADOS Y DISCUSIÓN: Evaluar el efecto de los extractos biocidas en plantas afectadas por una plaga u enfermedad.

7.  CONCLUSIONES: 8.  SUGERENCIAS: 9.  CUESTIONARIO: Menciona el efecto de diez plantas biocidas. Realiza un comentario comentario sobre el Bacillus thuringensis thuringensis como bioinsecticida.

10.  BIBLIOGRAFÍA: 11.  ANEXOS:

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PRACTICA Nº 13. 13.   DEPURACIÓN DEL AIRE CON MICROORGANISMOS FILTROS BIOLÓGICOS 1.  MARCO TEÓRICO: En la ciudad de Arequipa existen focos contaminantes de olores como resultado de la descomposición anaeróbica de la materia orgánica, afectando la salud pública y la calidad del Medio ambiente. Por ejemplo, los focos contaminantes se encuentran en: la Planta de Tratamiento de aguas residuales, Chilpina –Socabaya, terminal pesquero, zona del mercado de Productores, industria alimentaria “Rico Pollo”, Vía

de evitamiento-Pachacutec, industrias químicas y del cuero, establos, granjas, etc. La eliminación de estas sustancias nocivas productoras de olores es posible con procesos biotecnológicos, utilizando como operación unitaria la biofiltración. Actualmente, existen numerosas empresas dedicada al diseño, construcción y operación de sistemas de biofiltración a escala industrial. En Alemania y en los países bajos se encuentran más de 500 biofiltros instalados a nivel industrial y abarcan áreas que van desde 10 a 2000 m2, tratando volúmenes de contaminantes en el rango de 17 a 2500 m3 /min. La construcción de un biofiltro con materiales simples nos acerca a la realidad de cómo funciona un sistema de depuración de gases a gran escala, propiciando la observación para facilitar el proceso de comprensión del tratamiento biológico de gases contaminantes. Biofiltración:  Biofiltración:  La biofiltración es un sistema de tratamiento biológico de gases que utiliza la capacidad de los microorganismos (bacterias y hongos) de oxidar aeróbicamente compuestos orgánicos e inorgánicos volátiles peligrosos a compuestos inofensivos. Ej.: el ácido áci do sulfhídrico sulfhídrico (H2S) es transformado en CO2, SO4 y H2O. Cuadro Nº1: Microorganismos más comunes usados para el tratamiento biológico de gases. Bacterias  Actinomicetes  Actinomicetes Streptomyces Pseudomonas putida Pseudomonas fluorescens

Hongos Penicillium sp. Stemphylium sp. Scedosporium apiospermun

La biofiltración es una alternativa adecuada por ser una tecnología compatible con el medio ambiente en comparación a los procesos fisicoquímicos (dilución, enmascaramiento, oxidación térmica, etc.) Biofiltro: Es un reactor biológico empleado en la purificación de gases contaminados. Consta principalmente de: Lecho: Es un componente importante de un biofiltro debido a que es el hábitat

de la población microbiana. 60

 

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Biopelícula: Es la zona donde se produce el intercambio permanente de masa

entre fases líquida y gaseosa. Es allí donde los contaminantes gaseosos se difunden y son degradados por la actividad de las bacterias aeróbicas. Factores determinantes determinantes en la biofiltración: El agua en el lecho:  El agua sirve como medio para disolver los compuestos

químicos esenciales que constituyen la vida de los microorganismos y su crecimiento poblacional. Temperatura:  Los principales microorganismos activos en un biofiltro son las bacterias mesofílicas, que generalmente presentan mayor actividad en el rango de 5 a 50ºC y óptimamente a 37ºC. Los hongos se adaptan mejor a condiciones extremas.  pH: Lo recomendable es que en un biofiltro se presenten valores de pH de 6 a

8. Finalmente el pH de estos sistemas debe ser regulado, ya que numerosos procesos de oxidación generan productos ácidos, básicos o inhibitorios, como los compuestos clorados, azufrados y amonio entre otros. En general la capacidad amortiguadora se logra mediante la adición de Carbonato de calcio. 2.  OBJETIVOS: 2.1  Define la biofiltración como sistema de tratamiento biológico de gases contaminantes. 2.2  Explica la importancia de la biofiltración en la remoción de olores. 2.3  Identifica los factores determinantes en el proceso de biofiltración. 2.4  Construye un sistema de biofiltros para la degradación de aire de un establo artificial. 2.5  Inculcar en el proceso enseñanza-aprendizaje valores de puntualidad, responsabilidad, cooperación y perseverancia. 3.  MATERIALES: 3.1. Materia prima:

