Biodegradación Del Petróleo 5r6x4o

BIODEGRADACIÓN

DEL

PETRÓLEO:

-INTRODUCCIÓN El petróleo es una mezcla compleja no homogénea de hidrocarburos insolubles en agua. Estos hidrocarburos son principalmente alcanos o parafinas, cicloalcanos o naftalenos, alquenos, alquinos y algunos hidrocarburos aromáticos. Todos estos hidrocarburos se degradan, generalmente mediante oxidación, con diversos fines entre los que se encuentra proporcionar los nutrientes que necesitan algunos seres vivos, como son el CO2 o el H2O. Esta degradación de los hidrocarburos que componen el petróleo la llevan a cabo fundamentalmente microorganismos, aunque también la pueden realizar otros seres vivos como dos especies de camarones que son Peanus Duorarum yPeanus Aztecuz. La degradación de los hidrocarburos que realizan los microorganismos recibe el nombre de biodegradación. La biodegradación es un proceso natural por medio del cual las sustancias son descompuestas en otras más simples en el medio ambiente.Los principales agentes biodegradantes son las bacterias, los hongos y las algas, aunque las bacterias son las más activas. Este proceso puede ocurrir en el suelo, en el agua o en la tierra vegetal. La biodegradación también puede ser usada para limpiar el agua que se encuentra a miles de metros bajo la superficie terrestre. -DESARROLLO: Nosotros nos vamos a centrar en la degradación que llevan a cabo diferentes tipos de microorganismos, es decir, en la biodegradación. La biodegradación (o descomposición biológica), como hemos visto anteriormente, es el resultado de los procesos de digestión, asimilación y metabolización de un compuesto orgánico, en este caso algunos de los hidrocarburos que componen el petróleo que son llevados a cabo por bacterias, hongos, protozoos y otros microorganismos. En general, todos los compuestos que han sido sintetizados biológicamente pueden ser descompuestos biológicamente. Sin embargo, muchos compuestos biológicos (lignina, celulosa, etc.) son difícilmente degradados por los microorganismos debido a sus características químicas. La biodegradación es un proceso natural que nos permite eliminar los compuestos nocivos impidiendo su concentración y que además es indispensable para el reciclaje de los elementos en la biosfera, permitiendo la restitución de elementos esenciales en la formación y crecimiento de los organismos (carbohidratos, lípidos, proteínas). Numerosos microorganismos distribuidos en la naturaleza poseen la capacidad de utilizar hidrocarburos como única fuente de energía y carbono (que utilizan como alimento), por lo que la utilización microbiana de hidrocarburos podría ser un método válido para la eliminación de los mismos en el ecosistema afectado: este proceso recibe el nombre de biorremediación. La importancia del biorremedio o biorremediación para eliminar los vertidos del petróleo ha sido ampliamente demostrada en los últimos años en varios casos en que se produjeron vertidos considerables de crudo al mar.

Ciertas especies de bacterias, hongos, actinomicetes y protozoos son los microorganismos que tienen la capacidad degradativa, obteniendo los nutrientes por digestión, y la importancia relativa de cada uno depende de las condiciones del medio. Estos secretan enzimas digestivas, las cuales degradan moléculas específicas, desdoblándolas en compuestos simples y solubles que entran en las vías metabólicas normales de cada organismo. Hay que señalar que la descomposición puede llevarse a cabo por dos rutas metabólicas distintas: ·Una en presencia de oxigeno, que recibe el nombre de aeróbica. Este tipode degradaciones (aeróbicas) son oxidaciones completas que liberan energía, dióxido de carbono y agua; y son las de mayor rendimiento energético. ·La otra se lleva a cabo en ambientes donde no hay oxígeno. Esta ruta recibe el nombre de degradación anaeróbica. Este tipo de procesos (anaeróbicos) son oxidaciones incompletas que liberan muy poca cantidad de energía

La descomposición es completa cuando los compuestos orgánicos son retornados al ambiente en forma inorgánica o mineral, algunos de estos compuestos son degradados a dióxido de carbono (CO2) y agua, y otros son tomados por otros saprótrofos (que son aquellos seres vivos que se alimentan de los residuos de los demás seres vivos). La biodegradación de petróleo en los ecosistemas es compleja. Depende de las características de la mezcla de hidrocarburos, de los factores ambientales que regulan la actividad biológica y de la naturaleza de la comunidad microbiana. También se ve afectada por la temperatura a la que se produzca la degradación y la luz que haya. Se ha visto que la tasa de descomposición es mayor para los hidrocarburos saturados, seguido por los aromáticos de bajo

peso molecular, mientras que los aromáticos de alto peso molecular exhiben tasas muy bajas de descomposición.

La descomposición microbiana del petróleo y de sus derivados es de considerable importancia económica y ambiental. El petróleo es una rica fuente de materia orgánica y los hidrocarburosque contiene son rápidamenteatacables pordiferentes microorganismos en condiciones aeróbicas. Noresulta extraño, por tanto, que en o con aireyla humedad sea atacado por los microorganismos. En determinadas circunstancias, como el almacenado en grandes tanques, el crecimiento microbiano no es deseable. Sin embargo, en otras situaciones, como cuando se produce algún vertido de petróleo su utilización por los microorganismos es deseable, e incluso, puede ser estimulada añadiéndoles nutrientes orgánicos. Los efectos ecotóxicos de un producto petrolífero (combustibles, aceites lubricantes, fluidos hidráulicos, ceras, asfaltos, etc.), pueden ser muy graves por actuar en todos los niveles de organización biológica: desde los componentes subcelulares hasta los niveles superiores del ecosistema. Por este motivo es necesario contar con microorganismos que degraden los hidrocarburos que forman el petróleo, con lo que se consigue que la contaminación y los efectos tóxicos del petróleo en el medio sean menores. La descomposición del petróleo es similar ala descomposición enzimática de algunos productos naturales como lignina, celulosa y diferentes lípidos. En este hecho se basa la importancia para la eliminación de petróleo y de otros contaminantes. En ciertos hongos superiores se ha comprobado que el complejo enzimático de las ligninasas es eficiente en la degradación de hidrocarburos aromáticos y otros contaminantes producidos por el hombre. Aunque hay gran variedad de microorganismos que biodegradan el petróleo y que notodos los microorganismos degradan el mismo tipo de hidrocarburos, el método que utilizan para realizar este proceso es similar en todos ellos. En la bioquímica de la degradación del petróleo se destaca la importancia de la función que desempeñan las enzimas oxigenasas en la introducción de átomos de oxigeno en el hidrocarburo, lo que permite que haya posteriores procesos bioquímicos. Se ha demostrado que una gran variedad de bacterias (incluyendo algunas cianobacterias), diversos mohos y levaduras, así como determinadas algas verdes pueden oxidar hidrocarburos aeróbicamente. Es muy frecuente la contaminación a pequeña escala por petróleo en ecosistemas acuáticos y terrestres debido tanto a actividades humanas como a causas naturales. Existen diversas comunidades microbianas capaces de utilizar hidrocarburos como donadores de electrones. El metano, el hidrocarburo mas sencillo, es degradado por un grupo especializado de bacterias, las bacterias metanotróficas; pero estos microorganismos no pueden crecer con hidrocarburos de mayor numero de carbonos. Los microorganismos oxidadores de hidrocarburos crecen sobre la superficie del petróleo y la actividad es más extensa si las condiciones ambientales como temperatura y nutrientes inorgánicas (principalmente nitrógeno y fósforo) son las adecuadas. Dado que el petróleo es insoluble en aguay menos denso, flota y forma manchas en su superficie. Las bacterias oxidadotas de hidrocarburos pueden atacar las gotículas insolubles de petróleo y a menudo pueden verse en grandes cantidades sobre ellas. La acción de dichas bacterias lleva a la descomposición del petroleo y a la dispersión de la mancha. De la eliminación de vertidos de petroleo, los microorganismos actúan oxidando el petroleo a CO2. Cuando se producen grandes vertidos las fracciones de hidrocarburos volátiles se evaporan rapadamente, quedando los componentes aromáticos y alifáticos de cadena larga para que sean eliminados por los organismos. De la gran cantidad de microorganismos capaces de degradar el petróleo destacan las bacterias y los hongos. Dentro de las bacterias hay gran cantidad de géneros capaces dedescomponer u oxidar los hidrocarburos que forman el petróleo como por ejemplo los géneros Achrornobacter, Acinetobacter, Actinomyces, Alcaligenes, Arthrobacter, Bacillus, Beneckea, Brevebacterium, Coryneformes, Erwinia, Flavobacterium, Klebsiella, Lactobacillus, Leumthrix, Moraxella, Nocardia, Peptococcus, Pseudomonas, Sarcina, Spherotilus, Spirillum, Streptomyces, Vibrio, Xanthomyces De todos estos géneros vamos a hablar de los siguientes porque son los que tienen mayor importancia en la biodegradación del petróleo: -Pseudomonas: Es un género de bacilos rectos o ligeramente curvados, Gram negativos, oxidasa positivos, catalasa positivos y aeróbicos estrictos aunque en algunos casos pueden utilizar el nitrato como aceptor de electrones. No pueden formar esporas. Este género es uno de los más proclives a la degradación de compuestos orgánicos, como son los hidrocarburos que forman el petróleo, especialmente cepas de las especies Pseudomonas putida o Pseudomonas aeruginosa. El amplio potencial catabólico de los componentes del género viene dado en muchos casos por la presencia de determinantes plasmídicos y transposones autotransmisibles. La ubicuidad de las bacterias del género Pseudomonas y su capacidad para explotar una amplia variedad de nutrientes refleja un sistema de adaptación al medio ambiente que no encuentra parangón en las bacterias de otros géneros. Las cepas de la especie Pseudomonas Putida sólo pueden degradar los hidrocarburos aromáticos que forman el petróleo.

Las cepas de la especie Pseudomonas aeruginosa es capaz de crecer en combustibles como queroseno o gasóleo, ya que es un microorganismo capaz de nutrirse a partir de hidrocarburos, causando estragos de corrosión microbiana, y creando una gelatina oscura que a veces se identifica inadecuadamente con un alga. -Flavobacterium: Es un género bacteriano perteneciente al grupo de las flavobacterias organotrofas, es decir que se alimentan de todo de tipo de compuestos orgánicos entre los que se encuentran los hidrocarburos. Este género se alimenta principalmente de alcanos y alquenos. Se trata de bacilos aerobios, inmóviles y Gram negativos. -Nocardia: Es un género de bacterias Gram-positivas que se encuentran en suelos de todo el mundo ricos en materia orgánica. Son capaces de degradar hidrocarburos cuya cadena no es muy larga en condiciones aeróbicas. Son catalasapositivas y con forma de coco. -Bacillus: Es un género de bacterias en forma de bastón y Gram positiva. El género Bacillus pertenece a la División Firmicutes. Son aerobios estrictos o anaerobios facultativos. En condiciones estresantes forman una endoespora de situación central, que deforma la estructura de la célula. Dicha forma esporulada es resistente a las altas temperaturas y a los desinfectantes químicos corrientes. La mayoría de especies dan positivo a la prueba de la catalasa y son saprofitas. Viven en el suelo, agua del mar y ríos, aparte de alimentos que contaminan con su presencia. Aunque generalmente son móviles, con flagelos peritricos, algunas especies son inmóviles. La especie del género Bacillus que puede degradar hidrocarburos para obtener nutrientes se denomina Bacillus circulans. Dentro de los hongos también hay muchos géneros que son capaces de degradar petróleo para obtener nutrientes (Allescheria, Aspergillus, Botrytis, Candida, Cephalosporium, Cladosporium, Cunninghamella, Debaromyces, Fusarium, Gonytrichum, Hansenula, Helmintrosporium, Mucor, Oidiodendrum, Paecylomyses, Phialophora, Penicillium, Rhodosporidium, Rhodotorula, Saccharomyces, Saccharomycopisis, Scopulariopsis, Sporobolomyces, Torulopsis, Trichoderma, Trichosporon, etcétera.) pero los más importantes son : -Aspergillus: El Aspergillus es un género de alrededor de 200 hongos (mohos), y es ubicuo, es decir, que puede vivir en todos los lugares. Los hongos se pueden clasificar en dos formas morfológicas básicas: las levaduras y las hifas. El Aspergillus es un hongo filamentoso (compuesto de cadenas de células, llamadas hifas), el tipo de hongos opuesto a las levaduras, éstas últimas compuestas de una sola célula redondeada. El hábitat natural del Aspergillus son el heno y el compostaje. Aunque al ser microorganismos oportunistas y ubicuos pueden vivir en otros medios como en zonas donde hay petróleo y utilizar los hidrocarburos que lo componen como fuentes de carbono, es decir, como nutrientes.

