UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS DOCENTE: Ing. Sonia J. Zanabria G.; Mg.Sc. Biotecnologìa de Alimentos EXAMEN A DISTANCIA Indicaciones: Para sus respuestas concretas se puede trabajar de dos personas para extraer conclusiones por debate. Elabore sus fichas de redacción técnica y científica, ci entífica, esto le ayudará a obtener respuestas relevantes. La revisión será exhaustiva, así que evite fraudes. 1. Determinar la velocidad de crecimiento (en la fase logaritmica) con Bacillus subtilis los siguientes datos: Tiempo (h)
X (g/L)
rx
ux
0
0.02
0
2
0.034
0.050
1.478
4 6
0.221 1.179
0.286 2.120
1.295 1.798
8
8.7
1.950
0.224
10
8.98
1.088
0.121
2. Determinar la energía de activación de esporas de Bacillus sp. T°K
Veloc. (min-1)
1/T
Ln(V)
85 90
0.012 0.032
0.012 0.011
-4.422 -3.442
110
1.6
0.009
0.4700
220
9.61
0.005
2.2628
3. Resolver: En un cultivo batch con una cepa de Corinebacterium sp., 100L de cultivo se encuentran infinitamente mezclados y aereados, con los datos de velocidad de crecimiento y velocidad específica de consumo de sustrato se obtuvo la siguiente recta y=0.075+3.009x, determine el rendimiento de conversión de sustrato en biomasa, asimismo determine ks si la ecuación obtenida fue de y=1.002+0.095x Yx/s = Y=0.075+3.009x
Ks= Y =1.002+0.095x
y=bx+a
+
Por lo tanto.
Y =bx +a Por lo tanto.
= 1.002
umax = 0.998
Yx/s= 0.332 entonces ms =0.075
Entonces Ks =0.095(0.998) Ks =0.09481
4. La ecuación para la producción aerobia de ácido acético a partir de etanol es: C2H5OH + O2
CH3CO2H + H2O
Se ha añadido la bacteria Acetobacter aceti a un medio altamente aireado que contiene 10 g l -1 de etanol. Transcurrido cierto tiempo, la concentración de etanol es 2 g l -1 y se han producido 7.5g l-1 de ácido acético ¿Cómo es el rendimiento global de ácido acético a partir de etanol en comparación con el rendimiento teórico? Solución:
() El rendimiento teórico se basa en la masa de etanol utilizado para la síntesis del ácido acético. De la ecuación estequiometria.
Hallando el rendimiento teórico:
Por consiguiente el rendimiento observado es el 72.31% del teórico. 5. Determinar Ks de un organismo que crece en un medio complejo sumergido aerobio: Tiempo (h)
Numero de Organismos /mL x 104
S (g/L)
X(g/l)
rx
U
1/u
0
2
54.2
0.2
0
0
0
0.0185
1
20
52
2
6.65
3.3250
0.3008
0.0192
2
135
51
13.5
15.00
1.1111
0.9000
0.0196
3
320
50.2
32
11.95
0.3734
2.6778
0.0199
4
374
41
37.4
2.90
0.0775
12.8966
0.0244
5
378
32
37.8
0.30
0.0079
126.0000
0.0313
6
380
27
38
0.15
0.0039
253.3333
0.0370
7
381
21
38.1
0.05
0.0013
762.0000
0.0476
8
381
17
38.1
Por lo tanto: 1/ max= -531.156 -3 μ max =-1.883x10 Ks/ max= 24557.89
Hallando Ks
Ks = 24557.89(-1.883x10-3) Ks =-46.2425
1/s
6. Se mide el número de esporas viables de una nueva cepa de Bacillus subtilis en función del tiempo a varias temperaturas tiempo (min) T=85°C 0 2.40*109
Ln(N) 85°C T=90°C 21599 2.40 x109
Ln(N) 90°C T=110°C 21.599 2.40 x109
0.5 2.39 x109
21.594 2.38 x109
21.59 1.08 x109
20,800 2.05 x109
16.835
1 2.37 x109
21.586 2.30 x109
21.556 4.80 x109
19.989 1.75 x109
12.072
0
2.29 x109
21.552 2.20 x109
19.209 1.30 x109
7.17
2 2.33 x109
21.569 2.21 x109
21.516 9.85 x109
18.406
0
3 2.32 x109
21.569 2.17 x109
21.488 2.01 x109
16.816
0
4 2.28 x109
21.547 2.12 x109
21.475 4.41 x109
15.299
0
6 2.20 x109
21.512 1.95 x109
21.391 1.62 x109
11.995
0
8 2.19 x109
21.057 1.87 x109
21.349 6.88 x109
8,836
0
9 2.16 x109
21.493 1.79 x109
21.305
15
NUMERO
DE
Ln(N) 110°C T=120°C Ln(N) 120°C 21.599 2.40 x109 21.599
0
0
a. Calcular la energía de activación para la muerte térmica de las esporas de B. subtilis
25 20
ln N 85°C
15
ln N 90°C
10
ln N 110°C
5
ln N120°C
0 0
2
4
6
8
10
+70,956 ( )
b. Cuál es la constante de muerte específica a 100°C
elnkd = e-1,482
-1 c. Calcular el tiempo necesario para matar el 99% de las esporas de una muestra a 100°C
( ) -1 () 7. Determine la ecuación que relaciona Yp/s con
.
