PROYECTO caña de azúcar

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS ESCUELA DE BIOQUIMICA Y FARMACIA PROYECTO DE MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL  TEMA:

AISLAMIENTO, SELECCIÓN Y CARACTERIZACION CARACTERIZACION DE CEPAS SACHAROMYCCES CEREVISIAE TERMOTOLERANTES Y RESISTENTES A ELEVADAS CONCENTRACIONES CONCENTRACIONES DE ALCOHOL PARA LA PRODUCCION DE AGUARDIENTE

1. TEMA: AISLAMIENTO, SELECCIÓN Y CARACTERIZACION DE CEPAS SACHAROMYCCES CEREVISIAE TERMOTOLERANTES Y RESISTENTES A ELEVADAS CONCENTRACIONES DE ALCOHOL PARA LA PRODUCCION DE AGUARDIENTE

2. OB OBJE JETI TIVO VOS: S: 2.1. OBJETIVO GENERAL: •

Aislar, seleccionar y caracterizar cepas termotolerantes y resistentes a altas concentraciones de alcohol de Saccharomyces cerevisiae para el mejoramiento de la producción de aguardientes, teniendo como materia prima melaza de caña de azúcar y residuos de la etapa de fermentación de caña de azúcar.

2.2. OBEJTIVOS ESPECIFICOS: •

•

•

Obtener melaza de caña de azúcar mediante la preparación, extracción del jugo, clarificación, evaporación, cristalización y centrifugación Aislar las cepas de Saccharomyces cerevisiae fermentadoras y de melaza de caña de azúcar en agar malta. Seleccionar las cepas de Saccharomyces cerevisiae termotolerantes y resistentes a etanol del cultivo aislado de melaza de caña

El mecanismo mecanismo de respuesta respuesta celular al estrés estrés por temperatura temperatura y por etanol es esencialmente similar y consiste en cambios en la composición lipídica de las las me memb mbra rana nass y en sínt síntes esis is tran transi sito tori ria a de prot proteí eína nas. s. Entr Entre e las las estrategias para mejorar la tolerancia térmica se encuentran la selección de cepa ce pass, adap adapttac ació ión n de ce cepa pass me med diant iante e inc incubac ubació ión n a temp temper era atura turass crecientes. Las cepas nativas dan un rendimiento de 0.39 g de etanol por cada gramo de azúcares a 35°C pero a 40°C (cepas termotolerantes) se obtiene0.41g de etanol por cada gramo de azúcares, mejorando así su rendimiento y a la par dando una disminución de tiempo de fermentación.

4. JUST JUSTIF IFIC ICAC ACIO ION N De acuerdo al reporte de consumo de bebidas alcoholicas Overview 2008, elaborado elaborado por Ipsa Group, Group, el 76% de los compradores compradores prefieren prefieren consumir consumir agua agua ardiente ardiente sobre sobre otro tipo de bebidas bebidas,, Quito Quito es la ciudad ciudad donde donde se reali rea liza za el ma mayo yorr númer número o de adqu adquis isic icio iones nes de este este prod produc ucto to,, ya que que el estudio determina que el 56,9% de los capitalino consume este tipo de bebidas frente al 43,1% de los guayaquileños. En ec ecua uado dorr el uso uso de me mela laza za co como mo sust sustra rato to para para la prod produc ucci ción ón de saccharomyces cerevisiae es utilizado para la obtención de aguardiente, existe alrededor de 78 000 hectáreas cultivadas de caña destinadas a la

Las melazas, mieles finales o melazas “blackstrap”, suelen ser definidas, por muchos autores como los residuos de la cristalización final del azúcar, de los cuales no se puede obtener más azúcar por los medios físicos. La melaza es una mezcla compleja que contiene sacarosa, azúcar invertido, sale saless y otro otross co comp mpue uest stos os solu solubl bles es en álca álcali li que que norm normal alme ment nte e está están n presentes en el jugo de la caña localizado, así como los formados durante el proc proces eso o de ma manu nufa fact ctur ura a del del azúc azúcar ar.. Adem Además ás de la saca sacaro rosa sa,, gluc glucos osa, a, fruct fructos osa a y rafin rafinos osa a los cual cuales es son son ferme ferment ntab ables les,, las las me mela laza zass tamb también ién contienen sustancias reductoras no fermentables. Estos compuestos no fermentables reductores del cobre, con principalmente caramelos libres de nitrógeno producidos por el calentamiento requerido por el proceso y las melaniodinas melaniodinas que si contienen nitrógeno nitrógeno derivadas a partir de productos de condensación de azúcar y aminocompuestos.