-Saccharomyces: El género Saccharomyces incluye muchos tipos diferentes de levaduras y forma parte del reino de los hongos. La incapacidad para utilizar nitratos y la capacidad de fermentar varios carbohidratos son las características típicas de los Saccharomyces. Para poder realizar esas fermentaciones necesita carbono que obtiene entre otros métodos mediante la degradación de hidrocarburos que forman parte del petróleo y de sus derivados. -Penicillium: Es un género del reino Fungi, es decir, el reino de los hongos. Tiene entre 100 y 150 especies, entre las que se encuentran algunas que poseen las enzimas necesarias para poder obtener carbono mediante la degradación de los hidrocarburos del petróleo. Las especies de Penicillium son reconocidas por su denso cepillar como las estructuras del espora-cojinete. Los conidióforos son simples o ramificados y son terminados por los racimos de fialides en forma de botella. Las esporas (conidios) se producen en cadenas secas de las extremidades de los fialides, con la espora más joven en la base de la cadena, y son casi siempre verdes. La ramificación es una característica importante para identificar especie del Penicillium. El Penicillium es un género grande y encontrado casi por todas partes, y siendo comúnmente el género de hongos más abundante en suelos. La fácil proliferación de los Penicillium en los alimentos es un problema. Algunas especies producen toxinas y pueden hacer el alimento no comestible o aún peligroso. Aunque todos los géneros de hongos y bacterias citados con anterioridad son capaces de degradar el petróleo porque posee las enzimas necesarias para ello, las que tienen mayor importancia son las bacterias, especialmente las cepas de la especie Pseudomonas.

Microbiología industrial o biotecnología microbiana es el ámbito de la microbiología orientado a la producción de elementos de interés industrial mediante procesos en los cuales intervenga, en algún paso, un microorganismo. Por ejemplo, la producción de: alimentos (fermentación del vino, pan o cerveza) y suplementos dietéticos (como los cultivos de algas, vitaminas o aminoácidos);1 2 biopolímeros, como el xantano, alginato, celulosa, ácido hialurónico, polihidroxialcanatos;3 biorremediación de entornos contaminados4 o tratamiento de desechos;5 así como la producción de principios activos de interés en medicina, como la insulina y hormona del crecimiento o de sustancias implicadas en el diagnóstico, como las Taq polimerasas empleadas en PCR cuantitativa.6 7 La microbiología industrial es tan antigua como la manipulación de alimentos fermentados como el vino, pan o yogur. No obstante, durante el siglo XX su aplicación se diversificó con el ánimo de generar un gran número de compuestos químicos complejos de forma más sencilla y barata que mediante síntesis orgánica; este hecho se debe a la enorme versatilidad metabólica de los microorganismos que, frecuentemente, son capaces de producir los compuestos deseados o sus precursores. Por ejemplo, la microbiología industrial ha sido clave en la producción de penicilinas, ya naturales, como la penicilina G (esto es, producidas de forma totalmente microbiológica), ya semisintéticas, como la meticilina, que requieren la purificación de un intermediario que luego ha de modificarse química o enzimáticamente. Finalmente, la tecnología del ADN recombinante ha permitido, con un enfoque de ingeniería genética, diversificar aún más la disciplina, llegando a producirse proteínas humanas mediante microorganismos transformados con genes humanos.8

LOS MICROORGANISMOS EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES Los microorganismos pueden actuar como productores o como contaminantes en los procesos industriales. Si son productores es importante conocer su ciclo vital, sus necesidades nutricionales o su comportamiento frente al oxígeno. Si el microorganismo es contaminante de un proceso industrial se estudia la forma de destruirlo sin dañar el resultado del proceso. Microorganismos productores Generalmente los microorganismos utilizados por la industria son las bacterias, aunque también existen procesos en los que actúan hongos y algas. El proceso industrial más extendido y conocido desde antiguo es la fermentación. En este proceso se oxida una molécula glucídica, en ausencia de oxígeno y se obtiene una molécula pequeña y algo de energía que el individuo utiliza para su supervivencia. Las industrias fermentadoras que utilizan bacterias como productoras son las industrias lácteas, las productoras de encurtidos y la industria del vinagre. Las industrias fermentadoras que utilizan levaduras (hongos) son las panificadoras y las industrias de bebidas alcohólicas como el vino, la cerveza o la sidra. En los procesos industriales se trabaja con grandes volúmenes por ello es necesario contar con:

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Grandes tanques donde se realiza el proceso de fermentación, los llamados fermentadores. Nutrientes baratos y fácil de obtener. Condiciones estériles, para que no se produzca contaminación en el interior del tanque. Cepas “Clon” donde los individuos que actúan en el proceso con clones, esto es, individuos genéticamente idénticos. Clones estables, que no muten. Cepas estables, que no modifiquen su producción en condiciones industriales. Eliminación de las cepas y de los subproductos de forma barata, fácil y rápida.

En la actualidad la industria farmacéutica invierte gran cantidad de recursos en la obtención de microorganismos productores estables. Estos se utilizan en la producción de alimentos, antibióticos, vacunas, vitaminas, hormonas... Microorganismos como contaminantes La industria alimenticia debe trabajar en condiciones asépticas para que no se desarrollen microorganismos contaminantes que pueden poner en

peligro la salud del consumidor o pueden degradar el valor del producto alterando su color, olor o sabor, con lo que el proceso no sería rentable. Para conseguir las mejores condiciones de producción se utilizan dos clases de métodos antimicrobianos, el método físico y el método químico.

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Métodos físicos

Los agentes más utilizados son la temperatura y las radiaciones. Con altas temperaturas se desnaturalizan las proteínas de forma que se destruyen los agentes patógenos. Los métodos industriales en los que se aplican las altas temperaturas son la pasteurización, el UHT con el que se esteriliza el alimento, el hervido y el escaldado. Las bajas temperaturas también sirven, ya que se inhibe el crecimiento de microorganismos y se puede matar por congelación a algún tipo de parásito. Las radiaciones UV son muy utilizadas sobre los alimentos ya que pueden alterar el ADN de un ser vivo y provocar su muerte sin alterar las cualidades organolépticas de los alimentos.

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Métodos químicos

Se utilizan desinfectantes y antisépticos para tratar utensilios que estén en o con los alimentos y puedan provocar contaminación en ellos. Una vez aplicados estos métodos, se realiza un análisis microbiológico del alimento. Se realiza una toma de muestra al azar. Sobre ella se realizan las siguientes pruebas:

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Observación de la muestra a microscopía, para detectar microorganismos. Cultivo de la muestra en distintos medios y observación de crecimiento microbiano. Conteo de colonias crecidas en los medios de cultivo. Determinación de los microorganismos presentes en el cultivo mediante pruebas microbiológicas.

Producción de antibióticos La producción de antibióticos ha sido extensa desde los esfuerzos pioneros de Florey y de Chain en 1939. La importancia de los antibióticos en la medicina ha conducido a investigación para estudiarlos y producirlos de forma industrial. A pesar de la variedad amplia de antibióticos conocidos, menos del 1% de los agentes antimicrobianos tienen valor médico o comercial. El antibiótico más comúnmente conocido, la penicilina,tiene una toxicidad altamente selectiva y una gran importancia terapéutica porque las células animales eucarioticas no tienen peptidoglicano en su pared (que es el compartimento de acción de la penicilina). No pasa lo mismo en otros antibióticos (como los polienos, que afectan a la membrana, compartimento que procariotas y eucariotas comparten) Para identificar los antibióticos útiles, se emplea un proceso sencillo denominado bioensayo. Con este método, los inhibidores de una gran cantidad de microorganismos se cultivan y después se prueban para la producción de los productos difusibles que inhiben el crecimiento de los organismos de la prueba. Los restos se deben probar para sus toxicidades selectivas y actividades terapéuticas, y los mejores candidatos pueden ser examinados y ser modificados posiblemente. Aun así, muchos potentes antibióticos son rechazados debido a los posibles efectos secundarios en el hombre.Una versión más moderna implica la búsqueda de nuevos productos naturales que inhiben blancos específicas (e.j. un paso particular de una ruta metabólico) en microorganismos.

[editar] Técnicas de producción industrial Los antibióticos son producidos a escala industrial en un proceso de la fermentación, donde el microorganismo productor se crece en envases grandes (100.000-150.000 litros o más) que contienen un medio de cultivo líquido. La concentración de oxígeno, la temperatura, el pH y los niveles nutrientes deben ser óptimos dependiendo del microorganismo productor. Pues los antibióticos son metabolites secundarios (producidos en la idiofase) y el tamaño de la población se debe controlar muy cuidadosamente para asegurarse de que la producción máxima está obtenida antes

de que las células mueran (quimiostato). Una vez que el proceso finalice, el antibiótico se debe extraer y purificar. Lo que sería simple de alcanzar, si el antibiótico es soluble en solvente orgánico. Si no, debe ser eliminado en un intercambiador iónico, por adsorción o por productos químicos.

[editar] Cepas usadas en la producción Los microorganismos usados en la fermentación son raramente idénticos al tipo silvestre. Esto es porque las especies a menudo se modifican geneticamente para obtener las cantidades máximas de antibiótico. La mutación es utilizada a menudo, tales como radiación ultravioleta, agentes intercalantes o ciertos productos químicos. La selección y la reproducción adicional de las cepas de mayor rendimiento tras muchas generaciones pueden aumentar la producción en un 20% o más. Otra técnica usada para aumentar producciones de antibióticos es la amplificación del gen, donde las copias de los genes para las proteínas implicadas en la producción del antibiótico se pueden insertar nuevamente dentro de una célula, vía vectores tales como plásmidos.Muchas veces cuando se utilizan antibioticos a diferentes tipos de organismos, estos organismos crean una rescistencia a el antibitico,lo que generara que a un largo plazo la crias de estos organismos generen una resistencia a al antibiotico y asi podria ser por varias generaciones METODOS GENERALES PARA LA OBTENCIÓN INDUSTRIAL DE ENZIMAS

1. Durante siglos las enzimas fueron utilizadas, formando parte de células o extractos crudos de materiales vegetales, animales y microbianos. Así sucedió en forma totalmente empírica, sin conocerse su modo de acción, ni el porqué de su actividad catalítica en la industria de la fermentación como en la cerveza, vino, pan y queso. Aún suele emplearse una enzima útil producida por una bacteria, una levadura o un trozo de tejido, sin siquiera extraerla de las células. Por ejemplo, el Acetobacter aceti puede servir para oxidar el alcohol y convertirlo en ácido acético sin purificar antes la oxidasa del alcohol. La levadura fermenta el azúcar y lo convierte en alcohol sin que se efectúe la extracción del complejo cimasa; las muchas otras enzimas que contiene la levadura no estorban la reacción, a causa de que tienen otras actividades especificas. 1.1. El desarrollo de fuentes para producir enzimas de uso en la industria alimentaría, de métodos de aislamiento y purificación y el diseño de reactores enzimáticos, que permiten su aplicación en diversos procesos, ha evolucionado en forma considerable y ha dado origen a un área interdisciplinaria conocida hoy día como "ingeniería enzimática", como nuevo enfoque de la biotecnología (13, 15). Hoy se ha logrado obtener enzimas más puras, que tienen las siguientes ventajas sobre los productos de fermentación: acción más especifica en actividad predecible - es posible utilizar concentraciones más elevadas del substrato.

su y

función controlable,

catalítica; y

1.2. Las principales fuentes de enzimas usadas en la industria de alimentos son de diferente origen: a) Vegetal: Lipasas y pectinoesterasa se elaboran a partir de soya, ricino y frutas cítricas; del germen de trigo se extrae la alfa-amilasa. Las proteasas se obtienen de la papaya, del higo, de la piña y la peroxidasa, del rábano picante; b) Animal: La renina, pepsina, tripsina, quimotripsina, catalasa y lipasa pancreática son de origen animal; c) Microbiano: Las enzimas de los hongos: Aspergillus flavus, orycae y niger y del Bacillus subtilis han demostrado ser de gran uso en la industria alimentaría. 2. ELABORACIÓN DE ENZIMAS (19). 2.1. Elaboración de enzimas de origen animal o vegetal. Si se trata de enzimas de origen animal la simple trituración de algunos tejidos especializados, como el páncreas o el hígado, permite formar una papilla, la cual se extrae a continuación con un solvente adecuado como agua, acetona fría (-20°C ), glicerina o una solución salina. En forma parecida se procede con los tejidos vegetales, previamente sometidos a trituración o disrupción (rotura). También puede partirse de los jugos de expresión de los respectivos tejidos, cuya estructura celular se destruye por autolisis, plasmolisis (18) o por congelación, la cual revienta las paredes celulares. 2.2. Elaboración de enzimas de origen microbiano (16,17). Actualmente la tendencia industrial es el reemplazo de muchas enzimas provenientes de tejidos por aquellas que resultan de la aplicación de cultivos de microorganismos seleccionados, que generan la enzima especifica. La producción de enzimas por microorganismos tiene la ventaja de su costo, generalmente menor, y por realizarse en un periodo relativamente breve: Por ejemplo, 1 a 5 días en el caso de una fermentación discontinua por lotes ("batch").

