Conceptos Fundamentales sobre Procesos Metabólicos y Fermentación

Introducción a la Fermentación

1. ¿Qué es un proceso metabólico en el cual ocurren cambios químicos en el sustrato orgánico por los microorganismos?

Respuesta: Fermentación.

2. ¿En qué tipo de fermentación el oxígeno atmosférico no forma parte, sino que otras sustancias como los aldehídos o el ácido pirúvico funcionan como aceptores de hidrógenos?

Respuesta: Fermentación anaerobia.

3. ¿Es la respiración por la cual la desintegración del sustrato se acompaña de la absorción del oxígeno como aceptor de hidrógenos?

Respuesta: Fermentación aerobia u Oxibiótica.

4. ¿Cuál es la molécula sobre la cual va a actuar la enzima para catalizar la reacción?

Respuesta: Sustrato.

Factores que Afectan la Fermentación

5. ¿La velocidad de fermentación está en función de diversos factores? ¿Cuáles son?

Respuesta: Sí, los factores clave incluyen:

• Temperatura.
• Concentración de sustrato (por ejemplo, azúcar).
• Tipo de microorganismo.
• pH del medio.
• Disponibilidad de oxígeno (para procesos aerobios/anaerobios).

Aplicaciones Específicas de la Fermentación

Producción de Etanol

6. Escriba la fórmula de la producción de etanol por levaduras.

Respuesta: La fórmula general es:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + Energía

7. ¿Por qué es importante saber la concentración inicial del azúcar para la elaboración del vino?

Respuesta: Porque la concentración de azúcar determina la cantidad de etanol (alcohol) que se generará durante la fermentación.

Producción de Vinagre

8. ¿Cuál es el fundamento de la producción del vinagre?

Respuesta: El fundamento es la fermentación acética, donde las bacterias acéticas (como Acetobacter) oxidan el etanol (alcohol) para producir ácido acético en presencia de oxígeno.

9. ¿Cómo se puede definir el vinagre y de qué depende su composición?

Respuesta: El vinagre es una solución acuosa de ácido acético obtenido de la fermentación acética del alcohol. Su composición depende del sustrato (vino, manzana, arroz, etc.) y del proceso de fermentación.

10. Explique detalladamente cómo se lleva a cabo la fermentación acética.

Respuesta: La fermentación acética ocurre típicamente en dos etapas:

1. Primera etapa: Fermentación alcohólica. Las levaduras convierten el azúcar en etanol.
2. Segunda etapa: Fermentación acética. Las bacterias acéticas oxidan el etanol a ácido acético en presencia de oxígeno.

11. ¿Para que haya rapidez de transformación de alcohol a ácido acético, qué factores se deben considerar?

Respuesta: Se deben considerar varios factores:

• Temperatura óptima (generalmente entre 25-30°C).
• Suministro adecuado de oxígeno.
• Alta concentración de bacterias acéticas.
• Baja concentración de etanol al inicio (para evitar inhibición).

12. ¿En qué se basa el método sumergido para la producción de vinagre?

Respuesta: Se basa en utilizar aireación continua en un medio líquido para garantizar el contacto constante entre las bacterias acéticas, el oxígeno y el etanol, permitiendo una producción más rápida y eficiente de ácido acético.

13. Explique por qué se lleva a cabo la elaboración del vinagre en dos etapas.

Respuesta: Se realiza en dos etapas porque la primera etapa (fermentación alcohólica) es necesaria para producir el etanol a partir del azúcar, y la segunda etapa (fermentación acética) es necesaria para oxidar ese etanol a ácido acético. Ambas etapas, mediadas por diferentes microorganismos (levaduras y bacterias acéticas, respectivamente), son indispensables para obtener vinagre.

Producción de Yogurt

14. Diga cuáles son las propiedades bacteriostáticas del yogurt.

Respuesta: El yogurt inhibe el crecimiento de bacterias patógenas debido a:

• Su bajo pH (ácido láctico).
• Presencia de bacteriocinas (sustancias antimicrobianas producidas por las bacterias lácticas).
• Competencia por nutrientes y espacio por parte de los microorganismos beneficiosos.

15. ¿Cuáles son los principales componentes del yogurt?

Respuesta: Los principales componentes incluyen:

• Proteínas (principalmente caseína).
• Lactosa (el azúcar de la leche, parcialmente fermentado).
• Grasa láctea.
• Ácido láctico (producto de la fermentación).
• Calcio y otros minerales.
• Bacterias probióticas (principalmente Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus).

16. ¿A qué se debe que en la elaboración del yogurt haya dos microorganismos y cómo se llaman?

Respuesta: Se debe a que los dos microorganismos principales, Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus, trabajan en simbiosis. Streptococcus thermophilus crece primero y produce ácido láctico y dióxido de carbono, lo que reduce el pH y estimula el crecimiento de Lactobacillus bulgaricus. A su vez, Lactobacillus bulgaricus produce más ácido láctico y proteasas que liberan aminoácidos, los cuales son utilizados por Streptococcus thermophilus.

17. ¿A qué se debe el descenso del pH a 4.5 en las especies bacterianas lácticas?

Respuesta: Se debe a la intensa producción de ácido láctico durante la fermentación de la lactosa (el azúcar presente en la leche) por parte de las bacterias lácticas.

Fermentación de Vegetales

18. ¿Qué función desempeña la sal empleada en la fermentación de verduras? Explique el mecanismo bioquímico.

Respuesta: La sal desempeña varias funciones clave: inhibe el crecimiento de bacterias patógenas y microorganismos indeseados, extrae agua de las verduras creando un medio anaerobio, y favorece el crecimiento de bacterias lácticas tolerantes a la sal. El mecanismo bioquímico implica que las bacterias lácticas (como Leuconostoc y Lactobacillus) metabolizan los azúcares presentes en las verduras para producir principalmente ácido láctico. Este ácido láctico acidifica el medio (reduce el pH), lo que conserva los vegetales y contribuye a su sabor y textura característicos.