CURVA DE SÍNTESIS DEL PRODUCTO.docx

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CURVA DE SÍNTESIS DEL PRODUCTO (ÁCIDO LÁCTICO).

I. INTRODUCCIÓN

El ácido láctico fue descubierto en 1780 por el químico sueco

Scheele, quien lo aisló de leche agria, fue reconocido como

producto de fermentación por Blonodeaur en 187 ! tan solo en

1881, "ittlelon inicia la fermentación a escala industrial# Es un

compuesto mu! $ersátil utili%ado en la industria química,

farmac&utica, de alimentos ! de plásticos

E'isten dos isómeros ópticos, el ( )*+, láctico ! el " )+ láctico !

una forma rac&mica constituida por fracciones equimolares delas formas ( )*+ ! " )+# - diferencia del isómero ( )*+, la

con.guración " )+ es metaboli%ada por el organismo humano#

-mbas formas isom&ricas del ácido láctico pueden ser

polimeri%adas ! se pueden producir polímeros con diferentes

propiedades dependiendo de la composición#

II. OBJETIVOS

Estudiar la cur$a de crecimiento de bacterias lácticas !

al mismo tiempo construir la cur$a de síntesis de ácido

láctico#

/omparar los resultados de una cepa con fecha de

$encimiento $encida con una de fecha no $encida#

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III. MARCO TEÓRICO

III.1. DEFINICIÓN

:roducto intermedio del metabolismo, principalmente del

ciclo de los carbohidratos ! deri$a principalmente de las

c&lulas musculares# Este producto orgánico, ocurre

naturalmente en el organismo de un ser humano# -demás

de ser un producto secundario del e;ercicio, tambi&n es un

combustible para ello# Se encuentra en los m<sculos, la

sangre, ! $arios órganos#

III.2. FERMENTACIÓN LÁCTICA

- partir del a%<car de la leche )lactosa+con el

Bacillus lactis acid

- partir de almidón, a%<car de u$a )glucosa+ o

a%<car de ca=a)sacarosa+ utili%ando el Bacillus

(elbr>c?i

"a obtención de ácido láctico con en%imas o

microorganismos $i$os pueden producir isómeros

de'trógiros o le$ógiros, dependiendo de la en%ima

in$olucrada en el proceso#

III.3. PRODUCCIÓN INDUSTRIAL

El ácido láctico puede ser obtenido por $ía química o

biotecnológica# "a producción química, esta basada en la

reacción de acetaldehído con ácido cianhídrico )@/3+ para

dar lactonitrilo, el cual puede ser hidroli%ado a ácido

lácticoA otro tipo de reacción se basa en la reacción a alta

presión de acetaldehído con monó'ido de carbono ! agua

en presencia de ácido sulf<rico como catali%ador# "asíntesis química tiene la des$enta;a que el ácido láctico

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producido es una me%cla de ( ! " ácido láctico

óptimamente inacti$o, por lo cual el C0D del ácido láctico

producido en el mundo es elaborado por $ía

biotecnológica#

"a producción biotecnológica está basada en la

fermentación de sustratos ricos en carbohidratos por

bacterias u hongos ! tiene la $enta;a de formar

enantiómeros ( )*+ o " )+, óptimamente acti$os# "a

producción biotecnológica depende del tipo de

microorganismo utili%ado, la inmo$ili%ación o recirculación

del microorganismo, el p@, la temperatura, la fuente decarbono, la fuente de nitrógeno, el modo de fermentación

empleado ! la formación de subproductos#

"as bacterias que pueden utili%arse para la producción

de ácido láctico son cocos ! bacilos 4ram positi$os,

anaerobios facultati$os, no esporulados, inmó$iles !