Además, se puede incrementar el rendimiento de una enzima especifica por un determinado organismo, recurriendo a modificar sus condiciones ambientales, o bien, a formar por vía genética cepas mutantes, en las cuales la producción de la enzima puede ser varias veces superior que en la cepa original (15,74). De este modo procesos de selección, adaptación y mutación han mejorado considerablemente la producción de enzimas a partir de microorganismos. Las enzimas elaboradas industrialmente son por lo general del tipo degradativo y extracelular, es decir, que son excretadas al medio por el microorganismo que las genera; pues entonces no precisan de la ruptura de las células microbianas para su extracción como es necesario en las enzimas intracelulares de biosíntesis. 2.3. La elaboración de enzimas de origen microbiano comprende diferentes etapas: 2.3.1. Selección de microorganismos: Se empieza generalmente por un cultivo de enriquecimiento de la cepa seleccionada. Cultivos originales pueden obtenerse de la firma American Tipe Culture Collection (ATCC), del Northern Utilization Research Branch o de otro organismo o instituto reconocido. 2.3.2. Cultivo: Las materias primas que sean de costo adecuado y que puedan utilizarse como medio de cultivo varían naturalmente según la enzima por elaborar y pueden ser de los siguientes orígenes (10) a) Materias azucaradas o amiláceas, como melaza, jarabe de glucosa, almidones y afrechos de trigo, arroz o maíz; b) Materias proteicas, como hidrolizados proteicos, harina de pescado, caseína, gelatina y afrechos de extracción de semillas oleaginosas; c) Componentes nitrogenados, como sales de amonio, nitratos, urea; d) Sustancias favorecedoras del crecimiento microbiano; como, extractos y autolizados de levadura, sales minerales con inclusión de elementos trazas y eventualmente vitaminas. Fuera de la composición del medio constituyen parámetros importantes que deben controlarse en el cultivo, las condiciones óptimas del caso, en cuanto a temperatura, pH, aereación (para suministrar el oxígeno necesario y evitar exceso de calor de reacción), y velocidad de agitación. En lo que se refiere a los reactores para realizar la fermentación se distingue entre los cultivos en superficie de medios líquidos o semisólidos, usándose ya sea sartenes o tambores rotatorios, y cultivos en profundidad, actualmente más usados, mediante tanques agitados, de lecho fijo o de lecho fluidizado (partículas suspendidas y agitadas, lo que facilita su mezcla y circulación) (10, 17). 2.3.3. Terminada la incubación del proceso fermentativo se separa la biomasa junto con el resto de las células y los componentes sólidos del medio de cultivo por filtración o centrifugación. El liquido resultante, generalmente aún bastante heterogéneo, puede utilizarse directamente como preparado enzimático; Pero, generalmente, se somete a una purificación y/o aislamiento posteriores, que comprenden diferentes fases y que pueden aplicarse igualmente en las enzimas de origen vegetal o animal. 3. PURIFICACIÓN Y AISLAMIENTO DE ENZIMAS.

3.1. Sin perjuicio que un preparado enzimático puede consistir en el mismo extracto o caldo fermentado que sólo se somete a una clarificación y concentración (preparado liquido) o desecación (preparado sólido) se recurre también a métodos de aislamiento y purificación de enzimas en gran escala, lo cual se logra principalmente por los siguientes procesos: 3.2. Adsorción selectiva con hidróxidos de hierro o aluminio coloidales, a cierto pH, pues no todas las proteínas son adsorbidas en iguales condiciones. Una vez adsorbida se lava con agua o solución salina y luego sé eluye a pH diferente, generalmente alcalino mediante otra solución salina, por ejemplo, de fosfato. 3.3. Por precipitación, en que las enzimas son fraccionadas al reducirse su solubilidad hasta el punto en que precipitan. Esto se logra por adición de sales a cierto pH y a elevada concentración iónica o por solventes orgánicos (alcohol, acetona, isopropanol) a baja temperatura. La sal más usada es el sulfato de amonio por su alta solubilidad, bajo costo, alta atoxicidad para la enzima y por no afectar mayormente la viscosidad de la solución. 3.4. Diálisis por gradientes de concentración a través de membranas semipermeables. 3.5. Ultrafiltración por aspiración o presión a través de membranas de porosidad fina como tamiz molecular. Presenta una alternativa interesante para separar enzimas, pues no hay cambio de fases, ni altos gradientes de temperatura (15). 3.6. Electroforesis sobre soportes de papel, gel de almidón, agar o dextrano.

3.7. Fraccionamiento cromatografico Pico de tipo preparativo, tanto en cada fina, como en columna con intercambiadores iónicos, geles o tamices moleculares. Combinando estos procedimientos con otros a base de electroforesis de alta tensión, cataforesis y electrodiálisis se logran actualmente separaciones de mezclas complejas de enzimas. 4. El control de todas estas etapas en su forma más rigurosa, es necesario para asegurar el máximo de rendimiento y reproducibilidad, seguridad y calidad de los productos enzimáticos obtenidos. 5. ENZIMAS INMOVILIZADAS (1, 20, 21). El enorme número de reacciones catalizadas por enzimas y la especificidad de las enzimas individuales significa que éstas son potencialmente de gran valor industrial. Sin embargo, su costo se agudiza al aplicarlas como reactivos en forma soluble, pues se produce su pérdida, una vez utilizadas. Aunque la enzima por regenerarse en el proceso podría usarse muchas veces, su separación a partir de la mezcla de reacción no es económicamente factible. De allí que ha significado un avance importante la posibilidad de inmovilizar las enzimas sobre soportes inertes, reteniendo así gran parte de su actividad catalítica original. Como las reacciones enzimáticas se desarrollan en medio acuoso, la matriz del soporte debe ser insoluble en agua, pero tan hidrófila que garantice un buen o con el medio de la reacción. Su aplicación se basa en sus interesantes propiedades: a) Son térmicamente más estables que las enzimas nativas y más resistentes a la autolisis; b) Al final de una reacción catalizada enzimáticamente, la enzima enlazada puede separarse por simple centrifugación o filtración, sin necesidad de agregar un reactivo de inactivación o precipitación; c) Una vez recuperada, la enzima enlazada puede volver a usarse las veces que se desea, sin pérdida sustancial de actividad después de un simple lavado con soluciones tampones acuosas y permitiendo realizar así procesos enzimáticos continuos. Por lo tanto, se usan también para aislar y purificar enzimas, al separarlas de inhibidores específicos. 5.1. Los métodos para la inmovilización de enzimas comprenden las siguientes técnicas (l, 20) a) Por adsorción de la proteína enzimática por la superficie de una matriz de soporte como silicagel, carbón, aluminio, vidrio poroso o poliaminas. La unión es relativamente débil, pudiendo destruirse por cambios en el pH, la temperatura o la concentración iónica; pero puede estabilizarse si la enzima ya adsorbida se somete a un entramado con glutaraldehído (véase bajo d) como lo es un soporte de resina a base de fenol y formaldehído luego entramada con aldehído glutárico (72). b) Por enlace iónico en que la molécula de la enzima, cargada electrostáticamente es de carácter polianiónico o policatiónico. También aquí la unión es relativamente débil, pues la carga de la proteína enzimática es pequeña en relación a su masa; sin embargo, puede intensificarse al asociarla a una adsorción. c) Por enlace covalente entre la enzima y el soporte insoluble a través de los diferentes grupos funcionales, capaces de reaccionar, de las enzimas, como , -COOH, -SH, y -OH. Portadores pueden ser sustancias inorgánicas, como silicagel, caolín, apatita, vidrio poroso, aluminio, hierro; orgánicas, como celulosa, almidón, dextrano, colágeno, agar y, especialmente, polímeros como de la carboximetil-celulosa, succinil-amino-hexil-celulosa, anhídrido maleico entramado, poliamidas, poliuretanos y poliacrilaminas. Este enlace es bastante estable y puede realizarse a veces en forma directa con el soporte, después de una eventual modificación de grupos funcionales, capaces de reaccionar con la enzima, o bien se intercala todavía entre la enzima y el portador una molécula intermedia ("spacer") para que la enzima mantenga mayor movilidad y con ello una mayor actividad catalítica. Así, en el caso de la carboximetil-celulosa transformada en su azida para su pre-activación, forma unión covalente por un enlace amida entre el soporte y el grupo epsilon de la lisina contenida en el polipéptido de la enzima o el grupo amino libre de un aminoácido terminal. En el caso del anhídrido maleico entramado, la unión covalente de la enzima se produce por aminolisis del grupo anhídrido sin preactivación. d) Por entramado transversal (cross-linking), una forma especial de enlace covalente en que las moléculas enzimáticas se enlazan entre si mediante reactivos bi- o polifuncionales, como el dialdehído glutárico, di-isotiocianato o ácido disulfónico. Su inconveniente es el difícil o del substrato con la molécula enzimática, situada en el interior del polímero macromolecular resultante. También suele asociarse una adsorción con un enlace covalente y un entramado. e) Por recubrimiento en que las enzimas mismas no se inmovilizan, sino que se limita su espacio de reacción, recubriéndolas con una membrana polímera, natural o sintética, que sea semipermeable; es decir, permeable para el

substrato y el producto de la reacción, pero impermeable para las moléculas enzimáticas. El recubrimiento puede suceder por una envoltura con una matriz, por ejemplo, de , una separación por ultrafiltro o por una inclusión de la enzima en microcápsulas, permeables al substrato, de bajo peso molecular (73). Factores como diámetro de poro del soporte de adsorción y carga del soporte y del substrato son parámetros que influyen, según el procedimiento elegido, en la cinética de las enzimas inmovilizadas. 5.2. La enzima así inmovilizada presenta las ventajas de un catalizador sólido y es separada fácilmente de la mezcla de reacción. En algunos casos, especialmente cuando la matriz de soporte es de carácter iónico, las propiedades de la enzima inmovilizada pueden ser diferentes de aquellas que presenta la forma soluble. No cabe duda que estas técnicas de inmovilización de enzimas, iniciadas a comienzos de la década del 60, conducirán a exitosos procesos industriales en el campo de la catálisis industrial por enzimas. Una de las posibilidades más prometedoras en esta área es la de crear sistemas multienzimáticos inmovilizados al unir más de un tipo de enzima en la matriz, como glucoamilasa y glucosa-isomerasa para transformar almidón en fructosa. Es interesante hacer notar, al respecto, que en la naturaleza las endoenzimas, es decir aquellas que operan dentro de las células, están habitualmente inmovilizadas por fijación sobre membranas o sobre partículas sólidas en suspensión (20). La lactasa fúngica para desdoblar la lactosa de leche y suero y la glucosa isomerasa para la obtención de fructosa, son buenos ejemplos del empleo actual de enzimas inmovilizadas en tecnología de alimentos. I. INTRODUCCION

Los microorganismos pueden ser utilizados en la producción comercial de ciertas vitaminas como la tiamina (B 1), la riboflavina (B2), el ácido fólico, el ácido pantoténico, el piridoxal, la vitamina B 12 y la biotina. También sintetizan ßcaroteno, que es la provitamina A. El ergosterol (provitamina D2) puede existir en ciertas cepas de Saccharomyces a concentraciones tan altas como 0,1-10% del peso celular. Recientemente (1998) la empresa farmacéutica Roche ha desarrollado una patente para producir vitamina B6 mediante el cultivo de la bacteria Rhizobium. Sin embargo, a nivel mundial solamente tienen un valor económico importante la producción de vitamina B 12, riboflavina, ácido ascórbico y ß-caroteno.

