1. Ciencia

Introducción a la fermentación de sustrato sólido
Autor: Jesús Eduardo Bravo Gómez-José Luís Hoyos Concha-Silvio Andrés Mosquera Sánchez
Glosario…………………………………………………………………………………………...13
Introducción………………………………………………………………………………………19
1. Aspectos generales……………………………………………………………………...21
1.1 La fermentación…………………..………………………………………………...21
1.1.1 Factores internos y externos que afectan el comportamiento del
microorganismo………………………………………...………………….22
1.1.1.1 Factores internos………………………………….………………........22
1.1.1.2 Factores externos………………………………………………………23
1.2 Fermentación de sustrato líquido…………………………………………………...23
1.3 Fermentación de sustrato sólido……………………………………………………24
1.3.1 Historia…………………………………………………….………………24
1.3.2 Concepto y aplicación……………………………………………………..26
1.3.3 Factores que afectan la Fermentación de Sustrato Sólido……………........26
1.3.3.1 Medida de biomasa…………………………………………..…….26
1.3.3.2 Factores medioambientales………………………………….……..31
1.3.3.3 pH…………………………………………………………….……35
1.3.3.4 Concentración y disponibilidad de sustrato………………….……36
1.3.3.5 Tamaño de partícula del sustrato……………………………..……37
1.3.3.6 Características del inóculo…………………………………….…...37
1.3.3.7 Transformación microbiana aeróbica de materiales sólidos….…...38
1.3.3.8 Cinética del crecimiento microbiano…………………………........29
1.3.4 Optimización de medios de cultivo………………………………….…….41
1.3.5 Microbiología de la Fermentación de Sustrato Sólido…………………….42
1.3.5.1 Microorganismos empleados………………………………..…………42
1.3.5.2 Conservación de los microorganismos………………………………...45
1.3.6 Sustratos en la fermentación sólida………………………………………..47
1.3.6.1 Lignocelulosa……………………………………………………..…...48
1.3.6.2 Pectina………………………………………………………………....49
1.3.6.3 Almidón………………………………………………………………..50
1.3.7 Bioquímica de la Fermentación de Sustrato Sólido……………………….57
1.3.7.1 Requerimientos energéticos y mecanismos de acción de las proteínas
transportadoras en la asimilación de nutrientes………….……………58
1.3.7.2 Productos metabólicos…………………………………………………61
1.3.7.3 Productos de enzimas………………………………………………….64
2. Bioreactores en la fermentación de sustrato sólido……………………………………..69
2.1 Bioreactores a escala de labortatorio………………….……………………………70
2.2 Bioreactores a escala piloto e industrial…………………………………………....75
2.2.1 Biorreactor de FSS sin inyección de aire………………………………….75
2.2.2 Biorreactor de FSS sin agitación y con inyección de aire…………………77
2.2.3 Biorreactores con mezcla intermitente del lecho y con inyección de aire...78
2.2.4 Biorreactores con mezcla intermitente del lecho y con inyección de aire…78
2.2.5 Biorreactores para procesos no estériles…………………………………..79
2.2.6 Biorreactores en procesos estériles………………………………………..79
3. Aplicaciones…………………………………………………………………………….83
3.1 Desarrollo de un complejo enzimático con Rhizopus niveus, para la optimización de la
producción de alcohol etílico a partir de melaza…………………………………...85
3.2 Producción de metabólicos a partir de B. Thuringiensis……………………………86
3.3 Acción de Trichoderma sp., en sustratos sólidos…………………………………..87
3.4 Utilización digestiva de mezclas de cachaza y bagacillo biotransformados para
alimentación animal………………………………………………………………..87
3.5 Producción de renina……………………………………………………………….88
3.6 Ensilaje de pulpa de café……………………………………………………………89
3.7 Análisis de cuatro alternativas de fermentación en orden descendente de productividad,
para la producción de amilasas……………………………………………………..90
3.7.1 Obtención de amilasas por técnica de células inmovilizadas……………...91
3.7.2 Obtención de amilasas por Fermentación de Sustrato Sólido (FSS)……....92
3.7.3 Obtención de amilasas por Fermentación de Sustrato Líquido en cultivo batch
con reutilización de células………………………………………………..93
3.7.4 Obtención de amilasas por Fermentación de Sustrato Líquido en cultivo
batch……………………………………………………………………….93
4. Bibliografía……………………………………………………………………………..97