INFORME DE LABORATORIO ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS CARRERA: BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL ASIGNATURA: BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL NOMBRE: CAMILA MOSQUERA CHICHANDE CÓDIGO: 2883 1.- FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA 2.- INTRODUCCIÓN La fermentación alcohólica, también conocida como, fermentación etílica, o del etanol, es un proceso de tipo biológico, en el cual se lleva a cabo una fermentación tipo anaeróbica (con ausencia de oxígeno). Este tipo de fermentación se debe a las actividades de ciertos microorganismos, los cuales se encargan de procesar azúcares, como la glucosa, la fructosa, etc. (hidratos de carbono), dando como resultado un alcohol a modo de etanol, CO2 (gas) y ATP (adenosín trifosfato), moléculas que son utilizadas por los propios microorganismos en sus metabolismos energéticos (Méndez, 2011). La principal finalidad de una fermentación alcohólica, es la producción de energía de para microorganismos como las levaduras, en el caso de ver el proceso desde la perspectiva microbiana, pero si lo hacemos desde la perspectiva humana, el proceso es de tipo bioquímico, con la finalidad de producir etanol. Entre los microorganismos encargados de realizar este proceso se tiene: hongos, bacterias, algas y algunos protozoos. La fermentación alcohólica, al igual que otro tipo de fermentaciones, como es el caso de la fermentación láctica, es de gran utilidad para el hombre, pues, por ejemplo, la fermentación alcohólica llevada a cabo por las levaduras, sirve para la fabricación de bebidas alcohólicas (como el vino o la cerveza), y el CO2 procedente de la fermentación, es utilizado para hacer crecer el pan y otros alimentos (ECN, 2018). 3.- OBJETIVO GENERAL Comprender el proceso de fermentación anaeróbica a través de la ejecución de un experimento casero para reforzar conocimientos adquiridos en clases. 4.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS • • • Identificar los microorganismos que actúan en el proceso de fermentación. Determinar la reacción global de la fermentación alcohólica. Interpretar el efecto que tiene la concentración de azúcar presente en el medio con la producción de CO2. 5.- MATERIALES Y MÉTODOS • Materiales y reactivos – 3 frascos (boca angosta) de aproximadamente 300 ml. – 3 globos medianos que se ajusten a la boca del frasco. – 3 etiquetas de maskin-tape. – 600 ml. de jugo de uva o piña. – Solución de levadura al 10%. – 50 grs. de azúcar. – 1 probeta de 10 ml. – 1 pipeta de 10 ml. – 1 vaso de precipitados con 100 ml de agua destilada. – 1 balanza granataria. – 1 hoja de papel milimétrico. • Procedimiento experimental 1. Se lavó los frascos, etiquetó y numeró del 1 al 3 y se anotó datos. 2. Al frasco 1 se le agregó 80 ml de jugo, (sustrato al 100%). Grupo control o testigo. 3. Al frasco 2 se le agregó 100 ml de jugo, más 3 gramos de azúcar (sustrato al 120%). Grupo experimental 1. 4. Al frasco 3, se le agregó 80 ml de jugo y 20 ml del agua destilada (sustrato al 80%). Grupo experimental 2. 5. Se agregó a cada frasco 10 ml de solución de levadura. 6. Se colocó en la boca de cada frasco un globo. Obtención de los resultados de la siguiente manera: 1. El globo que está más inflado se consideró como 100% de fermentación (por el CO2 producido durante el proceso) y de acuerdo a esto se les asignó un porcentaje aproximado a los otros frascos. 2. Se tabuló y graficó (histograma) los resultados. 6. RESULTADOS Tabla 6-1. Resultados cuantitativos según su porcentaje de fermentación. Variable a investigar % de fermentación (porcentaje Grupo (concentración de sustrato) de CO2) Control o testigo 100% 100% Experimental 1 120% 90% Experimental 2 80% 10% Concentración de sustrato VS Porcentaje de fermentación 140% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% Control o testigo Experimental 1 Experimental 2 Variable a investigar (concentración de sustrato) % de fermentación (porcentaje de CO2) Gráfica 6-.1. Relación entre variables concentración de sustrato y % de fermentación Tabla 6-2. Resultados cualitativos según su producción de CO2. Color Producción Botella Contenido (Globo) de CO2 80ml de jugo + 10ml de 1 Azul ALTA solución de levadura 80ml + 20ml de agua 2 destilada + 10ml de Blanco BAJA solución de levadura 100ml de jugo + 3g de 3 azúcar + 10ml de solución Rojo ALTA de levadura 7. DISCUSIÓN En la experimentación de la práctica con el jugo de piña, las enzimas se encontraban en la levadura que se le adicionó y el sustrato que usaron para el metabolismo fueron los carbohidratos (glucosa, sacarosa, fructosa) que estuvieron presentes en el jugo. Las muestras se trabajaron con distintas disoluciones y como se refleja en la Figura 2 de los anexos, la botella 1 obtuvo una mayor producción de CO2 debido a que la concentración del sustrato es del 100%, mientras que la botella 2 fue diluida con agua destilada y la cantidad de azúcares fue menor, y la botella 3 además de los azúcares del jugo, se le agregó 3 gramos de sacarosa teniendo así la levadura una gran cantidad disponible de sustrato para metabolizar por ende el globo se infló, diferenciándose de tal manera en el tamaño de los globos siendo el blanco el más pequeño y el rojo el de tamaño medio de entre las tres muestras. En este experimento, la levadura Saccharomyces