II. PRODUCCIÓN INDUSTRIAL DE VITAMINA B12

En 1926, Minot y Murphy determinaron que la anemia perniciosa humana se curaba con extractos de hígado, un descubrimiento por el que recibieron el premio Nobel de medicina en 1934. Ricke y Smith aislaron vitamina B 12 cristalina de extractos de hígado en 1948. La vitamina B12 (cianocobalamina) es una vitamina que es sintetizada en la Naturaleza exclusivamente por los microorganismos. Es necesaria para los animales y está presente en cada tejido animal a concentraciones muy bajas (1ppm en el hígado). Su deficiencia produce la anemia perniciosa. Las necesidades en vitamina B12 de los animales quedan cubiertas por los alimentos que toman o por absorción de la vitamina B12 producida por los microorganismos del intestino. Sin embargo, el hombre obtiene la vitamina B 12 solamente de los alimentos, ya que la vitamina B12 sintetizada por los microorganismos en el intestino grueso no puede ser asimilada. Las concentraciones de vitamina B12 que están presentes en los tejidos animales son demasiado bajas para su uso en la producción comercial. La síntesis química tampoco es práctica ya que requiere 70 etapas de reacción. La producción comercial se lleva a cabo en la actualidad enteramente por fermentación. La vitamina B 12 fué obtenida comercialmente al principio como un subproducto de las fermentaciones de estreptomicetos para la producción de los antibióticos estreptomicina, cloranfenicol o neomicina, con un rendimiento de aproximadamente 1 mg/l. A medida que la demanda de vitamina B12 aumentó, se desarrollaron procesos de fermentación con cepas de mayor rendimiento. La producción mundial anual de vitamina B12 se estima en unos 12000 kg de los cuales unos 7000 kg son para la industria farmacéutica y el resto va a la industria de alimentación animal. En el caso de los piensos de cerdos y pollos, se añaden 10-15 mg de vitamina B12 por tonelada de pienso si se utiliza proteína vegetal que es más barata que la animal. Se conocen varias cepas productoras. Los rendimientos más altos se han obtenido a partir de Propionibacterium fredenreichii (19 mg/l), Propionibacterium shermani (23 mg/l) y Pseudomonas denitrificans (60 mg/l). Se ha encontrado que Pseudomonas denitrificans es la especie más productiva entre las diferentes Pseudomonas que producen vitamina B12. En este proceso de una sóla etapa, la vitamina B12 se produce durante toda la fermentación. Deben añadirse como suplemento cobalto y 5,6-dimetil benzimidazol. Se ha encontrado también que la adición del compuesto betaína, (CH3)3NCH2COO-, da lugar a un aumento del rendimiento; la melaza de remolacha se utiliza como una fuente de betaína de bajo precio. Aunque su modo de acción no es conocido, la betaína se asume que causa una activación de la biosíntesis o un aumento de la permeabilidad de la membrana. Después de 12 años de desarrollo de la cepa, el rendimiento de este proceso se ha aumentado desde 0,6 mg/l a 60 mg/l.

III. PRODUCCIÓN INDUSTRIAL DE RIBOFLAVINA

La riboflavina o vitamina B2 fué aislada por primera vez en 1933 por Kuhn, György y Wagner-Jauregg. La riboflavina está presente en la leche como riboflavina libre, aunque se encuentra en otros alimentos (hígado, corazón, riñón o huevos) como parte de las flavoproteínas que contienen los grupos prostéticos FMN (flavín mononucleótido) o FAD (flavín adenín dinucleótido). La riboflavinosis es una enfermedad humana causada por la deficiencia de riboflavina. Esta enfermedad, que aparece como un tipo de dermatitis, puede ser combatida istrando riboflavina en una dosis diaria de 1 mg. Además, se suele añadir junto con la tiamina y el ácido nicotínico a la harina que se utiliza en la producción de pan enriquecido en vitaminas. La 1.-

riboflavina Síntesis

química,

se

produce

primariamente

industrialmente

para

uso

farmacéutico

por (20%

de

varios la

producción

procesos: mundial).

2.- Biotransformación de glucosa a D-ribosa por mutantes de Bacillus pumilus y subsecuente conversión química de la ribosa a riboflavina (50% de la producción mundial) 3.-

Fermentación

directa

(30%

de

la

producción

mundial).

La producción total de riboflavina a escala mundial es de aproximadamente 2000 toneladas por año. La riboflavina es sintetizada por muchos microorganismos incluyendo bacterias, levaduras y hongos filamentosos. Originalmente se utilizó en la producción comercial de riboflavina Emerothecium ashbyii pero desde 1946 se utiliza Ashbya gossypii. La producción por fermentación se lleva a cabo normalmente con Ashbya gossypii NRRLY-1056, obteniéndose un alto rendimiento, más de 10-15 g/l, mediante el desarrollo de cepas, optimización de la solución de nutrientes, cultivo del inóculo y condiciones de fermentación. Originalmente la fermentación utilizaba un medio con glucosa y líquido de maceración de maiz. Cuando se utilizaron lípidos como fuente de energía, el rendimiento aumentó marcadamente. Actualmente se utiliza el siguiente medio: ·

Líquido

de

· ·

maceración

de

Peptona Aceite

maiz

al

al de

soja

2,25% 3,5%

al

4,5%

Así mismo para obtener altos rendimientos es crítico el uso de inóculos pequeños (0,75-2%) de un cultivo de 24-48h que crezca activamente. La fermentación dura 7 días con una velocidad de aireación de 0,3 vvm a 28°C. La riboflavina está presente en el caldo de fermentación tanto en solución como unida al micelio. La vitamina unida al micelio se libera de las células por tratamiento con calor (1 hora, 120°C) y el micelio se separa y se elimina.

IV. PRODUCCIÓN INDUSTRIAL DE ß-CAROTENO

Los carotenoides se encuentran en muchos tejidos de animales y plantas, pero se producen exclusivamente a partir de plantas o de microorganismos. El ß-caroteno (provitamina A) se convierte en vitamina A en la membrana de la mucosa intestinal y se almacena en el hígado como éster palmítico. En el hombre, una deficiencia de vitamina A (requerimiento diario 1,5-2 mg) causa ceguera nocturna y cambios en la piel y en las membranas de las mucosas; es particularmente necesaria para la biosíntesis normal de polisacáridos. La demanda de ß-caroteno es de aproximadamente unas 27 toneladas por año, fundamentalmente para uso como colorante de alimentos (margarina, queso, derivados del huevo, salmón). Los carotenoides son derivados altamente insaturados del isopreno. Se conocen en la Naturaleza actualmente más de 400 compuestos carotenoides. Solamente los compuestos con la estructura ß-ionona (la estructura del anillo encontrada en cada extremo de la molécula de los ß-carotenos) son efectivos como provitamina A. Por lo tanto, se pueden formar 2 moléculas de vitamina A a partir del ß-caroteno, solamente se forma una molécula de vitamina A a partir del a y g caroteno ya que sólo tienen un anillo ß-ionona. Los rendimientos más altos se han obtenido con el proceso del hongo Blakeslea trispora. Cuando se mezclan cultivos de ambas formas sexuales, cepas (+) y (-), se consigue un aumento significativo en la producción de caroteno por la cepa (-). Esta producción se induce por los ácidos trispóricos que derivan biosintéticamente del ß-caroteno. Si bien tienen una estructura parecida, no actúan como precursores sino más bien como hormonas sexuales.

La producción de ß-caroteno se lleva a cabo en una fermentación sumergida utilizando un cultivo mixto de las cepas (+) y (-). Las proporciones de las dos cepas no necesitan ser iguales y puesto que es la cepa (-) la que produce el ßcaroteno, esta cepa debe estar en exceso. Otro activador de la síntesis de ß-carotenos es la ß-ionona. Sola es tóxica para el organismo productor, pero en presencia de aceites vegetales estimula la producción de carotenos. Las ßiononas por sí mismas no son incorporadas en carotenos pero afectan la síntesis de varias de las enzimas implicadas en la ruta biosintética. Debido a la baja estabilidad del ß-caroteno dentro de las células, es necesaria la adición de un antioxidante en los procesos de fermentación. El micelio, rico en carotenoides, puede ser utilizado directamente como aditivo para piensos. Para obtener ß-caroteno puro, el micelio es separado, deshidratado (con metanol), extraído con cloruro de metileno (75-92% rendimiento) y el producto crudo se purifica (patente Upjohn).

Historia El empleo del vinagre en gastronomía es posible que esté ligado al comienzo de la elaboración de bebidas alcohólicas, en aquellos tiempos es posible que alguien se diera cuenta de lo adecuado de su empleo como conservante. El primer testimonio escrito del empleo del vinagre viene del Imperio romano: el gastrónomo Apicio (contemporáneo del emperador Tiberio) y autor del libro de cocina más antiguo que se conoce en la cultura occidental, De re coquinaria, presenta recetas que emplean vinagre.1 [editar] Elaboración Tradicionalmente el vinagre procedía de los toneles de la producción del vino que se agriaba, o se ponía malo. La expresión enológica es: El vino se picaba, es decir, se comenzaba a formar vinagre. Esto ocurría espontáneamente bien en una bota o se le subía de acidez el vino embotellado, de esta forma se retiraba y se empleaba para vinagre. El fenómeno concreto de la producción del vinagre no fue explicado sino hasta el año 1864. El vinagre proviene de la actividad de las bacterias Mycoderma aceti que realizan la reacción química de fermentación del alcohol etílico (vino) a ácido acético (vinagre), para que ocurra esta transformación deben existir las condiciones apropiadas de acidez pH, concentración del alcohol, nutrientes (proteínas en el vino). Cuando se produce la actividad de las mycoderma aceti se forma una piel en la superficie exterior del vino con la intención de ir tomando el oxígeno del aire y convertir el alcohol en vinagre, el fin del proceso resulta cuando ya no hay una concentración alta de alcohol en el vino. [editar] Método de Orleans Fue en el año 1864 cuando L. Pasteur explicó por primera vez con detalle y exactitud el proceso de estas bacterias, el método de elaboración pasó a tener su nombre Método Pasteur o Método Orleans que consistía en llenar toneles en forma de cascada de vino y vinagre, en la misma proporción, y cada vez que se sacaba una cantidad de vinagre se le rellenaba con la misma cantidad de vino. Lo problemático del método era que se obtenían resultados muy lentamente. [editar] Método Schuetzenbach Surge como un método más veloz que el de Orleans. Para ello, se toman un conjunto de barriles de tal forma que queden apilados en niveles y cada barril debe tener una especie de doble fondo perforado. Se llenan con virutas de madera para que se alojen allí las bacterias. La perforación del fondo permite el paso del aire para que se difunda por toda la viruta, mientras por la parte superior se va vertiendo el líquido alcohólico, el cual se dispersa entre las virutas hasta precipitarse al fondo, donde por esas perforaciones caen al barril siguiente. En cada nivel se aumenta la concentración de ácido acético entre 1 y 2%. El método Schuetzenbach es más rápido que el método de Orleans a causa de un aumento de la superficie de actuación debido a las virutas de madera. [editar] Métodos modernos Los métodos modernos son similares a los mencionados tienen como objetivo una producción a mayor escala mediante reactores químicos donde se controlan todos los factores de la reacción, tales como: la temperatura, aire y suministro del alcohol. En estos casos se sigue empleando la viruta de madera y también se pueden hacer experimentos. [editar] Maduración El proceso final del vinagre, y casi el más importante, es la maduración. Preferiblemente en toneles de madera siendo el tiempo de maduración dependiente de la variedad y del tipo de vinagre a elaborar, puede alcanzar desde los 6 meses hasta diversos años (vinagres de solera tales como el aceto balsámico). Tras el proceso de maduración se filtra, se clarifica y se pasteuriza para su posterior embotellamiento y su comercialización. Si no se pasteuriza adecuadamente pueden aparecer unos pequeños nematodos (Turbatrix aceti).