5.2.1 COMPOSICIÓN QUÍMICA (%) DE LA MELAZA DE LA CAÑA DE AZÚCAR COMPONENTES

COMPONENTES MAYORES

CONSTITUYENTES Materia seca Proteínas sacarosa Azúcares reductores Sustancias disueltas (azúcares diferentes)

CONTENIDO (p/p) 78% 3% 60-63% 3-5% 4-8%

5.3.1 SACCHAROMYCES CEREVISIAE Es la especie de levaduras utilizada por excelencia para la obtención de etan etanol ol a nivel nivel indu indust stri rial al debi debido do a que que es un micr microo oorg rgan anis ismo mo de fácil fácil manipulación y recuperación, no es exigente en cuanto a su cultivo, no pres presen enta ta alto alto co cost sto, o, tole tolera ra alta altass co conc ncen entr trac acio ione ness de etan etanol ol,, en la ferment fermentaci ación ón produc produce e bajos bajos niveles niveles de subpro subproduc ductos tos,, es osmoto osmotolera lerante nte,, capaz de utilizar altas concentraciones de azucares. Las levaduras, son organismos eucarióticos unicelulares, por lo tanto sus estructuras se encuentran formadas por pared celular, núcleo diferenciado y organelos con ribosomas y mitocondrias. Saccharomyces Cerevisiae es una levadura cuya colonia es de color crema o blanco, apariencia húmeda y brillante, de bordes irregulares. La temperatura óptima de crecimiento es de 25 a 300C. Puede producir ascosporas cuando hay requerimientos nutricionales adecuados

6. MARCO MARCO METO METODOL DOLOGI OGICO: CO: 6.1 PROCESO DE OBTENCIÓN DE MELAZA DE CAÑA DE AZÚCAR

6.2 AISLAMIENTO, SELECCIÓN Y PRESERVACIÓN PRESERVACIÓN DE CEPAS DE SACCHAROMYCES CEREVISIAE 6.2.1 AISLAMIENTO FASE DE ENRIQUECIMIENTO 1. Inocular Inocular alícuotas alícuotas de de 1 ml de crema crema de levadura levadura en un erlenmeye erlenmeyerr de 150 ml contenidas en 50 ml de caldo de mata reforzado 2. Incubar Incubar a 45°C con agitación agitación (120rpm) (120rpm) durante durante 15 a 20 horas horas hasta hasta que la turbidez indique evidencia de crecimiento celular 3. Tomar muestra muestrass de los matrac matraces es con resultado resultadoss de crecimiento crecimiento -5 positivo y realizar diluciones seriadas hasta 10 con suero fisiológico (9 g/L de NaCl)

6.2.2 FASE DE SELECCION 1. A partir de los los cultivos cultivos diluidos diluidos efectuar efectuar siembras siembras por estriado estriado sobre sobre

Crema de levaduras Incubación en caldo malta reforzado a 45°C de 15 a 20 horas

SI Diluciones

Siembra en

Incubación a 35°C por 48 horas

Colonias

Crecimie nto

NO

Las cepas de saccharomyces cerevisiae aisladas e identificadas no son tolerantes a estrés de la producción (T=40°C, altas concentraciones de etanol)

7.1 HIPOTESIS ALTERNATIVA Las cepas de saccharomyces cerevisiae aisladas e identificadas son tolerantes a estrés de la producción (T=40°C, altas concentraciones de etanol)

8. FACT FACTIB IBIL ILID IDAD AD

Medios y Reactivos

Cantidad de Referencia mL

Agar Maltosa Caldo Maltosa Suero Fisiológico

Cantid ad Ncesa ria

983 1000 1000

g 3 8 3 7 9

Precio

mL

500 g

Cantidad a utilizar

450

62

0.70

50

47

0.27

50

12

0.06