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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPAINGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIASDOCENTE: Ing. Sonia J. Zanabria G.; Mg.Sc.Biotecnologìa de Alimentos
EXAMEN A DISTANCIAIndicaciones: Para sus respuestas concretas se puede trabajar de dos personas para extraer
conclusiones por debate. Elabore sus fichas de redacción técnica y científica, esto le ayudará a obtener respuestas relevantes.La revisión será exhaustiva, así que evite fraudes.
1. Determinar la velocidad de crecimiento (en la fase logaritmica) con Bacillus subtilis los siguientes datos:
Tiempo (h)
X (g/L) rx ux
0 0.02 02 0.034 0.050 1.4784 0.221 0.286 1.2956 1.179 2.120 1.7988 8.7 1.950 0.224
10 8.98 1.088 0.121
2. Determinar la energía de activación de esporas de Bacillus sp.
T°K Veloc. (min-1)
1/T Ln(V)
85 0.012 0.012 -4.42290 0.032 0.011 -3.442
110 1.6 0.009 0.4700220 9.61 0.005 2.2628
3. Resolver: En un cultivo batch con una cepa de Corinebacterium sp., 100L de cultivo se encuentran infinitamente mezclados y aereados, con los datos de velocidad de crecimiento y velocidad específica de consumo de sustrato se obtuvo la siguiente recta y=0.075+3.009x, determine el rendimiento de conversión de sustrato en biomasa, asimismo determine ks si la ecuación obtenida fue de y=1.002+0.095x
Yx/s = Y=0.075+3.009x Ks= Y =1.002+0.095x
rs= rxYx /s
+ms . x u=umax . skx+s
rsx= 1Yx /s
.rx+ms
rsx= 1Yx /s
. u+ms
y=bx+a
Por lo tanto.
1Yxs
=3.009
Yx/s= 0.332 entonces
ms =0.075
1u= Ks+sumax . s
1u= Ksumax . s
1u= Ksumax
.1s
+1
umax
Y =bx +aPor lo tanto.
1
umax= 1.002
umax = 0.998
ks
umax=0,095
EntoncesKs =0.095(0.998)
Ks =0.09481
4. La ecuación para la producción aerobia de ácido acético a partir de etanol es:
C2H5OH + O2 CH3CO2H + H2O
Se ha añadido la bacteria Acetobacter aceti a un medio altamente aireado que contiene 10 g l -1
de etanol. Transcurrido cierto tiempo, la concentración de etanol es 2 g l -1 y se han producido 7.5g l-1 de ácido acético ¿Cómo es el rendimiento global de ácido acético a partir de etanol en comparación con el rendimiento teórico?
Solución:
Yp /s= rprs
= 7.5 g(10−2 )
=0.94
El rendimiento teórico se basa en la masa de etanol utilizado para la síntesis del ácido acético.
De la ecuación estequiometria.
Yp /s=1moldeacido acetico1moldeetanol
=60gr46 gr
=1.30gr
Hallando el rendimiento teórico:
x=0.941.30
x100=72.31%
Por consiguiente el rendimiento observado es el 72.31% del teórico.
