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Tema 6 Fermentaciones láctica y alcohólica Procesos microbianos del rumen Ing. Agr. Msc.Susana Krieger Fermentación Es la degradación bioquímica de sustancias orgánicas complejas en compuestos mas simples, generalmente en anaerobiosis, gracias a la acción catalizada de enzimas específicas, producidas por microorganismos. Hay diferentes tipos de fermentaciones: acética, butírica, láctica, alcohólica La molécula clave en el proceso es el ácido pirúvico, producido en la vía glicolítica, dónde se generan los donadores de electrones para las diferentes fermentaciones (Triosa-P) El tipo de fermentación va a depender de las enzimas del microorganismo y de las condiciones ambientales Fermentaciones láctica y alcohólica Constituyen procesos redox de generación de energía, donde los donadores y aceptores de electrones son sustratos orgánicos (generalmente azúcares), que en condiciones de anaerobiosis generan ácido láctico o alcohol Fermentación láctica Glucosa---------> Ácido Láctico + ATP+ H2O Fermentación alcohólica: Glucosa-------> Etanol + ATP+ CO2 Fermentación láctica Proceso microbiano usado a nivel mundial ya que involucra a la leche y sus derivados (yogur, leches ácidas, quesos y manteca), ensilados (granos y forrajes) y conservación de frutas y verduras (chucrut y pickles). Acidifica el medio a valores menores a 5, eliminando la probabilidad de crecimiento de microorganismos que alteren los alimentos. Tanques de fermentación usados a escala industrial La fermentación láctica puede ser: En la fermentación homoláctica las bacterias degradan por la vía glicolítica y el producto final es 90 % ácido láctico + ATP. En la fermentación heteroláctica la degradación de la glucosa se produce por la vía de las pentosas y los productos finales son ácido láctico, etanol, CO2 + ATP. levaduras Lactococcus sp streptococcus sp Lactobacillus sp Fermentación alcohólica Los productos finales de la fermentación alcohólica son etanol y CO2 y es realizada por levaduras, una de las mas conocidas “Saccharomyces cereviciae”, se caracterizan por ser aerobias y respiran en presencia de O2, pero en condiciones de anaerobiosis fermentan. Este proceso es empleado en: Elaboración de bebidas alcohólicas Producción de pan y Etanol, usado como biocombustible, solvente En ausencia de O2 las levaduras cambian a un metabolismo anaeróbico que produce menor cantidad de biomasa celular pero cantidades notables de alcohol y CO2 Fuente Brock, Biología de los Microorganismos En esta etapa se produce una disminución de los carbohidratos y hay producción de CO2 y H2O. Evolución del proceso de ensilado Indicadores de calidad de un silo Textura firme Color castaño claro, verdoso Libre de hongos Olor agradable, con aroma dulzón Estos animales aprovechan la acción de los microorganismos que habitan su tracto gastrointestinal que son los principales agentes de la degradación de las paredes de los vegetales y permiten la asimilación de los hidratos de carbono complejos ingeridos por el animal. Se calcula que el 10% del contenido ruminal está constituido por protoplasma microbiano. La mayoría de los microorganismos del rumen son bacterias y protozoos ciliados. Hay además levaduras y flagelados particularmente en animales jóvenes. La población mas abundante la constituyen las bacterias encontrándose en un número cercano a 1010 a 1011 por gr de contenido ruminal. Microorganismos del rumen Bacterias celulolíticas Bacterias hemicelulolíticas Bacterias amilolíticas Bacterias proteolíticas Bacterias que utilizan azúcares (mono y di sacáridos ) Bacterias que usan ácidos (ácido láctico, succínico y málico) Bacterias productoras del amoníaco Bacterias sintetizadores de la vitamina Bacterias productoras del metano ¿Cual es la función de los microorganismos del rumen? Las bacterias del rumen integran un consorcio que cumplen funciones vitales: Las fibras y restos de otros polímeros no degradados por las enzimas del animal son degradados a ácidos grasos volátiles, CO2, metano y CO4. Las proteínas de la biomasa bacteriana constituyen la principal fuente de Nitrógeno para el animal. Los microorganismos sintetizan vitaminas (cjo B). Los productos de la fermentación Ácidos Grasos Volátiles (AGV) La fermentación ocurre bajo condiciones anaerobias. Por consiguiente, las azúcares se metabolizan principalmente como ácidos grasos volátiles. También se producen algunos productos adicionales como el ácido láctico, el dióxido de carbono y el metano. Los principales ácidos grasos volátiles son: El ácido acético, propiónico y butírico proveen en forma conjunta casi la totalidad de las necesidades energéticas de los herbívoros. Síntesis de proteína de alta calidad Todos los vertebrados requieren de ciertos aminoácidos que no puedan ser sintetizados “aminoácidos esenciales”. Los microorganismos presentes en el rumen pueden sintetizar todos los aminoácidos. Síntesis de la proteína a partir de fuentes de nitrógeno no proteico Los microorganismos presentes en la fermentación pueden, utilizar la urea para sintetizar proteína ya que en algunas casos, los rumiantes son alimentados con urea como una fuente barata de proteína. Síntesis de las vitaminas del complejo B Los microorganismos del rumen pueden sintetizar todas las vitaminas del complejo B, por lo que es raro encontrar deficiencias de estas vitaminas. Bibliografía Bryant, M. P.1981. Microbiología del Rumen. In: Fisiología de los Animales Domésticos. Dukes, H.H. y Swenson, M.J. Tomo I Ed. Aguilar, México. Frioni, Lilian. 2011. Microbiología: Básica, Ambiental y Agrícola.1ª edición. Orientación Gráfica Editora. Buenos Aires. Argentina. Van Lier Elize y Regueiro Mariel. 2008. Digestión en retículo rumen. In :http://prodanimal.fagro.edu.uy/cursos/AFA/TEORICOS/Repartido- Digestion-en-Reticulo-Rumen.pdf
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