catalasa negati$o, pertenecientes a los g&neros

"actobacillus, /arnobacterium, "euconostc,

2etragenococus, etc#

"as bacterias del ácido láctico )"-B+ tienen

requerimientos nutricionales comple;os debido a su

limitada habilidad para sinteti%ar aminoácidos ! $itamina

B# "a ma!oría de "-B producen <nicamente una forma

isom&rica de ácido láctico# -corde con los productos.nales de la fermentación de los hidratos de carbono las

"-B se di$iden en homofermentati$as !

heterofermentati$as# En el metabolismo

homofermentati$o, se produce predominantemente ácido

láctico ! las bacterias usan la he'osa# -lgunas de las

bacterias que tienen este metabolismo son delbrue?ii,

hel$eticus, etc# "a estequiometría clásica de lafermentación homoláctica es la siguiente

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C6H12O6 + 2 ADP + 2 P !!!!!!" 2CH3!CHOH!COOH + 2

ATP

En la fermentación heteroláctica ha! formación de

'ilulosa* fosfato por el sistema de la glucosa*F fosfatodeshidrogenada# "a estequimetría heteroláctica a partir

de glucosa es la siguiente

C6H12O6 + 2 ADP + 2 P!!!!!!!" CH3!CHOH!COOH +

CH3CH2OH+CO2+ 2ATP

En la producción biotecnológica de ácido láctico con

bacterias o con hongos, se utili%an como sustratos,

sacarosa pro$eniente de la ca=a de a%<car ! de la

remolacha a%ucarera, pero debido a que el a%<car puro es

de alto coste se han $enido in$estigando otros sustratos

)desechos agrícolas+ para disminuir los costes de

producción# Sin embargo la producción de ácido láctico de

estas fuentes reno$ables requiere de los siguientes pasos

1+ @idrólisis del sustrato hasta a%<cares fermentables#

9+ Germentación de a%<cares a ácido láctico#

+ Separación de biomasa ! partículas sólidas del medio

de fermentación#

+ :uri.cación del ácido láctico obtenido#

III.#. RECUPERACIÓN $ PURIFICACIÓN

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"a separación, puri.cación ! preconcentración del ácido

láctico obtenido de los medios de fermentación es difícil

debido a la alta a.nidad del ácido por el agua ! a su ba;a

$olatilidad# En la ma!oría de los procesos, el ácido láctico

es recuperado ba;o la forma de lactato de calcio, ! los

tratamientos posteriores $an a depender de la pure%a

deseada e inclu!en tratamiento con carbón acti$o,

puri.cación con resinas de intercambio iónico, e'tracción

con sol$entes o esteri.cación con metanol seguido por

destilación e hidrólisis#

Sin embargo, con el .n de limpiar los residuosgenerados en el proceso, se han desarrollado otros

m&todos de recuperación ! puri.cación que inclu!en

clari.cación de medios de fermentación por

micro.ltración con Hu;o cru%ado, tratamientos con

resinas, entre otras#

/omparado con t&cnicas de adsorción, precipitación o

.ltración por membranas, el m&todo de e'tracción por

sol$entes con componentes organofosforados, aminas

terciarias o amonios cuaternarios, es más selecti$o !

fa$orece la e.cacia del proceso ! la pure%a del producto

obtenido#

En cuanto a la electrodiálisis, es un proceso que ha sido

dise=ado para separar, puri.car ! concentrar sales deácidos de medios de fermentación# El m&todo permite

separar el ácido a medida que se produce, eliminando la

necesidad de agregar agentes neutrali%antes# "a

concentración de ácido en el medio de culti$o por este

sistema permanece en ni$eles mu! ba;os, por lo cual se

ha e$aluado una modi.cación al mismo que emplea la

electodiálisis periódica acoplada a un sistema de controlde p@, lo que hace que se aumente la concentración de

