Producción biotecnológica de acido propiónico

República Bolivariana de Venezuela

Universidad del Zulia

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Química

Unidad Curricular Seminario

PRODUCCIÓN BIOTECNOLÓGICA DE ACIDO PROPIÓNICO POR Propionibacterium freudenreichii A PARTIR DE UN SUSTRATO NO CONVENCIONAL

Anteproyecto de trabajo especial de grado presentado a la Universidad del Zulia para optar al título de Ingenieros Químicos

Autores:

González, Melitza de los Ángeles

Soto, Luisana Andrea

Tutora Académica:

Profa. Cateryna Aiello

Maracaibo, Marzo de 2012.

PRODUCCIÓN BIOTECNOLÓGICA DE ACIDO PROPIÓNICO POR Propionibacterium freudenreichii A PARTIR DE UN SUSTRATO NO CONVENCIONAL

Autores:

___________________________

González, Melitza

C. I.: 18.875.246

Dirección: Municipio Maracaibo

Sector Los Plataneros, Barrio Lomitas del Zulia, Av.60B-1, Casa #95-18

Teléfono: 0426-6189419

meligf16@hotmail.com

___________________________

Soto, Luisana

C. I.: 19.225.164

Dirección: Municipio Jesús Enrique Lossada

Sector Ciudad Perdida, Barrio San José, Av. Principal, Casa #68

Teléfono: 0426-1605175

luisanandrea_30@hotmail.com

Tutora:

____________________

Profa. Cateryna Aiello

ÍNDICE GENERAL

Resumen 7

Abstract 8

Capítulo I: El Problema

1.1 Planteamiento del Problema 10

1.2 Objetivos 12

1.2.1 Objetivos Generales 12

1.2.2 Objetivos Específicos 12

1.3 Justificación 13

1.4 Delimitación 13

1.4.1 Delimitación Espacial 13

1.4.2 Delimitación Temporal 13

1.5 Alcance 14

1.6 Viabilidad 14

Capítulo II: Marco Teórico

2.1 Antecedentes 17

2.2 Términos Básicos 19

 Ácido propiónico 19

 Propiedades físicas y químicas del acido propiónico 19

 Aplicaciones 20

 Generalidades 20

 Obtención del Ácido propiónico 21

Vía petroquímica 21

Vía Fermentativa 22

 Fermentación 23

 Fermentación propiónica 24

 Vía del ácido dicarboxílico para la formación de ácido propiónico 25

 Bacterias Propiónicas o Propionibacterium 25

 Características de las Propionibacterium 26

 Sistemas de Fermentación 27

Sistema de operación por carga 28

Sistema de operación en continuo 29

Sistema de operación en semicontinuo 30

Sistema de operación por lote alimentado 31

 Fuentes de carbono o sustratos 33

Capítulo III: Marco Metodológico

3.1 Tipo de Investigación 36

3.2 Diseño de la Investigación 36

3.3 Población y Muestra 36

3.3.1 Población 36

3.3.2 Muestra 36

3.4 Procedimiento experimental 37

Capítulo IV: Marco Administrativo

4.1 Recursos humanos 43

4.2 Recursos técnicos 43

4.3 Recursos financieros 43

4.4 Cronograma de actividades 43

Referencias Bibliográficas 44

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Propiedades del acido propiónico 20

Tabla 2.Cronograma de Actividades 43

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Consumo mundial de acido propiónico 11

Figura 2. Ruta del acido dicarboxílico para la formación de propionato 25

Figura 3. Operación del sistema de fermentación por carga. 28

Figura 4. Operación del sistema de fermentación en continuo 29

Figura 5. Operación del sistema de fermentación semicontinuo 31

Figura 6. Biomasa vs tiempo en un proceso por lote alimentado 32

Figura 7. Procedimiento experimental 37

González F. Melitza de los A.; Soto M. Luisana A. “Producción biotecnológica de ácido propiónico por Propionibacterium Freudenreichii a partir de un sustrato no convencional”. Anteproyecto de trabajo especial de grado presentado a la Universidad del Zulia para optar al título de Ingenieros Químicos. La Universidad del Zulia, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Química. Maracaibo, Venezuela. 2012.

RESUMEN

En la búsqueda de reducir el impacto ambiental de los procesos de producción químicos tradicionales que utilizan materias primas no renovables se ha venido incrementando aceleradamente la demanda de productos generados biotecnológicamente. Por tanto, el objetivo de la presente investigación es evaluar el potencial de residuos de alimentos como sustrato no convencional para la producción biotecnológica de acido propiónico. Se llevaran a cabo fermentaciones por carga a partir soluciones acuosas al 25 y 50% p/v de residuos de alimentos procedentes de un comedor universitario con Propionibacterium freudenreichii, controlando el pH a tres valores distintos 5.5; 6.0 y 6.5 a 30ºC por 48 horas. La concentración de los productos de la fermentación se determinará por cromatografía de gases. Se espera obtener un buen rendimiento en acido propiónico como producto principal de la fermentación.

Palabras claves: Ácido propiónico, propionibacterium freudenreichii, fermentación propiónica, residuos de alimentos, azúcares.

luisanandrea_30@hotmail.com

melifg16@hotmail.com

González F. Melitza de los A.; Soto M. Luisana A. “Producción biotecnológica de ácido propiónico por Propionibacterium Freudenreichii a partir de un sustrato no convencional”. Anteproyecto de trabajo especial de grado presentado a la Universidad del Zulia para optar al título de Ingenieros Químicos. La Universidad del Zulia, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Química. Maracaibo, Venezuela. 2012.

ABSTRACT

In the search to reduce the environmental impact of the traditional chemical processes of production that use nonrenewable raw materials it has increased quickly the demand of biotechnologically generated products. Therefore, the objective this investigation is to evaluate the potential of food waste like nonconventional substrate for the biotechnological propionic acid production. Batch fermentations will be carried out from to aqueous solutions to 25 and 50% p/v of food waste coming from a university dining room with Propionibacterium freudenreichii, controlling pH to three different values 5.5; 6.0 and 6,5 to 30ºC by 48 hours. The concentration of products of the fermentation will be determined by gas chromatography. It hopes to obtain a good propionic acid yield like main product of the fermentation.

Key words: Propionic acid, propionibacterium freudenreichii, propionic fermentation, food waste, sugars

luisanandrea_30@hotmail.com

melifg16@hotmail.com

CAPÍTULO I: Planteamiento del Problema

1.1. Planteamiento del Problema

El ácido propiónico, un ácido graso de cadena corta, y sus sales, se usan como conservadores de alimentos desde los años cuarenta, especialmente en el área panadera por ser de los más económicos y efectivos inhibidores del crecimiento del moho, es fundamental en la fabricación del pan de molde, estando autorizado para ello en la mayoría de los países, debido a que forma parte los conservadores no tóxicos según su clasificación. Esta aplicación por si sola hace que, si se exceptúa la sal común, sea el conservador más utilizado en el mundo (Arteaga y col., 2005).

Es utilizado también como aditivo en la alimentación animal y también en la fabricación de plásticos basados en celulosa, herbicidas y perfumes. Por su carácter inhibidor del crecimiento de las células como resultado de su actividad antimicrobiana, se utiliza en las aves de corral y otros piensos de animales para prevenir la infección de hongos (Coral, 2008).

La otra aplicación importante de este producto es para impregnar exteriormente ciertos tipos de quesos, por ejemplo el de tipo "Emmental", para impedir su enmohecimiento,

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