UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPAS

CIENCIAS QUIMICAS

CAMPUS IV

ASIGNATURA: Optativa I Microbiología Industrial

Catedrático: QFB. EZEQUIEL DIAZ HERNANDEZ

ARTICULO DE INVESTIGACION

“Microbiología de la producción de bebidas alcohólicas”

SEMESTRE: 6 GRUPO: A

INTEGRANTES DE EQUIPO

ZAMIRA ZALAZAR VIDAL NATALIA DE JESUS ZENTENO ZENTENO EDÉN JOSÉ OLIVERA LÁSCARES

TAPACHULA CHIAPAS; A 14 DE NOVIEMBRE DE 2012

Microbiologia de la produccion de bebidas alcoholicas

La fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico realizado por las levaduras y algunas clases de bacterias. Estos microorganismos transforman el azúcar en alcohol etílico y dióxido de carbono

Sustratos

Las bebidas alcohólicas se producen a partir de diferentes sustratos, dependiendo de la región geográfica.

Las materias primas de partida pueden ser azúcares simples, como los presentes en el jugo de uva (para el vino) o de alto peso molecular, como el almidón de los granos de cebada (para la cerveza).

Existen dos tipos de bebidas alcohólicas:

Aquellas que se obtienen directamente por fermentación de los diferentes sustratos y las destiladas, producidas por destilación del producto de la fermentación

Sustratos Bebidas

Cebada y otros cereales Cerveza

Arroz Sake

Jugo de manzana Sidra

Jugo de uva Vino

Cebada Whisky escocés*

Malta, trigo, centeno, avena Whisky irlandés*

Maíz Whisky americano bourbon)*

Caña de azúcar Ron*

Grano o papa, aromatizado con semillas de alcaravea Aquavit*

Grano o papa, sin saborizantes Vodka*

Jugo del cactus agave tequilana Tequila*

Uvas blancas de cognac, francia Coñac*

Frutas variadas Brandy*

Jugo de cerezas Kirsch*

Proceso:

La glucosa se degrada en un ácido piruvico. Este ácido piruvico se convierte luego en co2 y etanol. Los seres humanos han aprovechado este proceso para hacer pan, cerveza, y vino.

en estos tres productos se emplea el mismo microorganismo que es: la levadura común o lo saccharomyces cerevisae.

La levadura:

Hongos microscópicos, unicelulares, la mayoría se multiplican por gemación y algunas por escisión.

Se han centrado en las levaduras pertenecientes al género saccharomyces, que son las responsables de la fermentación alcohólica.

Anteriormente se creía que sólo ellas participaban en el proceso de producción de alcohol, sin embargo, las diferentes levaduras no-saccharomyces, especialmente durante la fase inicial de la fermentación, pueden influir en las propiedades organolépticas de las bebidas alcohólicas

Este proceso es el que se utiliza principalmente para la elaboración de los distintos tipos de cervezas y para el proceso de elaboración de los distintos vinos

El tipo de fermentación alcohólica de la cerveza es en donde la acción de la cimasa segregada por la levadura convierte los azúcares simples, como la glucosa y la fructosa, en alcohol etílico y dióxido de carbono.

En detalle, la diastasa, la cimasa, la invertasa y el almidón se descomponen en azúcares complejos, luego en azúcares simples y finalmente en alcohol.

Las levaduras del vino pertenecen a varios géneros, cada uno dividido en especies.

Las especies más extendidas son saccharomyces ellipsoideus, kloeckera apiculata y hanseniaspora uvarum, las cuales representan por sí solas el 90% de las levaduras utilizadas para la fermentación del vino.

Fermentación alcohólica

La fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico que además de generar etanol desprende grandes cantidades de dióxido de carbono (co2) además de energía para el metabolismo de las bacterias anaeróbicas y levaduras.

Es un proceso biológico es fermentación en plena ausencia de aire (oxígeno - o2),

Tiene como finalidad proporcionar energía anaeróbica a los microorganismos unicelulares y en ausencia de oxígeno, para ello disocian las moléculas de glucosa y obtienen la energía necesaria para sobrevivir, produciendo el alcohol y co2 como desechos consecuencia de la fermentación.

Subproductos de la fermentación

Acetaldehído

El etanal o acetaldehído es un compuesto orgánico de fórmula ch3cho.

Es un líquido volátil, incoloro y con un olor característico ligeramente afrutado. Es un metabolito hepático del etanol y principal factor para la aparición de la resaca alcohólica y el rubor facial.

Es 20 veces más tóxico que el alcohol y un posible carcinógeno.

Etanol

El compuesto químico etanol, conocido como alcohol etílico, es un alcohol que se presenta en condiciones normales de presión y temperatura como un líquido incoloro e inflamable con un punto de ebullición de 78 °c.

Mezclable con agua en cualquier proporción; a la concentración de 95% en peso se forma una mezcla azeotrópica.

Su fórmula química es ch3-ch2-oh (c2h6o), principal producto de las bebidas alcohólicas como el vino (alrededor de un 13%), la cerveza (5%) o licores (hasta un 50%).

Piruvato deshidrogenasa

La enzima piruvato deshidrogenasa (acetil transferidora) o pdh cataliza la reacción de descarboxilación oxidativa del piruvato utilizando como cofactor la tiamina difosfato.