[editar] Usos [editar] Gastronómicos

Vinagre embotellado con infusión de orégano. Se utiliza principalmente junto con el aceite para aliñar verduras y vegetales en las ensaladas. El vinagre es una pieza clave en los escabeches, los marinados y los encurtidos, se emplea en éstos como un conservante ya que ralentiza los efectos de la putrefacción alimenticia. Se suelen emplear los vinagres aromatizados con diferentes hierbas, tales como eneldo, estragón, romero o tomillo; existen también los de ajo. [editar] Industriales y caseros También se usa como conservante de los alimentos en la industria de conservación alimenticia. Aparte de su uso gastronómico, el vinagre también se emplea como artículo de limpieza para limpiar la superficie de los cristales y como repelente de mosquitos. Debido a su carácter ácido, reacciona con el Carbonato Cálcico por lo que también es usado para la limpieza de Cal en pequeños electrodomésticos como cafeteras. [editar] Variedades Cada país mundialmente tiene algo para el vinagre. El vinagre puede ser de diferentes tipos. El vinagre de vino, aceto balsámico y el vinagre de jerez lo tenemos aquí descrito. [editar] Vinagre de vino Se denomina así al más corriente de todos los vinagres, así como el de mayor consumo y producción mundial. Este vinagre procedente de las diferentes variedades de vino. A veces este vinagre comercial no ha pasado por la fase de maduración. [editar] Vinagre blanco Artículo principal: Vinagre blanco Es un vinagre obtenido de la fermentación del alcohol puro de caña de azúcar. Es la variante más fuerte de todas, por lo cual se expende reducido con agua al 10 ó 5 por ciento. Aun cuando se puede emplear como aderezo, se utiliza mayormente como resaltador de los colores vivos en las telas (para evitar que se destiñan), o bien como producto de limpieza doméstica. [editar] Aceto balsámico Artículo principal: Aceto balsámico El más conocido de los acetos es el Aceto balsamico di Modena es un tipo de vinagre de origen italiano procedente de la región de Emilia-Romaña y sobre todo de la ciudad que le da nombre: Módena. Dentro de sus características se encuentran las de poseer un sabor fuerte, de color oscuro y aromas ligeramentes dulces. Se madura durante al menos 12 años en toneles de diferentes maderas. Se emplea mucho en vinagretas. Es recomendable sólo añadir unas gotas a la salsa para aliñar. Existen algunos acetos en pequeñas botellas de 100 ml que incluso pueden llegar a costar bastantes cientos de euros, ya que están envejecidos por muchos años (pueden llegar a 40 años o más). [editar] Vinagre de Jerez

Vinagre de Jerez ecológico La obtención de este vinagre se vincula a la producción de los vinos del Marco de Jerez. El vinagre se elabora exclusivamente a partir de la fermentación acética de estos vinos, el sabor de este vinagre es más fuerte que el de vino. El color resultante de este vinagre es caoba oscuro, algo concentrado y de aromas generosos, en la nariz se nota el matiz de la madera. El vinagre de Jerez es ideal para consumirse en vinagretas y aliños de ensaladas así como saborizante de diferentes alimentos.2 Se tiene constancia de su existencia allá por el siglo I después de Cristo, en los escritos del sabio gaditano Columela. Actualmente forma parte de los productos de calidad certificada por la Junta de Andalucía y su producción está regulada por el Consejo Regular del Vino y Brandy de Jerez. Se pueden encontrar dos tipos: "Vinagre de Jerez", que

ha envejecido seis meses, o "Vinagre de Jerez Reserva", que ha envejecido un mínimo de dos años (aunque el consejo permite especificar la edad si esta es mayor, y pueden encontrarse vinagres de hasta 20 o 30 años). [editar] Vinagre de sidra o de manzana Artículo principal: Vinagre de sidra (elaboración) Se denomina a este vinagre a veces como vinagre de manzana es muy empleado en las cocinas de los países del norte de Europa. Su elaboración parte de la fermentación alcohólica de la manzana en sidra. El empleo de este vinagre le convierte muy adecuado en las ensaladas y en las vinagretas. Entre sus usos medicinales se emplea como remedio para el mal olor de las axilas poniendo una gasa con una disolución del mismo, como loción alivia los músculos que se han sometido a fuerte deporte. Los procesos de fabricación Aunque exista una gran diversidad de industrias alimentarias los procesos de fabricación pueden clasificarse en seis diferentes: manipulación de los alimentos, almacenamiento de los mismos y de las materias primas, la extracción de sus propiedades, la elaboración hasta un producto final, el envasado y la conservación de los alimentos. [editar] Procesos de manipulación Los procesos de manipulación humana de los alimentos tienden a disminuirse en la industria alimentaria, es frecuente ver elementos en las factorías que automatizan los procesos de manipulación humana y animal para la alimentacion. [editar] Procesos de almacenamiento El almacenamiento de materias primas está orientado a minimizar el efecto de estacionalidad de ciertos productos alimentarios. Generalmente suelen emplearse para el almacenamiento en silos, almacenes acondicionados al tipo de industria específico (herméticos, al aire libre, refrigerados, etc), cámaras frigoríficas, etc [editar] Procesos de extracción Algunos alimentos necesitan de procesos de extracción, bien sea de pulpas (en el caso de frutas), huesos, o líquidos. Los procesos industriales para realizar la extracción pueden ser la mediante la trituración del alimento, el machacado o molienda (cereales para el pan, las olivas para el aceite, etc), extracción mediante calor (grasas, tostado del pan, etc. ), secado y filtrado, empleo de disolventes. [editar] Procesos de elaboración Los procesos habituales de la elaboración de alimentos, tienen como objeto la transformación inicial del alimento crudo para la obtención de otro producto distinto y transformado, generalmente más adecuado para su ingesta. Algunos de los procesos de elaboración tienen su fundamento en la conservación del alimento

   

Cocción. Suele emplearse en la elaboración de muchos alimentos de origen cárnico, Destilación. Secado, Es tradicional su uso en pescados, así como en el de carne, con motivo de aumentar su conservación. En estos casos el proceso de elaboración y de conservación coinciden. Fermentación, mediante la adicción de microorganismos (levadura), es muy empleada en la industria de las bebidas: industria del vino y en la industria cervecera.

[editar] Procesos de conservación Esta fase es vital en algún tipo de producción de alimentos, en parte debido a que los procesos de conservación en la industria alimentaria tienen por objeto la interrupción de la actividad microbiana y prolongar la vida útil de los alimentos. Para ello se tiene la posibilidad de trabajar con dos variantes:

   

Pasteurización. Esterilización antibiótica. Es uno de los procesos de conservación de alimentos más importante, prolongando la vida útil del alimento considerablemente. Es quizás el más antiguo de ellos. Esterilización por radiación. Entre ellas se encuentra la radiación ionizante empleada para el control de envases, así como la radiación de microondas. Acción química

Algunos procesos de conservación de alimentos pretenden sin embargo inhibir el desarrollo de los microorganismos, tales son:

 

Refrigeración. Deshidratación.

[editar] Procesos de envasado La crisis del agua y el impacto que causa la industria de embotellado, El agua es cada día más escasa y costosa, las actividades en una industria de bebidas, requieren considerable cantidad de este recurso. Existen innumerables estimaciones sobre cuantos litros de agua se necesitan para producir un litro de gaseosa. Cifras procedentes de plantas embotelladoras de otros países indican que el número óptimo es 2,1 litros de Agua por cada litro de bebida embotellada; aunque normalmente fluctúa entre 2,2 a 2,4 litros de agua por cada litro de bebida embotellada. [editar] Sectores de la industria Generalmente la industria alimentaria se ha considerado como un conjunto de industrias que consiste en:

               

Industria cárnica Industria pesquera y de transformación de pescado Sector agropecuario Conservas de frutas y hortalizas Aceite Industria láctea Productos molinería Productos Alimentación Animal Pan, pastelería y galletas Azúcar Cacao Vinos cerveza Otras bebidas alcohólicas Aguas y bebidas analcohólicas Otros productos diversos

[editar] Industria cárnica Artículo principal: Industria cárnica Este tipo de industria alimentaria trabaja con las materias primas de la carne procedente del sacrificio de ganado para el consumo humano del porcino, el ganado vacuno, principalmente. En algunas ocasiones también el ganado equino y los camellos. El matadero es el elemento inicial del proceso de elaboración y sus proceso específicos son el sacrificio y el deshuesado, los trabajadores de esta industria, independientemente del tipo de carne, suelen estar muy especializados en el despiece de las carnes. Parte de la carne se dedica directamente al consumo humano, y parte se lleva a otras industrias de procesado de embutidos diversos, ahumado, enlatado, comida de animales. [editar] Industria pesquera Artículo principal: Industria pesquera La industria pesquera tiene como materia prima todos aquellos productos provenientes del mar, se trata de una industria con una mano de obra muy especializada y que es local a las costas, puertos marítimos, vías fluviales de cada país. Con el devenir de los años se ha ido industrializando y hoy en día se considera incluso el cultivo de ciertas especies en lo que se denomina piscifactorías. [editar] Industria láctea Artículo principal: Industria láctea

La industria láctea tiene como materia prima la leche procedente de los animales, se trata de uno de los alimentos más básicos de la humanidad. La industria láctea tiene como primera restricción manipular la leche por debajo de los 7 °C y el plazo de almacenamiento no debe ser superior a tres días. Los procesos específicos de esta industria son el desnatado y la pasteurización (calentamiento a una temperatura de 72 °C durante un intervalo de 15 segundos). Parte de la leche se dedica a la ingesta como líquido y de leche en polvo, a la elaboración de quesos, mantequillas y margarina. [editar] Industria avícola Artículo principal: Industria avícola La industria avícola tiene como materia prima el empleo de aves cuidados en granjas. [editar] Industria de las bebidas Artículo principal: Industria de las bebidas La industria de las bebidas tiene como objeto la elaboración y envasado de las bebidas en general. Está muy diversificada esta industria debido a la gran variedad de bebidas que aborda, no obstante los procesos son generalmente los mismos: una primera fase de recolección de granos (cebada, cacao, té, etc.) que emplea una mano de obra poco especializada, y luego una serie de procesos automáticos que requiere mano de obra semiespecializada la características de las bebidas hace que se componga de dos categorías principales:





Bebidas alcohólicas. o La industria los licores destilados. o La industria vitivinícola. o La fabricación de la cerveza. Bebidas no alcohólicas. o El embotellado y envasado de agua y bebidas refrescantes. o La fabricación de jarabes de bebidas refrescantes. o Embotellado, enlatado y envasado en cajas de zumos de frutas. o Industria del café. o La industria del té.

[editar] Educación en alimentos La industria alimentaria o agroalimentaria requiere de profesionales preparados, por lo cual la instrucción y formación en torno al área de alimentos en sus diversas modalidades y niveles se ha dividido en cinco grandes áreas de especialidad, Química y Análisis de alimentos (QAA), Inocuidad y microbiología alimentaria (IAM), Ingeniería de alimentos (IA) y Tecnología de Alimentos (TA), complementada con una serie de herramientas para el éxito (HPE) (Morgan, Ismail, and Hayes, JFSE Vol.5 2006) ( ANIIA DITD 2005). Existen titulaciones en todas estas especialidades. La fermentación alcohólica (denominada también como fermentación del etanol o incluso fermentación etílica) es un proceso biológico de fermentación en plena ausencia de aire (oxígeno - O2), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono (por regla general azúcares: como pueden ser por ejemplo la glucosa, la fructosa, la sacarosa, el almidón, etc.) para obtener como productos finales: un alcohol en forma de etanol (cuya fórmula química es: CH3-CH2-OH), dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y unas moléculas de ATP que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energético anaeróbico. El etanol resultante se emplea en la elaboración de algunas bebidas alcohólicas, tales como el vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc.1 Aunque en la actualidad se empieza a sintetizar también etanol mediante la fermentación a nivel industrial a gran escala para ser empleado como biocombustible.2 3 La fermentación alcohólica tiene como finalidad biológica proporcionar energía anaeróbica a los microorganismos unicelulares (levaduras) en ausencia de oxígeno para ello disocian las moléculas de glucosa y obtienen la energía necesaria para sobrevivir, produciendo el alcohol y CO2 como desechos consecuencia de la fermentación. Las levaduras y bacterias causantes de este fenómeno son microorganismos muy habituales en las frutas y cereales y contribuyen en gran medida al sabor de los productos fermentados (véase Evaluación sensorial).4 Una de las principales características de estos microorganismos es que viven en ambientes completamente carentes de oxígeno (O2), máxime durante la reacción química, por esta razón se dice que la fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico. [editar] Historia