Donde:
Entonces las Y p/s será:
8. Un fermentador de 10 litros de medio es inoculado con 500 mL de inóculo de 4,1 g/L. Se sabe que si se deja crecer la cepa, al cabo de 6 horas la biomasa en el fermentador será de 6 g/L. Determinar el tiempo de duplicación y el tiempo que deberá permanecer la cepa en el fermentador para alcanzar la misma concentración del inóculo.
Procederemos a convertir 500 ml a litros
Hallando la tasa especifica decrecimiento(
)
) (
) (( ) La tasa de crecimiento determinada en fase exponencial, donde ningún elemento nutritivo es limitante, nos dará la tasa de crecimiento máxima:
Por tanto :
9. La concentración celular en un matraz agitado es 0,5 g/L. Se sabe que el sustrato limitante es la glucosa, cuya concentración inicial es de 10 g/L. Si al final del cultivo (5 hrs.) se tiene que la bacteria ha llegado a una concentración de 10 g/L. Estimar al porcentaje de carbono en esta cepa.
(
-1
luego:
()
-5
10. Un cultivo por lotes se realizó a 15 ºC en un fermentador con 10 litros de caldo, inoculado con 300 mL de cultivo de 5,5 g/L. Cuando ha transcurrido la mitad del tiempo de cultivo, la temperatura aumenta a 35 ºC, manteniéndose hasta el final del cultivo. Se sabe que el tiempo de duplicación de esta cepa es, a 20 ºC, de 32 minutos, y a 30 ºC de 24 minutos. Calcular el tiempo total de fermentación si se sabe que el rendimiento de la fuente de carbono es 0,5, siendo agregado 8 g/L de ella.
11. Extraiga un resumen acerca de la purificación de enzimas
En general, el primer paso consiste en la obtención de un homogenato, que implica la destrucción de la célula y el pasaje de las enzimas a solución o suspensión. Esto puede llevarse a cabo por:
Homogenización mecánica
Homogeneización sónica
Desintegración térmica
Luego continua la etapa de purificación donde los métodos a elegir dependen de la fuente biológica y de la concentración de la enzima, y se basan en las distintas propiedades fisicoquímicas de las proteínas
12. Reporte un resumen acerca de la utilización de amilasas en la industria alimentaria
Producida
α-amilasa
β-amilasa
Función en Industria Alimentaria industria azucarera para llevar a cabo la B. amyloliquefaciens y hidrólisis del almidón residual de caña de azúcar y en la industria cervecera como B. licheniformis. aditivo para la producción de etanol obtención de hidrolizados de almidón con alto contenido de maltosa y como aditivo en Aspergillus oryzae panadería cataliza la hidrólisis de almidón para obtener maltosa Bacillus cereus.
Amiloglucosidasa Aspergillus niger
En la industria cervecera para la obtención de cerveza ligera.
13. Reporte Ud. Una relación de empresas en el Perú que explotan células microbianas y sus respectivos metabolitos. LABORATORIOS NEC .
: LACTOPROB E ( 8 Lactobacillus + 7 Enzimas Digestivas
Naturales), LACTOPROB E ( 8 Lactobacillus + 7 Enzimas Digestivas Naturales)
MIRENA EMPRESARIAL :Bacillus
AMERICA ALIMENTOS :Bacillus
thuringiensis, Bacillus subtilis, Bacillus cereus coagulans, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium,
Bacillus subtilis FLEISCHMAN : levaduras frescas y secas para CALSAPERUS.A.C : ENMEX :Alfa
pan
sacharomyce cerevisae
amilasa, Alfa amilasa bacteriana
AMERICA ALIMENTOS
:Amilasa (Alfa-Amilasa) FUENTE Aspergillus oryzae, Amilasa
Bacteriana FUENTE Bacillus subtilis, Diastasa (Beta-Amilasa) FUENTE Aspergillus oryzae, L-Glutamina Alfa Cetoglutarato 14. De acuerdo a lo mencionado por Quintero y Scriban defina Biotecnologìa
También menciona que según Bu´lock circunscribe la biotecnología al uso de agentes biológicos simples y componentes celulares, excluyendo las aplicaciones de organismos complejos.