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F

lactato en el medio ! se disminu!an los tiempos de

fermentación# /on este m&todo de fermentación se

aumenta la producti$idad 1, $eces respecto a la

electrodiálisis con$encional#

III.%. USOS

El ácido láctico ! sus deri$ados como sales ! &steres son

ampliamente utili%ados en la industria alimenticia,

química, farmac&uticas, del plástico, te'til, la agricultura,

alimentación animal entre otros#

En la industria alimenticia se usa como acidulante !conser$ante# "as industrias químicas lo utili%an como

solubili%ador ! como agente controlador de p@# En la

producción de pinturas ! resinas, puede ser utili%ado

como sol$ente biodegradable# En la industria de plásticos

es utili%ado como precursor del ácido poliláctico ):"-+, un

polímero biodegradable con interesantes usos en la

industria ! la medicinaA se considera &sta la principalaplicación del ácido ! la causa por la cual a aumentado

considerablemente su demanda#

IV. MATERIALES $ M&TODOS

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/epas de lactobacillus,

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:ipetas de 10, , 9 ,1 ml01 $aso de precipitadode 1 lt est&ril

2ubos de ensa!o:lacas petri

Equipo de acide%

titulable

Equipo deincubación



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-gar ogosa#

V. PROCEDIMIENTO

Sembrar la leche con lactobacillus#

ncubar a I/# /ontrolar el proceso de fermentación

reali%ar las siembras ! titulaciones necesarias#

Jtili%ar una cepa con fecha de $encimiento

recientemente $encida#/omparar con los resultados

anteriores#

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C

4ra.car los resultados $s# 2iempo#

VI. RESULTADOS

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Se e$aluaron tambi&n la inHuencia de la aireación, la

concentración de glucosa en el medio de culti$o, el

contenido de e'tracto de le$adura ! de la adición de sales

de manganeso# "os resultados muestran que en los culti$os B ! B no

hubo una con$ersión completa del sustrato comparado

con los culti$os B, BK ! BK# :or otro lado, al airear las

dos primeras horas el culti$o BK, el sistema mostró en

promedio $alores ba;os en los parámetros e$aluados# En

el caso del culti$o BK, al sistema se suministró nitrógeno

gaseoso durante las primeras ocho horas de culti$o con la.nalidad de mantener un estado completamente

anaerobio, como resultado este culti$o mostró los peores

parámetros de producción de ácido láctico# "a adición de

poca cantidad de sales de manganeso al medio de culti$o

me;oró acentuadamente su desarrollo ! la con$ersión de

substrato alcan%ó el 100D#

"a me;or producti$idad $olum&trica de ácido láctico en la

fase e'ponencial de crecimiento se consiguió en el culti$o

B# "a me;or producti$idad de biomasa se obser$ó en el

culti$o BK, el cual ha sido aireado durante dos horas# El

me;or rendimiento en ácido láctico por sustrato

consumido )8C,D+ ! biomasa )18,D+ se obser$ó en los

culti$os B ! B respecti$amente# "a con$ersión completa

de glucosa se obser$ó en los culti$os BK, BK ! B, ! la

ma!or $elocidad especí.ca de crecimiento en la fase

e'ponencial )nL 0#9 h*1+, se obser$ó en los culti$os B !

BK#

VII. CONCLUSIONES

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- pesar de que la producción industrial de ácido láctico se

inició hace más de 100 a=os, la in$estigación sigue a<n

mu! acti$a, básicamente &sto es debido a dos factores

las nue$as aplicaciones que se le han encontrado al ácidopor la posibilidad que ofrece de polimeri%arse ! producir

plásticos biodegradablesA ! el coste, que resulta alto para

aplicaciones a gran escala#

(e otro lado, la e.cacia del proceso biotecnológico que se

mide en t&rminos de concentración de ácido láctico,

rendimiento del producto relacionado con el sustrato

consumido ! $elocidad de producción, es mu! $ariado !&stos parámetros están marcadamente dependientes del

microorganismo utili%ado, de la fuente de carbono, de la

fuente de nitrógeno, del p@, la temperatura ! del modo de

fermentación#

VIII. BIBLIO'RAFÍA

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