La hidromiel es una bebida fermentada a base de miel y agua muy típica de los vikingos. La humanidad emplea la fermentación alcohólica desde tiempos inmemoriales para la elaboración de cerveza (empleando cereales) y del vino (empleando el fruto de la vid: la uva en forma de mosto) fundamentalmente. Los griegos atribuían el descubrimiento de la fermentación al dios Dionisio. Algunos procesos similares como el de la destilación alcohólica ya surgen en el año 1150 de la mano de Arnau de Vilanova.5 Fue un elemento más a considerar en el desarrollo histórico de la alquimia durante la Edad Media.6 En el año 1864 se identificó el gas CO2 resultante de la fermentación por el químico MacBride y en 1766 Cavendish lo describió como: "el gas existente en la atmósfera" determinando además la proporción de dióxido de carbono con respecto al azúcar empleado en el proceso, que rondaba el 57%. En esta época se empezó a descubrir, gracias observaciones científicas, que la fermentación alcohólica se producía también en substancias "no dulces" 6 Antoine Lavoisier hizo experimentos en 1789 determinando las cantidades de los elementos intervinientes en la fermentación (carbono, oxígeno e hidrógeno). Con el advenimiento de los descubrimientos químicos en el año 1815 el investigador francés Joseph Louis Gay-Lussac fue el primero en determinar una reacción de fermentación obteniendo etanol a partir de glucosa, a pesar de este logro los fundamentos de la fermentación alcohólica eran completamente desconocidos. Existe durante el siglo XIX un debate científico por establecer la hipótesis de la fermentación. Durante los años 1830s los químicos Jöns Jakob Berzelius y Justus von Liebig desarrollaron una teoría mecanicista que explica la fermentación, teorías que estaban en contraposición con las creencias de Louis Pasteur en el año 1857 que se fundamentaba en la "teoría vitalista" como explicación de los mecanismo básicos de la fermentación, fue el mismo Pasteur que en el año 1875 demostró que la fermentación era un proceso anaeróbico (en ausencia de oxígeno). En el año 1818 Erxleben, De La Tour en Francia, Schwann y Kützing en Alemania (1837) descubren que las levaduras (organismos microscópicos unicelulares) son la causa del proceso, pero no fue hasta que Eduard Buchner en el año 1897 descubre que la enzima zimasa es la responsable final de la fermentación alcohólica trabajo por el que recibe el premio Nobel de Química.7 Este descubrimiento atrajo el interés de otros científicos, entre ellos Harden y Young quienes en el año 1904 mostraron que la zimasa perdía sus propiedades fermentativas bajo condiciones de diálisis, demostrando que la fermentación dependía de una sustancia de bajo peso molecular que se quedaba retenida en los finos poros de la membrana de la diálisis. La fermentación podía bajo estas circunstancias volver a ser restablecida añadiendo simplemente de nuevo las levaduras, esta substancia descubierta por Harden y Young se denominó cozimasa,8 y fue eventualmente encontrada como una mezcla de iones fosfatados, difosfato de tiamida y NAD+. Sin embargo la caracterización de la cozimasa no fue completada hasta el año 1935. El bioquímico Otto Heinrich Warburg en conjunción con Hans von Euler-Chelpin descubren en el año 1929 que el cofactor nicotinamida adenina dinucleótido (NADH) juega un papel muy importante en el proceso interno de la fermentación. Pronto en el año 1937 los investigadores Erwin Negelein y Hans Joachim Wulff comprueban que mediante la cristalización de los subproductos de la fermentación la enzima alcohol deshidrogenasa es protagonista en algunos sub-procesos realizando un papel importante.9 Los descubrimientos posteriores a partir del periodo que va desde mediados del siglo XX hasta comienzos del siglo XXI se centran exclusivamente en la mejora de los procesos de fermentación alcohólica y conciernen más a la optimización del rendimiento industrial bien sea mediante una buena selección de cepas de levaduras, de una temperatura de funcionamiento óptima, de como realizar fermentación en un proceso continuo: biorreactores. 10 11 [editar] Consideraciones generales La fermentación alcohólica se puede considerar (desde una perspectiva humana) como un proceso bioquímico para la obtención de etanol, que por otras vías se ha obtenido gracias a procedimientos químicos industriales, como por ejemplo mediante la Reacción de Reducción de etileno. La finalidad de la fermentación etílica (desde una perspectiva microbiana) es la obtención de energía para la supervivencia de los organismos unicelulares anaeróbicos. [editar] Levaduras Artículo principal: Levadura

La levadura S. cerevisiae (en una imagen de microscopio) es un hongo unicelular responsable de gran parte de las fermentaciones alcohólicas. Las levaduras son cuerpos unicelulares (generalmente de forma esférica) de un tamaño que ronda los 2 a 4 μm y que están presentes de forma natural en algunos productos como las frutas, cereales y verduras. Son lo que se denominan: organismos anaeróbicos facultativos, es decir que pueden desarrollar sus funciones biológicas sin oxígeno. Se puede decir que el 96% de la producción de etanol la llevan a cabo hongos microscópicos, diferentes especies de levaduras, entre las que se encuentran principalmente Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces fragilis, Torulaspora y Zymomonas mobilis.12 Los microorganismos responsables de la fermentación son de tres tipos: bacterias, mohos y levaduras.13 Cada uno de estos microorganismos posee una característica propia sobre la fermentación que son capaces de provocar. En algunos casos son capaces de proporcionar un sabor característico al producto final (como en el caso de los vinos o cervezas). A veces estos microorganismos no actúan solos, sino que cooperan entre sí para la obtención del proceso global de fermentación. Las propias levaduras se han empleado a veces en la alimentación humana como un subproducto industrial. Se ha descubierto que en algunos casos es mejor inmovilizar (reducir el movimiento) de algunas levaduras para que pueda atacar enzimáticamente mejor y con mayor eficiencia sobre el substrato de hidratos de carbono evitando que los microorganismos se difundan facilitando su recuperación (los

biocatalizadores suelen ser caros), para ello se emplean 'fijadores' como agar, alginato de calcio, astillas de madera de bálsamo, etcétera.14 Algunas cepas de bacterias tienen eficiencias de fermentación altas sin necesidad de fijación, incluso a relativas velocidades de movilidad, tal y como puede ser el caso de Zymomonas mobilis (cuyo genoma completo se hizo público en el año 200515 ). Sin embargo, esta bacteria no se ha empleado industrialmente para la fermentación de la cerveza y de la sidra por proporcionar sabores y olores desagradables. No obstante posee una alta resistencia a sobrevivir a concentraciones elevadas de etanol, lo que la convierte en una bacteria ideal en la generación de etanol para usos no comestibles (como puede ser biocombustibles). El biólogo Lindner en el año 1928 fue el primero en describir la bacteria Zymomonas mobilis (conocida en honor de su descubridor como Z. lindneri, Thermobacterium mobile o Pseudomonas lindneri).16 Una de las características de esta bacteria es que emplea la vía Entner-Doudoroff para el metabolismo de la glucosa, en lugar de la más habitual vía de Embden-Meyerhoff-Parnas. Cuando el medio es rico en azúcar (como puede ser el caso de las melazas o siropes), la transformación del mismo en alcohol hace que la presencia de una cierta concentración (generalmente expresada en grados brix) afecte a la supervivencia de levaduras no pudiendo realizar la fermentación en tal medio (las altas concentraciones de azúcar frenan los procesos osmóticos de las membranas de las células). Aunque hay distintos tipos de levaduras con diferentes tolerancias a las concentraciones de azúcares y de etanol, el límite suele estar en torno a los 14 o de alcohol para las levaduras del vino, por ejemplo. Los azúcares empleados en la fermentación suelen ser: dextrosa, maltosa, sacarosa y lactosa (azúcar de la leche).13 Los microorganismos 'atacan' específicamente a cada una de los hidratos de carbono, siendo la maltosa la más afectada por las levaduras. Otros factores como el número de levaduras (contadas en el laboratorio, o la industria, a veces mediante cámaras de Neubauer). Algunos enzimas participan en la fermentación, como puede ser la diastasa o la invertasa.13 Aunque la única responsable de convertir los hidratos de carbono en etanol y dióxido de carbono es la zimasa. La zimasa es la responsable final de dirigir la reacción bioquímica que convierte la glucosa en etanol. 17 La idea de que una sustancia albuminoide específica desarrollada en la célula de la levadura llega a producir la fermentación fue ya expuesta en el año 1858 por Moritz Traube como la teoría enzimática o fermentativa y, más tarde, ha sido defendida por Felix HoppeSeyler hasta llegar al descubriemiento de Eduard Buchner que llegó a hacer la fermentación sin la intervención de células y hongos de levadura.18 [editar] Bioquímica de la reacción

Bioquímica de la reacción de fermentación La glucólisis es la primera etapa de la fermentación, lo mismo que en la respiración celular, y al igual que ésta necesita de enzimas para su completo funcionamiento. A pesar de la complejidad de los procesos bioquímicos una forma

esquemática de la reacción química de la fermentación alcohólica puede describirse como una glicólisis (en la denominada vía Embden-Meyerhof-Parnes) de tal forma que puede verse como participa inicialmente una molécula de hexosa:19 C6H12O6 + 2 Pi + 2 ADP → 2 CH3-CH2OH + 2 CO2 + 2 ATP + 25.5 kcal Se puede ver que la fermentación alcohólica es desde el punto de vista energético una reacción exotérmica, se libera una cierta cantidad de energía. La fermentación alcohólica produce gran cantidad de CO2, que es la que provoca que el cava (al igual que el Champagne y algunos vinos) tengan burbujas. Este CO2 (denominado en la edad media como gas vinorum) pesa más que el aire, y puede llegar a crear bolsas que desplazan el oxígeno de los recipientes donde se produce la fermentación. Por ello es necesario ventilar bien los espacios dedicados a tal fin. En las bodegas de vino, por ejemplo, se suele ir con una vela encendida y colocada a la altura de la cintura, para que en el caso de que la vela se apague, se pueda salir inmediatamente de la bodega. La liberación del dióxido de carbono es a veces "tumultuosa" y da la sensación de hervir, de ahí proviene el nombre de fermentación, palabra que en castellano tiene por etimología del latín fervere. Un cálculo realizado sobre la reacción química muestra que el etanol resultante es casi un 51% del peso, los rendimientos obtenidos en la industria alcanzan el 7%.20 Se puede ver igualmente que la presencia de fósforo (en forma de fosfatos), es importante para la evolución del proceso de fermentación.6 La fermentación alcohólica se produce por regla general antes que la fermentación maloláctica, aunque existen procesos de fermentación específicos en los que ambas fermentaciones tienen lugar al mismo tiempo. La presencia de azúcares asimilables superiores a una concentración sobre los 0,16 g/L produce invariablemente la formación de alcohol etílico en proceso de crecimiento de levadura (Saccharomyces cerevisiae) incluso en presencia de exceso de oxígeno (aeróbico), este es el denominado efecto Crabtree,21 este efecto es tenido en cuenta a la hora de estudiar y tratar de modificar la producción de etanol durante la fermentación.22 Si bien el proceso completo (vía Embden-Meyerhof-Parnes) descrito simplificado anteriormente explica los productos resultantes de la fermentación etílica de una hexosa, cabe destacar que el proceso se puede detallar en una glicólisis previa gobernada por un conjunto de enzimas en la que se obtiene 2 piruvato tal y como se describe a continuación:23 C6H12O6 → 2 CH3COCOO− + 2 H2O + 2H+ La reacción química se describe como la reducción de dos moléculas de Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) de NADH (forma reducida del NAD+) con un balance final de dos moléculas de ADP que finalmente por la reacción general mostrada anteriormente se convierten en ATP (adenosín trifosfato). Otros compuestos trazados en menores proporciones que se encuentran presentes tras la fermentación son: el ácido succínico, el glicerol, el ácido fumárico. En más detalle durante la fermentación etílica en el interior de las levaduras, la vía de la glucólisis es idéntica a la producida en el eritrocito (con la excepción del piruvato que se convierte finalmente en etanol). En primer lugar el piruvato se descarboxila mediante la acción de la piruvato descarboxilasa para dar como producto final acetaldehído liberando por ello dióxido de carbono (CO2) a partir de iones del hidrógeno (H+) y electrones del NADH.24 Tras esta operación el NADH sintetizado en la reacción bioquímica catalizada por el GADHP se vuelve a oxidar por el alcohol deshidrogenasa, regenerando NAD+ para la continuación de la glucólisis y sintetizando al mismo tiempo etanol. Se debe considerar que el etanol va aumentando de concentración durante el proceso de fermentación y debido a que es un compuesto tóxico, cuando su concentración alcanza aproximadamente un 12% de volumen las levaduras tienden a morir. Esta es una de las razones fundamentales por las que las bebidas alcohólicas (no destiladas) no alcanzan valores superiores a los 20% de concentración de etanol. [editar] Balance energético La fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico exotérmico (libera energía) y moléculas de ATP necesarias para el funcionamiento metabólico de las levaduras (seres unicelulares). Debido a las condiciones de ausencia de oxígeno durante el bioproceso, la respiración celular de la cadena del ADP en ATP queda completamente bloqueada, siendo la única fuente de energía para las levaduras la glicólisis de la glucosa con la formación de moléculas de ATP mediante la fosforilación a nivel de sustrato. El balance a nivel molecular del proceso se puede decir que genera 2 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa. Si se compara este balance con el de la respiración celular se verá que se generan 38 moléculas de ATP.25 A pesar de ello parece ser suficiente energía para los organismos anaeróbicos. La energía libre de Gibbs (entalpía libre) de la reacción de fermentación etílica muestra un valor de ΔG de -234.6 kJ mol-1 (en un entorno de acidez neutra pH igual a 7) este valor negativo de la energía libre de Gibbs indica que: desde el punto de vista termodinámico la fermentación etílica es un proceso químico espontáneo26 [editar] Limitaciones del Proceso La determinación de los factores que limitan la glicólisis fermentativa del etanol son complejos debido a la interrelación existente y a la naturaleza de los parámetros intervinientes durante el proceso de fermentación. Algunos de ellos se deben tener en cuenta en la fermentación alcohólica industrial. En las limitaciones que surgen durante el proceso se pueden enumerar algunos de los más importantes como son:

