Aspectos generales de los procesos de fermentación

Microbiología IndustrialM.Sc. Wendy Ruth Céspedes Rivera

Proceso de fermentación

Se lleva a cabo en un bioreactor o fermentador.

Acción de microorganismos

Sustratos del medio, se convierten en productos y biomasa.

Crecimiento

Formación de

producto

Fermentación

Efectores internos y externos

El comportamiento de un microorganismo en crecimiento es el resultado de la interacción que se produce entre el microorganismo y el medio ambiente en el reactor, y que en rigor es el resultado de los llamados efectores intra y extra celulares.

• Dotación genética del mØ.

• Mecanismos de regulación metabólica

Efectores

internos

• Físicos (T°,agitación, aireación)

• Químicos (componentes de los medios de cultivo)

Efectores

externos

Modificación de factores internos

Dotación genética Tratamiento físico o químico de mutación que al

alterar algún sector del genoma logran aumentar la producción de un metabolito aunque también pueden disminuirla o incluso suprimirla.

También se puede dotar a un microorganismo de una capacidad genética nueva cuando se efectúa la inserción de sectores del genoma de una especie en un microorganismo, haciéndose éste capaz de producir metabolitos que desde elpunto de vista genético de su especie no podría hacerlo. (mutagénicos , Ing. Genética)

Modificación de factores internos

Los mecanismos de regulación metabólica (expresión del gen), pueden ser modificados por el cambio de los factores externos es decir del medio ambiente.

Ej. Disminución de glucosa en el medio, menor produción de alcohol por S. cerevisiae.

Modificación de factores externos

TEMPERATURA.-Si el valor utilizado no es adecuado puede disminuir o aún impedir la formación de un metabolito determinado.

Factores externos.-Los componentes de los medios deben cumplir con todos los requerimientos nutricionales y además con los requerimiento sespecíficos de los MØ, que son indispensables para la formación de productos

Enzima inactiva del harina

Enzima activa por agua

Amilasa , almidón en glucosa

Levaduras, azucar en alcohol y CO2

Resultado sobre las células

Manipulación de reactores según factores externos.

Regulación de alimentación. - CINÉTICA DEL PROCESO

"batch" o discontinuos Todos los componentes son colocados desde un comienzo en el

medio de producción)

"batch alimentado" Cultivos fed – batch Los nutrientes críticos se añaden en baja cantidad al principio, pero

continúan añadiéndose en dosis pequeñas a lo largo de todo el crecimiento, de manera escalonada. Este sistema se usa a menudo para la síntesis de metabolitos secundarios, la síntesis de los cuales está sometida a represión por el catabolito, o bien cuando el inóculo es problemático. donde la alimentación de los componentes se realiza en forma controlada durante el proceso.

Reactor en continuo, Se alimenta medio completo a una determinada velocidad al mismo

tiempo que se deja salir con la misma velocidad medio fermentado, lo que permite tratar a la velocidad de crecimiento específico como variable independiente.

Esquema de un proceso industrial.

Propagación de los cultivos

Comienza generalmente en un tubo de ensayo que contiene un repique reciente del microorganismo o un tubo liofilizado o congelado donde se conserva la cepa de interés o de una colonia del microorganismo previamente seleccionada.

Fermentación

Preparación y esterilización de los medios que se lleva a cabo también en esta etapa (previamente a la inoculación).

Fermentación: con el material obtenido anteriormente, se siembra el tanque de inoculo que puede tener un volumen de 50, 500 ó 1000 1 según la escala industrial posterior. Del tanque de inoculo se pasa posteriormente al fermentador industrial.

Operaciones y proceso de separación y purifición de los productos.

Filtración, centrifugación, extracción, cromatografía.