Alcohol deshidrogenasa

ACETALDEHIDO

ETANOL

CO2

PIRUVATO DESCARBOXILASA

ETANOL DESHIDROGENASA

La alcohol deshidrogenasa (adh)  es una enzima con un peso molecular de 80 kda. Las alcohol deshidrogenasas son un grupo de siete enzimas que están frecuentemente presentes en muchos organismos y facilitan la interconversión entre alcoholes y aldehídos o cetonas con la reducción de nad+ a nadh.

La reacción catalizada es:

Alcohol + NAD+    aldehído o cetona + NADH

Como cofactores en la reacción es posible la utilización de zinc o hierro dependiendo del tipo de alcohol deshidrogenasa.

Cinética de la fermentación

A pesar de parecer una transformación simple, la secuencia de transformaciones para degradar la glucosa es un proceso muy complejo, pues la levadura utiliza la glucosa y nutrientes adicionales para reproducirse al mismo tiempo.

Para evaluar esta transformación, se usa el rendimiento biomasa/producto y el rendimiento producto/ substrato.

El rendimiento teórico estequiométrico para la transformación de glucosa en etanol es de 0.511 g de etanol y 0.489 g de co2 por 1 g de glucosa.

Este valor fue cuantificado por gay lussac. En la realidad es difícil lograr este rendimiento, porque la levadura utiliza la glucosa para la producción de otros metabolitos.

Levaduras y la fermentación alcohólica

Levaduras de inicio de fermentación

Se trata generalmente de levaduras apiculadas, es decir con forma de limón, que tienen un bajo poder fermentativo (hasta 4-5 %vol.).

Podemos citar kloeckera apiculata como la levadura de este tipo más común en la mayoría de las vinificaciones.

Levaduras de poder fermentativo medio-alto

Una vez que se han superado los 4-5 %vol. De alcohol, otras especies de levaduras dominan el proceso como es el caso de saccharomyces cerevisiae, saccharomyces pastorianus, y otras.

Levaduras de elevado poder fermentativo

Al alcanzar los 10-11%vol de alcohol, hay otras especies de levaduras que comienzan a ejercer su predominio debido a que gozan de un elevadopoder fermentativo como son saccharomyces oviformis, saccharomyces bayanus, y otros saccharomyces ellipsoideus, entre otras. 

Bacterias que participan

Los microorganismos responsables de la fermentación son de tres tipos: bacterias, mohos y levaduras. Cada uno de estos microorganismos posee una característica propia sobre la fermentación que son capaces de provocar. En algunos casos son capaces de proporcionar un sabor característico al producto final (como en el caso de los vinos o cervezas). A veces estos microorganismos no actúan solos, sino que cooperan entre sí para la obtención del proceso global de fermentación.

Algunas cepas de bacterias tienen eficiencias de fermentación altas sin necesidad de fijación, incluso a relativas velocidades de movilidad, tal y como puede ser el caso de zymomonas mobilis

Fermentación malo - lactina

Es el proceso por el cual el ácido málico (presente en la pulpa de muchas frutas) se transforma químicamente en ácido láctico; por medio de bacterias de origen láctico existentes de forma natural en el entorno, o en el interior de la fruta misma.

El principal efecto de la fermentación

Malo láctica en la elaboración de vinos es la reducción de la acidez. Con un ph de 3.5, en los vinos con mucha acidez, la fermentación maloláctica es deseable. Este proceso, si se controla, puede aumentar la calidad del vino.

La conversión maloláctica se produce en otras bebidas fermentadas basadas en la fruta (siempre que posea cantidades razonables de a. Málico) tales como la sidra (manzanas).

Ejemplo de algunas frutas que contienen

Manzanas verdes La uva

La misión del ácido en estas frutas es la de proteger o defenderse del consumo de los depredadores de fruta. La fermentación maloláctica la realizan bacterias al contrario que la fermentación alcohólica que la realizan levaduras.

Las bacterias que lanzan este proceso maloláctico pertenecen al género leuconostoc, siendo las más populares en ciertos procesos (como la vinicultura).

La fermentación se produce gracias a las necesidades metabólicas de las bacterias que empelan el ácido málico en la generación de atp. En el proceso requieren de nutrientes específicos, tales como la vitamina b, las purinas, piridinas, así como diversos aminoácidos.

Una de las características más notables de estas bacterias lactobacillales es un orden de bacterias gram-positivas producen acido lactico. Son incapases de sintetizar moléculas del grupo hemo y es por esta razón por la que se inhiben en presencia de oxígeno.

El efecto final de la fermentación es elevar el ph del entorno, haciendo que sea más alcalino: el ácido láctico es más débil que el málico.

La reacción libera al ambiente cantidades de co2 en forma de gas.

Fermentación maloláctica en el vino

La mayoría de los vinos tintos elaborados en el mundo han pasado por esta fermentación, bien sea de forma natural o artificial. La fermentación ml del vino es deseable en los vinos procedentes de regiones frías (son más ácidos), mientras que se evita en los vinos de regiones más cálidas (mayor ph).se ha pensado beneficioso para los vinos tintos, pero de igual forma en la actualidad se empieza a pensar lo mismo para los vinos blancos.

Los vinos ácidos poseen un carácter y potencia necesaria para soportar largos periodos de guarda y añejamiento en la barrica, con el fin de dar características especiales de notas lácteas (leche, queso, yogur, crema, mantequilla) así como de transformar la textura de cuerpo y densidad en el paladar. El ácido láctico está presente en estos ingredientes lácteos y forma parte esencial de los sabores ácidos de estos alimentos.