Fermentacion Acetica

Ácidos orgánicos mediante procesos de fermentación acética

A) Antecedentes del proceso de fermentación ácidos orgánicos y su aplicación

El descubrimiento de los ácidos orgánicos, especialmente carboxílicos, está estrechamente relacionado con el desarrollo de la química experimental y bioquímica. Desde entonces los acontecimientos importantes en la ingeniería, la bioquímica y la microbiología (la transferencia de oxígeno, la escala y el diseño de medios de cultivo, entre otros) han permitido la aplicación de procesos a escala industrial de fermentación para la producción de diversos productos de interés comercial (enzimas, antibióticos, solventes orgánicos, vitaminas y aminoácidos, entre otros). A lo largo de estos años, la productividad de los procesos se han mejorado continuamente, debido a la evolución de la informática y la biología molecular, que finalmente se convirtió en el escenario de la ingeniería bioquímica

Algunos ácidos orgánicos presentes en nuestro día a día y sus respectivas formulas son presentadas a continuación:

• ÁCIDO FÓRMICO – Es La causa del ardor de las picadas de las hormigas, es el más simple de los ácidos carboxílicos. Su nombre es originario de la palabra en Latin para hormiga, formica.

• ÁCIDO ACÉTICO – Es el principal ingrediente del vinagre. Su nombre se deriva del Latin acetum, que significa agrio. Conocido y usado hace bastante tiempo por la humanidad, es usado como condimento y conservante de alimentos.

• ÁCIDO ACETILSALICÍLICO – conocido como aspirina y usado contra la fiebre y analgésico, es producido junto con el ácido acético, por la reacción de esterificación del ácido salicílico (2hidróxibenzóico) con el anhídrido acético (Shreve e Brink, 1980).

El nombre ácido salicílico deriva del Latín del árbol de sauce, salix.

ÁCIDO CÍTRICO – Es el responsable de la acidez de las frutas cítricas. Para uso industrial, el ácido cítrico es fabricado por la fermentación aeróbica del azúcar de caña (sacarosa) o azúcar de maíz (dextrosa) por una cepa especial de Aspergillus niger. Su mayor empleo es como acidulante en bebidas carbonatadas y alimentos.

• ÁCIDO PROPIÓNICO – es el responsable por el olor característico del queso suizo (Snyder, 1995), durante el período principal de maduración de este tipo de queso, Propionibacterium shermanii y microorganismos similares, convierten ácido láctico y lactatos a ácidos propiónico, acético y dióxido de carbono. El CO2 gaseoso generado es responsable por La formación de los ‘huecos” característicos del queso suizo.

• ÁCIDO BUTÍRICO (butanóico) - su nombre deriva del Latín butyrum que significa mantequilla; produce un olor peculiar por la rancidez de la mantequilla. Es usado en la síntesis de aromas, en fármacos y en agentes emulsionantes (Parker, 1997).

. EL ÁCIDO LÁCTICO - se produce por la fermentación bacteriana de lactosa (azúcar de la leche) por Streptococcus lactis. Fabricado industrialmente por la fermentación controlada de hexosas de melaza, maíz y leche, se utiliza en la industria alimentaria, como acidulante. El ácido láctico también se produce en nuestro propio cuerpo. Por ejemplo, cuando la glucosa es metabolizada por la actividad muscular anaeróbica, el ciclo láctico se genera en los músculos y luego es descompuesto (oxidado por completo) a CO2 y H2O (Lehninger et al., 1995). Con el ejercicio intenso el ácido láctico se forma más rápidamente de lo que puede ser eliminado. Esta acumulación transitoria de ácido láctico provoca una sensación de fatiga y dolor muscular.

• ÁCIDO SÓRBICO (2,4-hexadienóico) – se encuentra en muchas plantas, y es utilizado como fungicida, conservante de alimentos y en la fabricación de plásticos y lubricantes (Parker, 1997).

• ÁCIDO ASCÓRBICO – conocido como vitamina C, tiene su nombre químico que representan a dos de sus propiedades: una química y otra biológica.

En cuanto al primero, es un ácido, aunque este no pertenece a la clase de ácidos carboxílicos. Su característica ácida es derivado de la ionización de un hidroxilo y de un grupo fenol (pKa = 4,25). Además, la palabra ascórbico representa su valor biológico en la protección contra la enfermedad escorbuto del Latín scorbutus, (Lehninger et al., 1995).

1.- Panorama actual de la industria de fermentación acética

La fermentación acética es la fermentación bacteriana por Acetobacter, un género de bacterias aeróbicas, que transforma el alcohol en ácido acético. La fermentación acética del vino proporciona el vinagre debido a un exceso de oxígeno y es considerado uno de los fallos del vino.

Acetobacter es un género de bacterias del ácido acético caracterizado por su habilidad de convertir el alcohol (etanol) en ácido acético en presencia de aire. Hay muchas especies en este género y también otras bacterias son capaces de formar ácido acético bajo varias condiciones; pero todas las Acetobacter son reconocidas por esta habilidad característica.

A) Ácido acético. También llamado ácido etanoico o ácido metilencarboxílico, es un ácido orgánico de dos átomos de carbono, se puede encontrar en forma de ion acetato. Su fórmula es CH3-COOH (C2H4O2), siendo el grupo carboxilo es el que le confiere las propiedades ácidas a la molécula. Este es un ácido que se encuentra en el vinagre, siendo el principal responsable de su sabor y olor agrios. De acuerdo con la IUPAC se denomina sistemáticamente ácido etanoico.

B) El ácido cítrico es un ácido orgánico tricarboxílico que está presente en la mayoría de las frutas, sobre todo en cítricos como el limón y la naranja. Su fórmula química es C6H8O7.

Es un buen conservante y antioxidante natural que se añade industrialmente comoaditivo en el envasado de muchos alimentos como las conservas de vegetales enlatadas.

En bioquímica aparece como un metabolito intermediario en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos, proceso realizado por la mayoría de los seres vivos.

El nombre IUPAC del ácido cítrico es ácido 2-hidroxi-1,2,3-propanotricarboxílico.

2.- Principales aplicaciones

EL USO DE LOS ÁCIDOS ORGÁNICOS EN LA INDÚSTRIA:

Los ácidos orgánicos son ampliamente utilizados en la industria alimentaria como aditivos. Como agentes de transformación, se agregan para controlar la alcalinidad de muchos productos, pueden actuar como tamponadores o simplemente como agentes neutralizantes. Como conservantes,

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