Procesos de Fermentación y Biotecnología Microbiana: Aplicaciones Industriales y Ambientales

Procesos de Fermentación

Algunos microorganismos realizan transformaciones químicas en las que las moléculas orgánicas son degradadas incompletamente a un compuesto orgánico sin intervención de una cadena respiratoria y sin gasto de oxígeno. La transformación del sustrato en un producto se llama tradicionalmente fermentación.

Productos Clave de la Fermentación

Etanol

Los principales productos obtenidos de los microorganismos incluyen el etanol, el ácido acético y el vinagre. El etanol, aparte de ser un disolvente orgánico usado comúnmente en la industria química, es la sustancia más característica de las bebidas alcohólicas. Las levaduras del género Saccharomyces obtienen etanol degradando incompletamente moléculas de glucosa, mediante la fermentación alcohólica.

Ácido Láctico

El ácido láctico es una molécula con gran variedad de usos. El lactato de hierro se emplea en el tratamiento de anemias y el lactato de calcio en las deficiencias de calcio. Este es producido por bacterias como Lactobacillus bulgaricus. El medio de cultivo para esta fermentación láctica es un líquido constituido por una solución acuosa de lactosa, varias sales y vitaminas. Al cabo de dos días, la fermentación se completa y se produce ácido láctico. Después, se debe hervir la solución para coagular las proteínas producidas.

Ácido Acético (Vinagre)

Las bacterias de los géneros Acetobacter y Gluconobacter tienen la facultad de degradar incompletamente el etanol hasta obtener ácido acético.

Aplicaciones Industriales de la Fermentación

Elaboración de Vino

El vino se produce por la fermentación alcohólica de los azúcares presentes en el zumo de uva, lo que genera alcohol etílico y CO₂. Este proceso incluye la fermentación del mosto a través de la fermentación de la piel de uva.

Elaboración de Cerveza

La cerveza se elabora por la fermentación alcohólica de los cereales. El más empleado es la cebada y el proceso se realiza en los siguientes pasos:

1. Malteado: Germinación controlada de los granos.
2. Molido: Trituración del grano malteado.
3. Adición de lúpulo: Aporte de amargor y aroma.
4. Hervido: Esterilización y extracción de sabores.
5. Acción de levaduras: Fermentación alcohólica.
6. Maduración: Reposo para el desarrollo de sabores.

Elaboración de Pan

El pan se obtiene por la fermentación alcohólica realizada por la levadura Saccharomyces cerevisiae. La levadura degrada los azúcares y produce alcohol etílico y dióxido de carbono. La cocción de la masa elimina el etanol producido en la fermentación y destruye las células de la levadura.

Elaboración de Queso y Yogur

El queso, al igual que el yogur, se obtiene de la fermentación láctica de los glúcidos sencillos de la leche, que se transforman en ácido láctico. El proceso se realiza en dos fases:

1. Formación de cuajada: El cultivo de las bacterias se incorpora en la leche, dejando incubar la mezcla un cierto tiempo. Después se añade renina, una enzima proteolítica que coagula las proteínas y cuaja la leche.
2. Maduración: Fase de reposo donde se desarrollan las características organolépticas.

Ingeniería Genética y Biotecnología Microbiana

La ingeniería genética es una tecnología que permite modificar el conjunto de genes de un organismo, al introducir genes que proceden de otro ser vivo. Los organismos a los que se transfieren genes pueden ser de la misma especie, pero también de especies diferentes.

La ingeniería microbiana consiste en realizar una transferencia de genes desde una célula receptora, en la cual se produce la expresión de ese gen, es decir, la síntesis de la proteína correspondiente. Este proceso se realiza en las siguientes etapas:

1. Obtención del ADN donante.
2. Tratamiento con ADN ligasas.
3. Transformación.
4. Clonación de genes.

Tratamiento de Aguas Residuales con Microorganismos

Las aguas resultantes del uso doméstico o industrial llevan gran cantidad de sustancias químicas tóxicas que es preciso eliminar o tratar. En las plantas depuradoras de aguas residuales, el llamado tratamiento secundario permite eliminar las sustancias orgánicas indeseables mediante el uso de diferentes microorganismos, como bacterias y protozoos.