La federación europea de biotecnología la definió como el uso integrado de la bioquímica, la microbiología y la ingeniería para lograr las aplicaciones tecnológicas de las capacidades de microrganismos
Originalmente se circunscribía en el area de microbiología industrial y tecnología enzimática sin embargo hoy se ha definido como la utilización de moléculas obtenidas biológicamente, estructuras células y organismos para llevar a cabo procesos específicos.
15. De acuerdo a lo visto en clase mencione la diferencia del fundamento de uso de turbidiostato y quimiostato. Turbiostato
Quimiostato
La máxima estabilidad se consigue cuando la La máxima velocidad se consigue a altas concentración celular cambia solo ligeramente
velocidades de dilución
al cambiar la velocidad de dilución esto es a bajas velocidades de dilución La velocidad de flujo es regulada por un
La velocidad del flujo se mantiene en un valor
dispositivo óptico que mide la observancia del
determinado y la velocidad de crecimiento del
cultivo, la velocidad de crecimiento se ajusta a
cultivo queda ajustada a esta velocidad del flujo
la velocidad de flujo.
16. Reporte un diagrama de flujo para obtener papilla y bebida de cereales por hidrólisis del almidón DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PAPILLA DE QUINUA
17. De manera concreta reporte el destino de los componentes de un cultivo tanto para las células y sus metabolitos
18. Mencione los productos de la licuefacción y la sacarificación 19. Mencione las ventajas de usar enzimas pecticas en la industria alimentaria
20. En la producción de acido glutamico industrialmente, mencione los componentes del medio de cultivo complejo.
El ácido glutámico es el aminoácido de mayor consumo a nivel mundial; la sal sódica del ácido glutámico, el glutamato monosódico (GMS) se usa como aditivo alimentario. El ácido L-glutámico se produce por fermentación; para obtener la sal, e l ácido se neutraliza con conversión azúcar-ácido glutámico de 42.3%, en tanto la conversión de ácido glutámico a glutamato monosódico (GMS) es de 92%.
La
produccion
del
ácido
L-glutámico
se
realiza
principalmente
por
fermentacion. Se conocen numerosos microorganismos capaces de producirlo a partir de diferentes fuentes de carbono, entre los mas importantes se encuentran:
En
Corynebacterium glutamicum
Brevibateriun
Brevibacteriun divaricatum
(glucosa + acetato de amonio)
Arthrobacter paraffineus
(n-alcanos)
todos
los
flavun
casos
se
(melasas) (acetato)
alcansasn
concentraciones
de
100
gr/l
o
superiores.morfologica y fisiologicamente estas celulas sonmuy parecidas a c.
glutamicun, gram positivas, no esporulan y no tinen motilidad. Todos los productores de acido glutamico requieren de biotina, carecen o tinen poca actividad de enzima alfa glutarato deshidrogenasa y una actividad de glutamato deshidrogenasa. La ruta bisentetica para la obtencion del acido glutamico es conocida apartir de glucosa como fuente de carbon utilizando la rutan embden-meyerhof-parnas y el ciclo pentosa fosfato se canliza al ciclo de acidos tricarboxilicos. Las cepas comerciales son mutantes en el ciclo tricarboxilico, con un bloqueo en la alfacetoglutarato deswhidrogenasa, la cual permite acumulacion de acido glutamico. La estequiometria de la realcion en base a glucosa es de un mol a de aminoacido por un mol de glucosa. La produccion y excrecion del exceso del acido glutamico depende de la permeablilidad de la celula, por ello las cepas de uso comercial son bacterias seleccionadas a traves de los siguiente smecanismos:
Deficiencia de biotina
Deficiencia de acido oleico en auxotrofos de acido oleico
A traves dela adicion de acidos grasos saturados
A traves de la adicion de la enicilina
Defeciencia de glicerol en auxotrofos de glicerol
BIBLIOGRAFÍA Scriban, Quintero, ENTREGA: 11:53 17/12/13 TIEMPO DE RESOLUCIÓN: 6 horas efectivas DEVOLUCIÓN DEL EXAMEN RESUELTO: 14:53 18/12/13
