FERMENTACIÓN EN SUSTRATO: APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA
FERMENTACIÓN
Proceso biotecnológico empleado para la elaboración y conservación de los alimentos
CULTIVOS SUMERGIDOS Y EN SUSTRATO SÓLIDO
Cultivo sumergido
mediante
Bacterias
Hongos
Levaduras
Cultivo en sustrato sólido
El medio de cultivo fluye libremente
MIcroorganismos sumergidos en medio de cultivo acuoso
El agua es escasa como medio de cultivo
El medio de cultivo no flute tan fácil
Profundidad del medio grande
Profundidad del medio pequeño
Uniformidad de nutrientes en el medio
Existen zonas con mayor concentración de nutrientes
Presencia de dos fases: liquida y gaseosa
Presencia de tres fases
El oxígeno se encuentra en la fase líquida
Sólida
PROCESO DE FERMENTACIÓN EN SUSTRATO SÓLIDO
Se usan sustratos naturales como fuente de nutrientes y soporte físico para los microorganismos
Debido al bajo cotenido de humedad. los hongos y levaduras principalmente podrán desarrollarse con algunas excepciones de bacterias
En la antigüedad se utilizaron cultivos de hongos filamentosos para la producción de alimentos
Ejemplos de aplicaciones actualmente
Obtención de enzimas de uso industrial (Japón)
A partir de FSS, aprovechar los subproductos de la agroindustria para obtención de productos de alto valor agregado (América Latina)
soporte físico a los microorganismos
Gaseosa
Aporta el oxigeno necesario para el crecimiento de los microorganismos
Líquida
Aporta el agua mínima necesaria para el metabolismo celular
MICROORGANISMOS USADOS EN FSS
Cultivo de hongos filamentosos
debido a
queno no necesitan de agua libre para poder desarrollarse
Crecimiento en forma de micelio
Tolerancia a bajas actividades de agua
Género Aspergillus
Crecen de forma rápida
excretan gran cantidad de enzimas
cepas de Aspergilluspara
Producen determinadas exo enzimas
Producción de queso
Aspergillus oryzae
Aspergillus awamon
Productores de amilasas y proteasas en la producción de arroz y soja
APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS DE LA AGROINDUSTRIA
Residuos agroindustriales presentan características aprovechables como sustratos en procesos FSS
Alto cotenido de celulosa y hemicelulosa
Elección de subproducto agroindustrial
Costo del material y calidad uniforme del residuo durante periodo de tiempo largo
Posibilidad de almacenamiento sin que se deteriore
Composición química que facilite la disponibilidad de nutrientes
Tamaño y forma de partícula adecuados para el aprovechamiento de fuentes de carbono
Sustratos más utilizados en procesos FSS
Bagazos de caña de azúcar
Yuca
Naranja
Manzana
Uva
Tomate
Paja de arroz
PRODUCTOS OBTENIDOS A PARTIR DE FSS Y SUS APLICACIONES
Enzimas
Aromas y sabores
A partir de sustrato bagazo de caña de azúcar y cepas de Ceratosystis fiambrada se obtiene compuestos con aroma frutal
Extracción de acetaldehído y 3 metil butanol a partir de procesos de FSS por medio de hosgos filamentosos
FSS adecuada para producción de pirazinas (compuestos responsables del aroma a tostado de muchos alimentos)
Ácidos orgánicos
Ácido cítrico
Por medio de FSS
se obtiene el ácido para mejorar rendimientos y disminuir costos
empleando A. niger se favorece por limitada producción de biomasa
sustratos utilizados para la producción de ac. cítrico
Pulpa de manzana
Cascarilla de café
Paja de trigo
Bagazo de yuca
Hongos comestibles
Por medio de la fermentación sólida se aprovechan los residuos generados por la cosecha de hongos comestibles
destinados a la elaboración de piensos para nutrición animal
En la FSS los hongos generan una cantidad significativa de enzimas degradantes de residuos lignocelulósicos
VENTAJAS DEL PROCESO DE FERMENTACIÓN EN SUSTRATO SÓLIDO
Bajo costos de inversión y operación
Rendimientos de producción altos y reproducibles
No requiere de tanques de alimentación
Se utiliza la inoculación con esporas
Las condiciones de crecimiento de hongos en el birreactor son similares a las de su hábitat natural
favoreciendo
desarrollo
expresión genética
PRINCIPALES DESVENTAJAS Y LIMITACIONES DE LA FSS
Es aplicable sólo con ciertos microorganismos
Aún falta conocimiento sobre el control del proceso optimización de condiciones
BIORREACTORES PARA PROCESOS DE FSS
Tipos de biorreactores para la FSS
- Biorreactor de cama estática y aireación periférica
carece de sistema de aireación (no hay mezclado durante el proceso)
Aireación periférica (aire en contacto con el sustrato sobre los límites extremos)
- Biorreactor de cama estática y aireación interna
El aire alcanza de forma externa e interna el sustrato
- Biorreactor de cama con mezclado continuo y aireación interna
Sistemas de agitación permanente
Aireación forzada periférica
- Biorreactor de cama con mezclado continuo y aireación interna
Aireación frecuente o continua+ aireación interna a través del lecho
Más sofisticados y requieren mayor control