Cerevisiae al añadir agua, se activa y, como cualquier otro ser vivo, necesita obtener energía utilizando el azúcar como alimento y en el proceso liberan dióxido de carbono (CO2), el cual poco a poco va subiendo por la botella e infla el globo. A este proceso de degradación de los azúcares en ausencia de oxígeno y liberación de dióxido de carbono se le llama fermentación. En la Gráfica 6-1 se puede observar la relación entre variables concentración de sustrato y porcentaje de fermentación o producción de CO2, la línea de tendencia en el gráfico muestra que el control o testigo posee el 100% de fermentación siendo lo óptimo seguido del experimental 1 y finalmente el experimental 2. Dado esto se puede establecer que a mayor concentración de sustrato el porcentaje de producción de CO2 igual será mayor, es decir poseen una relación directamente proporcional, esto de igual forma se puede observar con los valores en la Tabla 6-1. Ejemplo de ello se tiene al Experimental 1 que al contener mayor concentración de sustrato (120%) en relación de los demás, su producción de CO2 es de 90% por ello el globo se encuentra casi igual de inflado que el control o testigo (botella 1). 8. CONCLUSIONES • • • • La fermentación es un proceso anaerobio originado por la actividad de algunos microorganismos, que procesan los hidratos de carbono (por regla general azúcares: como pueden ser por ejemplo la glucosa), para obtener energía y nutrientes, como producto final principal un alcohol en forma de etanol, dióxido de carbono (CO2) en forma de gas, gracias a este se infló el globo del experimento. En la fermentación alcohólica se utilizan casi exclusivamente levaduras, siendo la especie empleada dependiente del tipo de carbohidrato utilizado como materia prima; así, cepas de Saccharomyces cerevisiae se utilizan en la fermentación de hexosas como la glucosa. Durante la fermentación las levaduras realizan la conversión de azúcares en alcoholes, produciéndose así la siguiente reacción global de la fermentación alcohólica: 𝐺𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎 + 2 𝑃𝑖 + 2 𝐴𝐷𝑃 + 2 𝐻+ → 2 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 + 2 𝐶𝑂2 + 2 𝐴𝑇𝑃 + 2 𝐻2O. La producción de CO2 está estrechamente relacionada con la concentración de sustrato (glucosa) en el medio, mayor concentración de sustrato el porcentaje de producción de CO2 será igual mayor, es decir poseen una relación directamente proporcional. 9. RECOMENDACIONES • Se puede realizar esta práctica utilizando otros reactivos tales como: vinagre, bicarbonato de sodio y cáscara de huevos. • Rotular cada botella al momento de preparar las soluciones, para evitar confusiones al momento de observar resultados • Colocar los globos habiendo previamente retirado cualquier cantidad de aire que pudiese contener ya que podría alterar los resultados finales de la muestra y al ser cualitativos cabe la posibilidad de observar de manera errónea. 10. CUESTIONARIO: 1. Escribe la ecuación general de la fermentación alcohólica: 𝐶6 𝐻12 𝑂6 + 2𝐴𝐷𝑃 + 2𝑃𝑂4 → 2𝐶𝐻3 𝐶𝐻2 𝑂𝐻 + 2𝐶𝑂2 + 2𝐻2 𝑂 + 2𝐴𝑇𝑃 (Glucosa) Etanol 2. ¿Qué relación existe entre glucólisis y fermentación? La formación de ácidos, en la glucólisis se forma ácido pirúvico mientras que en la fermentación se produce ácido láctico. 3. ¿Por qué en la respiración anaerobia o fermentación se produce menor cantidad de energía (2ATP), que en la respiración aerobia (38 ATP)? En la respiración anaerobia no hay presencia de oxígeno y la cantidad de energía está relacionada con la presencia de oxígeno, ya que, en presencia de oxígeno se producen muchos más ATP. 4. ¿Cuál es la importancia de la fermentación en los microorganismos que la realizan? La obtención de energía ya que los microorganismos se alimentan de componentes naturales presentes en los alimentos que fermentan, y así se multiplican. 5. ¿En tu actividad de laboratorio, que microorganismo realizó la fermentación? La levadura ¿Cuál es el nombre científico? Saccharomyces cerevisae 6. ¿Qué aplicación tiene la fermentación alcohólica en la industria? La industria que produce bebidas alcohólicas, como la cerveza, el vino, whisky, ron, etc. La de bebidas alcohólicas, medicamentos, etc; la industria farmacéutica, para la elaboración de antisépticos y reactivos químicos, además de algunos excipientes para medicamentos. 7. ¿En este experimento, en dónde se encontraban las enzimas y cuál fue el sustrato? En la levadura se encuentran las enzimas y el sustrato es la glucosa. 8. ¿Cuál fue la variable que se alteró o modificó? La concentración de sustrato se alteró. 9. ¿Qué variable permanecieron constantes? Mismo tipo de jugo, volumen, microorganismos, concentración de enzimas, temperatura e intensidad de luz. 10. ¿Por qué en un experimento se deben controlar variables? Es importante controlar las variables para poder deducir el factor o variable así sabemos que los resultados fueron obtenidos por la variable alterada. 11. BIBLIOGRAFÍA ECN. (2018). Proceso de Fermentación Alcohólica – ecn https://ecnautomation.com/proceso-de-fermentacion-alcoholica/ automation. Méndez, Á. (2011, January 26). Fermentación alcohólica | La Guía de Química. https://quimica.laguia2000.com/general/fermentacion-alcoholica 12. ANEXOS Figura 1. Resultados de la fermentación después de 5minutos. Figura 2. Resultados de la fermentación después de 24 horas.