5. Determinar Ks de un organismo que crece en un medio complejo sumergido aerobio:
Tiempo Numero de S (h) Organismos (g/L) X(g/l) rx U 1/u 1/s
/mL x 104
0 2 54.2 0.2 0 0 0 0.01851 20 52 2 6.65 3.3250 0.3008 0.01922 135 51 13.5 15.00 1.1111 0.9000 0.01963 320 50.2 32 11.95 0.3734 2.6778 0.01994 374 41 37.4 2.90 0.0775 12.8966 0.02445 378 32 37.8 0.30 0.0079 126.0000 0.03136 380 27 38 0.15 0.0039 253.3333 0.03707 381 21 38.1 0.05 0.0013 762.0000 0.04768 381 17 38.1
u=umax . sks+s
1u= ksumax . s
+ 1umax
1u= ksumax
.1u+ 1umax
Y=bx+a
Por lo tanto: 1/μ max= -531.156 μ max =-1.883x10-3
Ks/μ max= 24557.89
Hallando Ks
Ks = 24557.89(-1.883x10-3)
Ks =-46.2425
6. Se mide el número de esporas viables de una nueva cepa de Bacillus subtilis en función del tiempo a varias temperaturas
tiempo NUMERO
DE
(min) T=85°C Ln(N) 85°C T=90°C Ln(N) 90°C T=110°C Ln(N) 110°C T=120°C Ln(N) 120°C0 2.40*109 21599 2.40 x109 21.599 2.40 x109 21.599 2.40 x109 21.599
0.5 2.39 x109 21.594 2.38 x109 21.59 1.08 x109 20,800 2.05 x109 16.835
1 2.37 x109 21.586 2.30 x109 21.556 4.80 x109 19.989 1.75 x109 12.072
15 0 2.29 x109 21.552 2.20 x109 19.209 1.30 x109 7.17
2 2.33 x109 21.569 2.21 x109 21.516 9.85 x109 18.406 0
3 2.32 x109 21.569 2.17 x109 21.488 2.01 x109 16.816 0
4 2.28 x109 21.547 2.12 x109 21.475 4.41 x109 15.299 0
6 2.20 x109 21.512 1.95 x109 21.391 1.62 x109 11.995 0
8 2.19 x109 21.057 1.87 x109 21.349 6.88 x109 8,836 0
9 2.16 x109 21.493 1.79 x109 21.305 0 0
a. Calcular la energía de activación para la muerte térmica de las esporas de B. subtilis
LnKd=−EdR
.1T
+lnKdo
LnKd=−27030.405 x 1T
+70,956
−Ed /R=−27030.405k ; R=8,3149J /kmol
Ed=+27030.405 k x ( 8,3149 Jkmol
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100
5
10
15
20
25
ln N 85°Cln N 90°Cln N 110°Cln N120°C
Ed=+224741.5993Jmol
Ed=225 kJmol
b. Cuál es la constante de muerte específica a 100°C
Lnkd=−EdR
.1T
+LnKd o
Lnkd=−27030.405 . 1T
+70,956
Lnkd=−27030.405 k . 1373.15k
+70,956
Lnkd=−72.438+70,956
Lnkd=−1.482
elnkd = e-1,482
kd=0,227min-1
c. Calcular el tiempo necesario para matar el 99% de las esporas de una muestra a 100°C
LnN=−kdt+ lnNot=−(lnN−lnNo/kd )
t=−ln( NNo )
kd
N=1%No; NNo
=0,01a100 ° C ; Kd=0,227min-1
t=−ln (0,01 )0,227min−1
=20,287min
7. Determine la ecuación que relaciona Yp/s con .
Yps
=dpds
= rp /dQrs /dQ
Donde:
rp=(Yps .u+mp)X
rs=( uYx/ s
−ms)XEntonces las Y p/s será:
Yp /s=Yp /s . u+mpu /Yx/ s+ms
8. Un fermentador de 10 litros de medio es inoculado con 500 mL de inóculo de 4,1 g/L. Se sabe que si se deja crecer la cepa, al cabo de 6 horas la biomasa en el fermentador será de 6 g/L. Determinar el tiempo de duplicación y el tiempo que deberá permanecer la cepa en el fermentador para alcanzar la misma concentración del inóculo.
Procederemos a convertir 500 ml a litros
500ml∗1 L1000ml
=0.5 l
x=4,5 x 0.51L
=2,25
Hallando la tasa especifica decrecimiento(μ¿
μ=2.303¿¿
μ=2.303¿¿
μ=0.0635h−1
La tasa de crecimiento determinada en fase exponencial, donde ningún elemento nutritivo es limitante, nos dará la tasa de crecimiento máxima:
μ=μmax
Por tanto :
G= ln 2μmax
G= 0.6931
0.0635h−1
G=10.9157 hrs
9. La concentración celular en un matraz agitado es 0,5 g/L. Se sabe que el sustrato limitante es la glucosa, cuya concentración inicial es de 10 g/L. Si al final del cultivo (5 hrs.) se tiene que la bacteria ha llegado a una concentración de 10 g/L. Estimar al porcentaje de carbono en esta cepa.