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Concentración de etanol resultante - Una de las principales limitaciones del proceso, es la resistencia de las levaduras a las concentraciones de etanol (alcohol) que se llegan a producir durante la fermentación, algunos microorganismos como el saccharomyces cerevisiae pueden llegar a soportar hasta el 20% de concentración en volumen.20 En ingeniería bioquímica estos crecimientos se definen y se modelizan con las ecuaciones de crecimiento celular dadas por las ecuaciones de Tessier, Moser y de la ecuación de Monod.27 Acidez del substrato - El pH es un factor limitante en el proceso de la fermentación ya que las levaduras se encuentran afectadas claramente por el ambiente, bien sea alcalino o ácido. Por regla general el funcionamiento de las levaduras está en un rango que va aproximadamente desde 3.5 a 5.5 pH. Los procesos industriales procuran mantener los niveles óptimos de acidez durante la fermentación usualmente mediante el empleo de disoluciones tampón. Los ácidos de algunas frutas (ácido tartárico, málico) limitan a veces este proceso. Concentración de azúcares - La concentración excesiva de hidratos de carbono en forma de monosacáridos y disacáridos puede frenar la actividad bacteriana. De la misma forma la baja concentración puede frenar el proceso. Las concentraciones límite dependen del tipo de azúcar así como de la levadura responsable de la fermentación.20 Las concentraciones de azúcares afectan a los procesos de osmosis dentro de la membrana celular. o con el aire - Una intervención de oxígeno (por mínima que sea) en el proceso lo detiene por completo (es el denominado Efecto Pasteur).28 Esta es la razón por la que los recipientes fermentadores se cierren herméticamente. La temperatura - El proceso de fermentación es exotérmico, y las levaduras tienen un régimen de funcionamiento en unos rangos de temperatura óptimos, se debe entender además que las levaduras son seres mesófilos. Si se expone cualquier levadura a una temperatura cercana o superior a 55 °C por un tiempo de 5 minutos se produce su muerte. La mayoría cumple su misión a temperaturas de 30 °C. Ritmo de crecimiento de las cepas - Durante la fermentación las cepas crecen en número debido a las condiciones favorables que se presentan en el medio, esto hace que se incremente la concentración de levaduras.

[editar] Tipos de fermentación alcohólica

Cubas metálicas de acero inoxidable empleadas en la fermentación industrial del vino [editar] Fermentación industrial La fermentación etílica ha sufrido algunas transformaciones con el objeto de aumentar la eficiencia química del proceso.29 Una de las mejoras más estudiadas en la industria es la posibilidad de realizar la fermentación alcohólica continua con el objeto de obtener mayores cantidades de etanol. Hoy en día el procesamiento industrial de algunas bebidas alcohólicas como puede ser el vino o la cerveza se realizan en ambientes controlados capaces de ofrecer a un ritmo apropiado de estos productos de consumo al mercado. Esta vía ofrece una amplia materia de investigación en temas de eficiencia de bioreactores, empleando para ello teoría de sistemas de control (el problema desde el punto de vista de ingeniería de sistemas es altamente no lineal y oscilatorio).30 Otra vía de investigación acerca de la mejora de los procesos industriales es la mejora de las cepas de levaduras (como puede ser la Zymomonas Mobilis que ofrece ventajas en los procesos continuos de fermentación), permitiendo la convivencia de una mayor densidad de las mismas durante la producción.12 Los métodos de fermentación continua se empezaron a patentar en la década de los 1950s y desde entonces han hecho que la industria de las bebidas alcohólicas haya experimentado un crecimiento apreciable. Una de las características de la fermentación etílica industrial es la selección adecuada de las levaduras a inocular en el proceso de fermentación con el objeto de aumentar el rendimiento de la producción. La fermentación industrial típica es esencialmente un proceso que se produce en un recipiente llamado fermentador o en general, biorreactor, mediante el cual determinados sustratos que componen el medio de cultivo (levaduras) son transformadas mediante la reacción microbiana en metabolitos y biomasa. Estos contenedores son herméticos y permiten retirar mediante canalizaciones apropiadas el dióxido de carbono resultante. Durante el proceso los microorganismos van aumentando de concentración en el transcurso de la reacción al mismo tiempo que el medio va modificando sus propiedades químicas y se forman productos nuevos como consecuencia de las reacciones anabólicas. [editar] Fermentaciones naturales La fermentación alcohólica con la emisión de ciertas cantidades de etanol se produce de forma espontánea en la naturaleza siempre que se encuentre un azúcar y una atmósfera pobre de oxígeno,26 es por esta razón que ocurre espontáneamente en el interior de algunas frutas que se puede decir sufren un proceso de maduración anaeróbica, tal y como puede ser el melón curado que muestra olor a alcohol, o los mismos cocos.31 32 Un aspecto de la fermentación alcohólica natural o espontánea se puede dar en ciertas frutas como el de la vid, en una fase inicial en la que las uvas se incluyen en las cubas madre de acero inoxidable y se produce la denominada fermentación tumultuosa encargada de hacer aparecer las primeras trazas de etanol. Una de las fermentaciones naturales más habituales en las frutas y que se emplea en los procesos de vinificación de algunos vinos es la denominada Maceración carbónica.33 Este tipo de fermentación causa a veces intoxicaciones etílicas a los insectos que se alimentan de las futas maduras (véase: abejas y elementos tóxicos).

[editar] Fermentaciones específicas Las fermentaciones específicas son manipuladas por el hombre con el objeto de obtener el etanol en ciertas bebidas. Para ello se emplean principalmente los azúcares de las frutas, los cereales y de la leche. La producción de estas bebidas es en la mayoría de los casos local debido a la disponibilidad de los substratos, por ejemplo en los países mediterráneos la uva es frecuente y por lo tanto la fermentación del vino también, el mismo patrón puede hacerse con otros materiales como el arroz en Asia o el maíz en Latinoamérica. De esta forma la tradición de los procesos de fermentado se han asociado a las diversas etnias o grupos sociales. [editar] Fermentación del vino

en la imagen se muestra unas uvas del tipo Cabernet Sauvignon empezando a interaccionar con los hollejos (piel de la uva) durante el proceso de fermentación. Artículo principal: Elaboración de vino La fermentación del vino es de las más conocidas y estudiadas por afectar a una industria muy extendida y con gran solera (véase: Historia del vino). En el caso del vino las levaduras responsables de la vinificación son unos hongos microscópicos que se encuentran de forma natural en los hollejos de las uvas (generalmente en una capa en forma de polvo blanco fino que recubre la piel de las uvas (vitis vinifera l.) y que se denomina "pruina"). Los vinos deben tener una cantidad de alcohol debido a la fermentación de al menos un 9% en volumen. Con la excepción de los vinos verdes como puede ser el chacolí que pueden tener una graduación inferior.34 La fermentación alcohólica del vino es muy antigua y ya en la Biblia se hacen numerosas referencias al proceso. Las especies de levaduras empleadas en la elaboración del vino suelen ser por regla general las Saccharomyces cerevisiae aunque a veces también se emplean la S. bayanus y la S. oviformis, aunque en muchas variedades de vides la kloeckera apiculata y la metschnikowia pulcherrima son levaduras endógenas capaces de participar en las primeras fases de la fermentación. 35 Para frenar la aparición de bacterias indeseables y otros organismos limitantes de la fermentación se suele esterilizar el mosto a veces con dióxido de azufre (SO2) antes del proceso. La elaboración del vino pasa por una fermentación alcohólica de la fruta de la vid en unos recipientes (hoy en día elaborados en acero inoxidable) en lo que se denomina fermentación tumultuosa debido a gran ebullición que produce durante un periodo de 10 días aproximadamente (llegando hasta aproximadamente unas dos semanas). Tras esta fermentación 'principal' en la industria del vino se suele hacer referencia a una fermentación secundaria que se produce en otros contenedores empleados en el trasiego del vino joven (tal y como puede ser en las botellas de vino). Los vinos blancos fermentan a temperaturas relativamente bajas de 10º-15 °C y los vinos tintos a temperaturas mayores de 20º30 °C. A veces se interrumpe voluntariamente la fermentación etílica en el vino por diversas causas, una de las más habituales es que haya alcanzado la densidad alcohólica establecida por la ley. En otros casos por el contrario se activa de forma voluntaria el proceso de fermentado mediante la adición de materiales azucarados, este fenómeno recibe el nombre de chaptalización y está muy regulado en los países productores de vino.36 [editar] Fermentación de la cerveza

Cocción del mosto antigua en Holsten-Brauerei Hamburgo. Artículo principal: Elaboración de cerveza La cerveza es una bebida alcohólica producida por la fermentación alcohólica mezcla de algunos cereales (en forma de malta) mezclados con agua. Los cereales empleados son por regla general: cebada, centeno, trigo, etc. El contenido de la cerveza ya se reglamentó en Europa en la famosa ley alemana de la Reinheitsgebot que data del año 1516. Las levaduras empleadas en el proceso de fermentación de la cerveza se dedican a trabajar contra la maltosa y por regla general suelen depender de las características del producto cervecero final que se desee obtener, por ejemplo se suele emplear la Saccharomyces cerevisiae para elaborar cervezas de tipo ale (de color pálido) y la saccharomyces carlsbergensis que sirve para la elaboración de la cerveza tipo lager (Generalmente de color rubio) y la Stout (Cerveza oscura de alto contenido alcohólico generalmente más dulce, un ejemplo: Guinness). El proceso de fermentación en la cerveza en las cubas de fermentación ronda entre los 5 y 9 días. La industria cervecera ha seleccionado durante siglos las cepas de levaduras para que se adaptaran al proceso de elaboración de cerveza, logrando una gran variedad de las mismas. Durante el proceso se le añade lúpulo (Humulus lupulus) con el objeto de saborizar, aromatizar y controlar las reacciones enzimáticas durante el proceso de elaboración de la cerveza.37 El proceso de fermentación de la cerveza se produce en un medio ácido que suele oscilar entre los pH 3,5 y 5,6. Por regla general la fermentación de la cerveza se regula mediante la regulación de la temperatura de la fermentación del mosto de malta. Existen en la elaboración de la cerveza dos tipos fundamentales de fermentación etílica, dependiendo del lugar físico donde se realiza la fermentación en la cuba madre, la razón de esta fermentación se debe a la estructura química de la capa celular de la levadura y a la propiedad floculante de las levaduras de la cerveza:

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Baja fermentación - Estas cervezas son fermentadas con levaduras específicas (Saccharomyces uvarum bzw.y la Saccharomyces carlsbergensis) que se hunden en la parte inferior de la cuba (de ahí su nombre de fermentación baja). Las fermentaciones de este tipo se producen a temperaturas relativamente bajas 4–9 °C. Las cervezas de este tipo corresponden a las del tipo Pilsen, Bockbier, la Doppelbock (doble Bock), la Export, Lager, Zwickel, Zoigl Alta fermentación - Son cervezas elaboradas con levaduras del tipo saccharomyces cerevisiae, las fermentaciones de este tipo se producen a temperaturas relativamente altas 15–20 °C. Estas levaduras tienden a flotar y por eso se denominan "fermentación alta". Algunas cervezas típicas de esta categoría son las alemanas: Kölsch, la Weißbier, la Weizenbier o cerveza de trigo típica de Baviera, la Gose, la Berliner Weiße, las cervezas de tipo Ale, etc.