Estiércol fuerte y maloliente.  3.2. Sustratos:

Tierra de jardín. Compost.  Humus.  Piedra pómez.  3.3. Material para la construcción del biofiltro:

3 botellas de vidrio (frascos lavadores A3, A4 Y A5). 2 botellas de vidrio (A1 y A2). 3 pinzas de Mohr o llaves de paso. 2 m de manguera de goma. 3 tubos tipo Y. 3.4. Reactivos:

Fosfato ácido de potasio. 61

 

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Fosfato básico de potasio. Sulfato de amonio. Sulfato de fierro. Sulfato de magnesio. 3.5. Otros:

Silicona. Parafilm. 3.6. Aparatos:

Balanza analítica. Baño termostático. Bomba de acuario. Microscopio óptico compuesto. Potenciómetro. 4.  PROCEDIMIENTO: 1.  Preparar 1 L de medio de cultivo con la siguiente composición:  Sulfato de amonio Fosfato Fosfat o básico de potasio

2.0 g 3.0 g.

Fosfato Fosfat o de ácido de potasio 1.0 g. Sulfato magnesio 1.0 g. Sulfato de fierro 0.5 g. Disolver y enrasar con agua destilada hasta un volumen final de 1.0 L. 2.  Tomar 25 g. de cada tipo de sustrato y mezclar con 1 L de medio de cultivo, agitando energéticamente. Medir el pH de la suspensión. 3.  Distribuir la suspensión en los frascos lavadores A3, A4 y A5, hasta la mitad de su capacidad. 4.  Llenar los frascos lavadores A3, A4 y A5, con piedra pómez hasta 1/3 de su capacidad. 5.  Llenar el frasco A1 (Establo artificial) hasta la mitad de su capacidad con 10 g de estiércol previamente diluido en un volumen suficiente de ag\\]ua. 6.  Conectar los tubos de goma y sellar el frasco A1 con silicona. 7.  Llenar el frasco A2 con agua destilada hasta la mitad de su capacidad. 8.  Cerrar las pinzas de Mohr, números 1 y 3. 9.  Conectar la bomba y verificar que los frascos lavadores estén bien cerrados. 10. Abrir la pinza de Mohr número 1, lo justo como para permitir que del frasco lavador número 5 se escape un olor soportable. 11. Conseguir un flujo de aire moderado regulando las pinzas número 1 y 2. 12. Dejar trabajar el dispositivo de aireación durante 2 o 3 semanas.

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13. El control de la degradación se realizará comparando la salida de la pinza 3 con la salida del lavador A5.

Figura Nº 13:  13: Diseño de “Filtros biológicos para el aire”  

Figura N 14: Frascos lavadores Fuente: Registro de la práctica °

5.  PROCEDIMIENTO DETALLADO: 6.  RESULTADOS Y DISCUSIÓN: Evaluar y comparar la degradación de los gases en los biofiltros sometidos a temperatura ambiente y a 37ºC. Evaluar y comparar la degradación de los gases considerando los diferentes lechos o sustratos utilizados en cada biofiltro. Observar e identificar los microorganismos presentes en los frascos lavadores de cada biofiltro.

7.  CONCLUSIONES: 8.  SUGERENCIAS: 9.  CUESTIONARIO: ¿Cómo incrementar la eficacia y eficiencia de los biofiltros?   ¿Cómo transforman los microorganismos los olores o gases contaminantes en compuestos inofensivos?   63

 

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Investiga que otros sustratos permiten el crecimiento de microorganismos para el tratamiento biológico de gases.  Menciona cinco ventajas de la biofiltración en comparación a los tratamientos fisicoquímicos fisicoquími cos tradicionales. tradicionales.  En nuestro país ¿en qué sectores productivos es necesario realizar un tratamiento  previo a los gases u olores olores producidos?  producidos?   ¿Qué métodos se utilizan para analizar y cuantificar gases contamina contaminantes? ntes?

10.  BIBLIOGRAFÍA: 11.  ANEXOS:

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