μ= μmax .SKs
μ=2.303¿¿
μ=0.599h-1
luego:
0.599=μmax .(10 gr / l)0,03 gr / l+10 gr / l
14 x 10-5 mol / l x 192gr /mol=0,03 gr / l
10. Un cultivo por lotes se realizó a 15 ºC en un fermentador con 10 litros de caldo, inoculado con 300 mL de cultivo de 5,5 g/L. Cuando ha transcurrido la mitad del tiempo de cultivo, la temperatura aumenta a 35 ºC, manteniéndose hasta el final del cultivo. Se sabe que el tiempo de duplicación de esta cepa es, a 20 ºC, de 32 minutos, y a 30 ºC de 24 minutos. Calcular el tiempo total de fermentación si se sabe que el rendimiento de la fuente de carbono es 0,5, siendo agregado 8 g/L de ella.
11. Extraiga un resumen acerca de la purificación de enzimas
En general, el primer paso consiste en la obtención de un homogenato, que implica la
destrucción de la célula y el pasaje de las enzimas a solución o suspensión. Esto puede
llevarse a cabo por:
Homogenización mecánica
Homogeneización sónica
Desintegración térmica
Luego continua la etapa de purificación donde los métodos a elegir dependen de la fuente
biológica y de la concentración de la enzima, y se basan en las distintas propiedades
fisicoquímicas de las proteínas
12. Reporte un resumen acerca de la utilización de amilasas en la industria alimentaria
Producida Función en Industria Alimentaria
α-amilasa
B. amyloliquefaciens y B. licheniformis.
industria azucarera para llevar a cabo la hidrólisis del almidón residual de caña de azúcar y en la industria cervecera como aditivo para la producción de etanol
Aspergillus oryzaeobtención de hidrolizados de almidón con alto contenido de maltosa y como aditivo en panadería
β-amilasa Bacillus cereus.cataliza la hidrólisis de almidón para obtener maltosa
Amiloglucosidasa Aspergillus nigerEn la industria cervecera para la obtención de cerveza ligera.
13. Reporte Ud. Una relación de empresas en el Perú que explotan células microbianas y sus respectivos metabolitos.
LABORATORIOS NEC. : LACTOPROB E ( 8 Lactobacillus + 7 Enzimas Digestivas
Naturales), LACTOPROB E ( 8 Lactobacillus + 7 Enzimas Digestivas Naturales)
MIRENA EMPRESARIAL :Bacillus thuringiensis, Bacillus subtilis, Bacillus cereus
AMERICA ALIMENTOS :Bacillus coagulans, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium,
Bacillus subtilis
FLEISCHMAN : levaduras frescas y secas para pan
CALSAPERUS.A.C : sacharomyce cerevisae
ENMEX :Alfa amilasa, Alfa amilasa bacteriana
AMERICA ALIMENTOS :Amilasa (Alfa-Amilasa) FUENTE Aspergillus oryzae, Amilasa
Bacteriana FUENTE Bacillus subtilis, Diastasa (Beta-Amilasa) FUENTE Aspergillus oryzae,
L-Glutamina Alfa Cetoglutarato
14. De acuerdo a lo mencionado por Quintero y Scriban defina Biotecnologìa
También menciona que según Bu´lock circunscribe la biotecnología al uso de agentes
biológicos simples y componentes celulares, excluyendo las aplicaciones de organismos
complejos.