[editar] Fermentación del arroz

Jarrones japonenes de sake. En los países asiáticos la abundancia natural del arroz debido a las características climáticas permite que se pueda emplear en la elaboración de fermentaciones alcohólicas en forma de bebida como es el sake (conocida en Japón como nihonshu (日本酒? "alcohol japonés"), así como el vino de arroz. Los principales microorganismos empleados en la elaboración de estas bebidas alcohólicas a base de arroz son el Aspergillus oryzae, el Lactobacillus sakei, el Leuconostoc mesenteroides var. sake y la Saccharomyces sake. La fermentación se toma un periodo que va desde los 30 a los 40 días. El sake tiene tres fases de elaboración: la koji, la motto y la moromi que se realiza en la denominada fermentación de estado sólido. En el sake, aparte de una concentración de entre 15 y 20% de etanol producto de la fermentación, los principales componentes responsables de su sabor característico son: ácido succínico (500 a 700 mg/L), ácido málico (200 a 400 mg/L), ácido cítrico (100 a 500 mg/L), ácido acético (50 a 200 mg/L), isoamil alcohol (70 a 250 mg/L), n-propanol (120 mg/L), 2-fenil etanol (75 mg/L), isobutanol (65 mg/L), etilacetato (50 a 120 mg/L), etilcaproato (10 mg/L) e isoamil acetato (10 mg/L). Estos metabolitos también pueden encontrarse en cervezas y la mayoría de vinos ya que provienen de la fermentación alcohólica. También hay que añadir a estos componentes el eti-lleucinato, que es el que contribuye en mayor medida al aroma del saké. No obstante, la concentración de todos estos compuestos en el Saké es significantemente mayor. No hay que olvidar la presencia de ácido láctico (0,3 a 0,5 mg/L) que es casi enteramente fruto de la actividad de las bacterias fermentadoras acidolácticas presentes durante la etapa del moto (etapa inicial en la cuba de fermentación). También se detecta, aunque en concentraciones menores, una variedad de aminoácidos. La presencia de estos tiende a ser la mínima posible, ya que le dan al Saké un sabor desagradable. Se han llevado a cabo gran cantidad de mejoras genéticas de las cepas de Saccharomyces sake con tal de incrementar la presencia de algunos de estos metabolitos (como es el caso del fenil etanol, el isoamil alcohol o el etilcaproato), al igual que reducir la de otros (aminoácidos, etilcarbamato, urea). También se han dado el caso de cepas diseñadas para mejorar la productividad, ya sea disminuyendo la formación de espuma, el incremento de tolerancia al etanol o la no proliferación de cepas productoras de toxinas. Los productos fermentados de arroz no son exclusivos de Japón, se puede encontrar en diversas culturas del mundo como puede ser: el binburán (Filipinas), el pachwai (en la India se denomina como 'cerveza de arroz'), el arrack (el denominado ‫قرع‬, ‛araq es muy popular en Oriente Medio frecuentemente destilado), el rakshi (bebida elaborada con arroz y mijo en el Nepal), etc. siendo algunas de estas bebidas destiladas. [editar] Fermentación alcohólica de la leche

Un bol con Kumis. La leche por regla general sufre una fermentación láctica (la mayoría de los productos lácteos) que produce algunas bebidas alcohólicas. El proceso es alimentado por la lactosa (azúcar natural de la leche) y por la enzima lactasa que segregan algunas levaduras específicas (véase cultivos lácticos). La fermentación láctica y etílica es muy sensible a la temperatura y suele denominarse fermentación heteroláctica.13 Entre las bebidas lácteas que han sufrido una fermentación etílica se encuentra una bebida denominada koumiss (muy popular en países de Asia Central como en Kazajistán) que se elabora mediante la adicción de sacarosa (azúcar de caña) a la leche pasteurizada y suele proporcionar bebidas de bajo contenido alcohólico, oscila entre un 1% y un 3%, el microorganismo responsable de este proceso es Lactobacillus bulgaricus. Se denomina a veces como: "vino de leche" y posee un aspecto grisáceo. En estas bebidas lácteas la fermentación láctica se produce al mismo tiempo que la alcohólica, cooperando ambas en un complejo proceso interrelacionado. Otra de las bebidas es el kéfir, muy popular en los países del Cáucaso y Asia Central,38 que contiene una cierta cantidad de etanol, que puede oscilar entre un 0.040% y un 0.300%, 39 su bajo contenido se debe a las relativamente altos niveles de pH que paran el proceso fermentativo alcohólico.40 [editar] Otras fermentaciones alcohólicas

Jarra con Apfelwein. Algunos alimentos fermentados poseen ciertas cantidades de etanol debido a pequeñas reacciones de fermentación etílica que se realizan durante la fermentación del alimento, las diferentes culturas del mundo emplean de una forma u otra esta fermentación como identificación cultural, debido quizás a que se suele emplear alguna fruta o verdura propia de la región. Uno de los ejemplos es el nattō de la culinaria japonesa.41 Una de las bebidas más populares en los pueblos de Europa del Norte es la hidromiel elaborada con agua y miel fermentadas cuya solera se remonta a la época de los vikingos, de la misma forma se elabora el tej etiope. Las fermentaciones realizadas con azúcar de caña en los vinos azucarados como puede ser el basi filipino, el japonés shoto sake. Los vinos de palma elaborados con la hoja de la palmera, algunos como puede ser el ogogoro de Nigeria, el tuba de Filipinas, el kalu de la India. El pulque de México elaborado con la fermentación alcohólica del zumo de la agave tequilana (en la que participa la levadura Zymomonas mobilis), algunas bebidas similares son el colonche (o el nochoctli) elaborados de la fermentación de cactus. En México son conocidas también el tesgüino elaborado con la fermentación del maíz, el tibicos, la tuba.42 Una bebida que se hace a partir de la a es una variante del guarapo que es una bebida alcohólica producto de la fermentación alcohólica del agua de a, muy popular en Colombia. El kenyan urwaga que es una bebida efervescente elaborado de bananas típico en Ruanda, similar es el mwenge de Uganda elaborado similarmente con sorgo y bananas. Las fermentaciones de maíz que elaboran la Chicha, a veces denominada tepache, en Colombia. De la misma forma ocurre con la fermentación de la manzana en la sidra (muy popular en países como España, Francia, Gran Bretaña) y en el apfelwein alemán, bebida muy popular en los países del norte de Europa, así como en algunas zonas del Cantábrico. [editar] Fermentación alcohólica casera

Uso de un cierre hidráulico para la fermentación casera Una de las actividades lucrativas de algunas personas es la fermentación etílica casera, se trata de un proceso químico de baja eficiencia y del que se obtiene etanol en cantidades relativamente altas. 31 El equipo básico para realizar la fermentación de forma casera puede consistir en las siguientes piezas:

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Fermentador o Cuba madre - Suele ser un recipiente de gran volumen de 30 L (es preferible que tenga escala graduada en sus paredes). Este recipiente (generalmente de polietileno) se puede llenar de agua con sacarosa o cualquier zumo de fruta (pudiendo poner incluso fruta madura en su interior). El recipiente debe ser amplio en su boca superior para que el dióxido de carbono pueda liberarse y facilitar su limpieza posterior. Se denomina a veces a este recipiente como simplemente 'fermentador' y es el espacio en el que se realiza la fermentación. Debe ser de un tamaño tal que permita ser removido de vez en cuando. Tapón de fermentación - El recipiente, o fermentador, debe tener un calibre de 'boca' sufiente para que pueda enroscarse un tapón de fermentación con un agujero sobre el que se pueda introducir un airlock. Este tapón debe garantizar la estanqueidad del proceso, permitiendo tan sólo a través del airlock. Cubierta de goma para el tapón - Se debe hacer notar que el tapón debe ser cubierto con una funda de goma para que garantice la estanqueidad del fermentador durante el proceso. Este rio no es realmente necesario y su función es la de garantizar la estanqueidad que debe proporcionar el tapón. Airlock - La misión de este dispositivo es la de permitir la salida del dióxido de carbono generado mientras que al mismo tiempo se evita la entrada de aire en el 'fermentador' y evitar así la contaminación del proceso (que oxidaría el alcohol etílico en ácido acético). El bloqueo de este aparato se hace mediante el empleo de agua introducida en unas ampolletas comunicadas, estas ampolletas permiten la salida del CO 2 pero no la entrada del aire (O2). Este dispositivo puede encontarse elaborado en vidrio o en plástico.

Se suele comercializar para poder hacer la mezcla inicial diferentes productos con levaduras deshidratadas en su interior, la elección del producto dependerá fundamentalmente del tipo de azúcar empleado. Las levaduras deshidratadas deben pasar un periodo de hidratación de unas horas antes de ser añadido al substrato. 43 Se debe considerar que la fermentación debe empezar aproximadamente a las 10 horas de componer el sistema y suele durar entre dos y cuatro días. A veces se incluyen además esencias diversas que se añaden en la elaboración final de estas bebidas caseras con el objeto de aromatizar o proporcionar diferentes sabores. En el kit de desarrollo debe incluirse un termómetro y un densímetro. Este proceso es normalmente asociado el proceso de destilación casera para aumentar la pureza del alcohol resultante, permitiendo de esta manera producir aguardientes y otras bebidas de alto contenido alcohólico. [editar] Usos de la fermentación El empleo principal de los procesos de fermentación por parte del ser humano ha ido dirigido, desde muy antiguo, a la producción de etanol destinado a la elaboración de bebidas alcohólicas diversas. Esta situación cambió en el siglo XX ya que desde la crisis del petróleo de los '70 los estudios e investigaciones acerca de posibles combustibles alternativos ha sido de gran interés para los gobiernos de todo mundo. Dentro de los estudios de biotecnología se ha intentado emplear el etanol resultante de la fermentación alcohólica de los desechos agrícolas (biomasa44 ) en la obtención de biocombustibles (bioetanol) empleados en los motores de vehículos.2 Se ha intentado centrar los estudios

en los reactores de fermentación continua con la esperanza de poder obtener no sólo grandes cantidades de etanol, sino que se aumente la eficiencia de los mismos.45 La investigacióna cerca de los substratos más adecuados, así como el empleo de levaduras de alto rendimiento es objeto de constante estudio. El etanol fue uno de las fuentes energéticas de combustible que más demanda mundial genera a comienzos del siglo XXI (con la excepción del petróleo), en el año 2004 los Estados Unidos produjeron más de 12.5 × 109 litros de etanol lo que supone un 17% de incremento sobre el año 2003.16 No obstante la generación de CO2 durante el proceso pone en alarma acerca de su uso, debido a las consecuencias que puede traer para el cambio climático. Los usos del etanol en la industria son amplios y van desde la elaboración de productos cosméticos, productos de limpieza, etc. Se ha investigado la posibilidad de emplear la fermentación etílica en el tratamiento de los vertederos de basura logrando de esta forma biocombustible, los estudios no han arrojado aplicaciones concluyentes. No obstante el empleo de la fermentación alcohólica tiene un éxito potencial en el tratamiento de los residuos de la industria alimenticia.46 47 Un proceso industrial muy investigado a comienzos del siglo XXI es la fermentación en estado sólido empleada en la biomedicación y en la biodegradación de productos de desecho, la transformación biológica de residuos agroindustriales, en la producción de compuestos bioactivos, de enzimas, de ácidos orgánicos, biopesticidas, biocombustibles y compuestos aromáticos, entre otros. [editar] Efectos de la fermentación etílica Los efectos de la fermentación etílica se derivan de los productos resultantes del proceso que son liberados de una forma u otra al medio ambiente: el etanol y el dióxido de carbono. Los efectos de la fermentación dependerán de como se trate cada uno de estos subproductos. Uno de los efectos más sorprendentes se encuentra en la contaminación etílica existente en algunos insectos que se alimentan de frutas y del néctar de las flores, un ejemplo claro son las abejas (véase abejas y elementos tóxicos).48 De la misma forma puede intoxicar a los pájaros que se alimentan de algunas bayas maduras ya parcialmente fermentadas. La fermentación alcohólica en pequeña escala se produce de la misma forma en las raíces de algunas plantas que son regadas de manera muy frecuente, la falta de aireación del terreno hace que las condiciones anaeróbicas que necesitan las levaduras actúen pudiendo envenenar el suelo mediante un aumento de la concentración de etanol lo que se traduce en una disminución de la capacidad de producción de las mismas.49 Otro aspecto importante es el efecto que produce en el cuerpo humano el consumo reiterado en los humanos de bebidas alcohólicas procedentes de la fermentación etílica (véase efectos del alcohol en el cuerpo) ya que el etanol es una potente droga psicoactiva con un nivel de efectos secundarios además de la adicción que genera su consumo habitual. Los lugares donde se realiza la fermentación de algunas bebidas alcohólicas (generalmente sótanos) suelen ser peligrosos ya que el dióxido de carbono 'desplaza' al oxígeno pudiendo causar asfixia a las personas que se encuentren en estos lugares.