La federación europea de biotecnología la definió como el uso integrado de la bioquímica, la
microbiología y la ingeniería para lograr las aplicaciones tecnológicas de las capacidades de
microrganismos
Originalmente se circunscribía en el area de microbiología industrial y tecnología enzimática
sin embargo hoy se ha definido como la utilización de moléculas obtenidas biológicamente,
estructuras células y organismos para llevar a cabo procesos específicos.
15. De acuerdo a lo visto en clase mencione la diferencia del fundamento de uso de turbidiostato y quimiostato.
Turbiostato Quimiostato
La máxima estabilidad se consigue cuando la
concentración celular cambia solo ligeramente
al cambiar la velocidad de dilución esto es a
bajas velocidades de dilución
La máxima velocidad se consigue a altas
velocidades de dilución
La velocidad de flujo es regulada por un
dispositivo óptico que mide la observancia del
cultivo, la velocidad de crecimiento se ajusta a
la velocidad de flujo.
La velocidad del flujo se mantiene en un valor
determinado y la velocidad de crecimiento del
cultivo queda ajustada a esta velocidad del flujo
16. Reporte un diagrama de flujo para obtener papilla y bebida de cereales por hidrólisis del almidón
DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PAPILLA DE QUINUA
17. De manera concreta reporte el destino de los componentes de un cultivo tanto para las
células y sus metabolitos
18. Mencione los productos de la licuefacción y la sacarificación
19. Mencione las ventajas de usar enzimas pecticas en la industria alimentaria
20. En la producción de acido glutamico industrialmente, mencione los componentes del medio de cultivo complejo.
El ácido glutámico es el aminoácido de mayor consumo a nivel mundial; la sal
sódica del ácido glutámico, el glutamato monosódico (GMS) se usa como
aditivo alimentario.
El ácido L-glutámico se produce por fermentación; para obtener la sal, el ácido
se neutraliza con conversión azúcar-ácido glutámico de 42.3%, en tanto la
conversión de ácido glutámico a glutamato monosódico (GMS) es de 92%.
La produccion del ácido L-glutámico se realiza principalmente por
fermentacion. Se conocen numerosos microorganismos capaces de producirlo
a partir de diferentes fuentes de carbono, entre los mas importantes se
encuentran:
Corynebacterium glutamicum (melasas)
Brevibateriun flavun (acetato)
Brevibacteriun divaricatum (glucosa + acetato de amonio)
Arthrobacter paraffineus (n-alcanos)
En todos los casos se alcansasn concentraciones de 100 gr/l o
superiores.morfologica y fisiologicamente estas celulas sonmuy parecidas a c.
glutamicun, gram positivas, no esporulan y no tinen motilidad. Todos los
productores de acido glutamico requieren de biotina, carecen o tinen poca
actividad de enzima alfa glutarato deshidrogenasa y una actividad de
glutamato deshidrogenasa. La ruta bisentetica para la obtencion del acido
glutamico es conocida apartir de glucosa como fuente de carbon utilizando la
rutan embden-meyerhof-parnas y el ciclo pentosa fosfato se canliza al ciclo de
acidos tricarboxilicos. Las cepas comerciales son mutantes en el ciclo
tricarboxilico, con un bloqueo en la alfacetoglutarato deswhidrogenasa, la cual
permite acumulacion de acido glutamico. La estequiometria de la realcion en
base a glucosa es de un mol a de aminoacido por un mol de glucosa.
La produccion y excrecion del exceso del acido glutamico depende de la
permeablilidad de la celula, por ello las cepas de uso comercial son bacterias
seleccionadas a traves de los siguiente smecanismos:
Deficiencia de biotina
Deficiencia de acido oleico en auxotrofos de acido oleico
A traves dela adicion de acidos grasos saturados
A traves de la adicion de la enicilina
Defeciencia de glicerol en auxotrofos de glicerol
BIBLIOGRAFÍAScriban, Quintero,
ENTREGA: 11:53 17/12/13TIEMPO DE RESOLUCIÓN: 6 horas efectivasDEVOLUCIÓN DEL EXAMEN RESUELTO: 14:53 18/12/13