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2° bach · Ciencia y Tecnología
Biotecnología microbiana · Aplicaciones de la biotecnología microbiana

Mecanismos de fermentación y sus aplicaciones

Un domingo, Daniela amasa harina, agua y un poco de levadura. Tapa la masa con un paño y, una hora después, el volumen casi se duplicó. Nadie la sopló ni la infló. ¿Qué pasó adentro? Este apartado explica qué hacen los microorganismos cuando obtienen energía sin oxígeno y cómo aprovechamos eso en el pan, el yogur, el café y hasta en el combustible.

¿Qué es la fermentación?

Todas las células necesitan ATP, la «moneda de energía». Para fabricarlo parten de la glucosa. El primer paso, la glucólisis, ocurre en el citoplasma y no necesita oxígeno: una glucosa (6 carbonos) se parte en dos moléculas de piruvato y deja una ganancia pequeña de 2 ATP.

Si hay oxígeno, muchos organismos siguen con la respiración aeróbica y sacan mucha más energía. Si no hay oxígeno, algunos microorganismos recurren a la fermentación: transforman el piruvato en otras sustancias para poder repetir la glucólisis una y otra vez.

¿Por qué hace falta transformar el piruvato? En la glucólisis se gasta una molécula llamada NAD⁺ y se produce NADH. Si el NADH no se convierte de nuevo en NAD⁺, la glucólisis se detiene. La fermentación existe para regenerar el NAD⁺.

Esquema general: la glucosa se convierte en piruvato por glucólisis y, sin oxígeno, el piruvato se transforma en etanol y CO₂ o en ácido láctico. Glucosa glucólisis +2 ATP Piruvato Etanol + CO₂ (levadura) Ácido láctico (bacterias) sin O₂
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Definí qué es la fermentación e indicá si necesita oxígeno. Escribí también un ejemplo de microorganismo que realice fermentación.

Definí qué es la fermentación e indicá si necesita oxígeno. Escribí también un ejemplo de microorganismo que realice fermentación.

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Fermentación alcohólica

La hacen sobre todo las levaduras (por ejemplo Saccharomyces cerevisiae), hongos unicelulares. El piruvato pierde un CO₂ y el resto se convierte en etanol.

Revisá que esté balanceada: 6 C a la izquierda; a la derecha 2 + 2 + ... es decir, 2 C del etanol por 2 moléculas (4 C) más 2 C del CO₂ da 6 C. Los 12 H y los 6 O también cuadran.

Aplicaciones

  • Pan: el CO₂ queda atrapado en la red de gluten de la masa y la infla. Por eso el pan queda esponjoso. El etanol se evapora al hornear.

  • Bebidas alcohólicas: la caña de azúcar fermentada con levadura da aguardiente; la cebada y otros cereales dan cerveza.

  • Bioetanol: combustible o aditivo de gasolina, obtenido de la melaza de los ingenios.

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Daniela prepara masa de pan con levadura. Después de una hora, la masa aumentó de volumen. Explicá qué proceso ocurrió dentro de la masa, qué gas se produjo y por qué el…

Daniela prepara masa de pan con levadura. Después de una hora, la masa aumentó de volumen. Explicá qué proceso ocurrió dentro de la masa, qué gas se produjo y por qué el pan queda esponjoso. Escribí la ecuación general de la fermentación alcohólica de la glucosa.

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Fermentación láctica

La hacen las bacterias lácticas (como Lactobacillus y Streptococcus). El piruvato se reduce directamente a ácido láctico, sin liberar CO₂.

El yogur

La leche contiene lactosa, un disacárido. Las bacterias la parten en glucosa y galactosa y fermentan esos azúcares. El ácido láctico baja el pH de la leche. A pH ácido las proteínas de la leche (caseínas) se desnaturalizan y se agrupan: la leche se espesa y adquiere sabor ácido. Además, la acidez frena a otros microorganismos y alarga la conservación.

El curtido

El curtido que acompaña las pupusas se prepara muchas veces con repollo, zanahoria y vinagre. Eso es solo un encurtido: el vinagre acidifica y conserva, pero no hay fermentación láctica. Cuando el repollo se deja con sal y las bacterias lácticas que ya trae transforman sus azúcares, sí hay fermentación láctica y el producto principal es el ácido láctico (como en el chucrut).

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Las pupusas de arroz y el curtido que las acompaña se preparan en muchas casas salvadoreñas. El curtido se deja reposar varios días con vinagre; en otros casos, el…

Las pupusas de arroz y el curtido que las acompaña se preparan en muchas casas salvadoreñas. El curtido se deja reposar varios días con vinagre; en otros casos, el repollo se fermenta. Mencioná el tipo de fermentación que realizan las bacterias lácticas y el producto principal que originan.

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Una cooperativa de Chalatenango elabora yogur con leche de vaca. Explicá qué ocurre con la lactosa durante el proceso, por qué la leche se espesa y se vuelve más ácida,…

Una cooperativa de Chalatenango elabora yogur con leche de vaca. Explicá qué ocurre con la lactosa durante el proceso, por qué la leche se espesa y se vuelve más ácida, y qué pasaría si la leche se calentara por encima de lo adecuado antes de añadir las bacterias.

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Comparación y alimentos fermentados

Característica Alcohólica Láctica
Microorganismo típico Levadura (Saccharomyces) Bacterias lácticas (Lactobacillus)
Producto de la glucosa Etanol + CO₂ Ácido láctico
Gas Sí (CO₂) No
Ejemplos Pan, cerveza, aguardiente de caña Yogur, queso, repollo fermentado

Un dato para relacionar: tu propio músculo hace fermentación láctica cuando se esfuerza tanto que le falta oxígeno, y acumula ácido láctico.

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Relacioná cada alimento con el microorganismo y el producto de fermentación que lo caracteriza: pan, yogur, bebida alcohólica de caña. Escribí tres frases cortas.

Relacioná cada alimento con el microorganismo y el producto de fermentación que lo caracteriza: pan, yogur, bebida alcohólica de caña. Escribí tres frases cortas.

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Compará la fermentación alcohólica y la fermentación láctica en una tabla con tres columnas: característica, fermentación alcohólica y fermentación láctica. Incluí al…

Compará la fermentación alcohólica y la fermentación láctica en una tabla con tres columnas: característica, fermentación alcohólica y fermentación láctica. Incluí al menos el microorganismo típico, los productos finales y un uso en la alimentación.

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Fermentación a escala: bioetanol y café

Etanol a partir de melaza

La melaza es el residuo líquido y azucarado de los ingenios de caña. Proceso básico:

  1. Preparación del medio: se diluye la melaza y se ajusta el pH (ligeramente ácido, cerca de 4.5-5.5) y los nutrientes.

  2. Inóculo: se añade levadura Saccharomyces cerevisiae.

  3. Fermentación: en tanques cerrados, a temperatura controlada (unos 30 °C), varios días. Se libera CO₂.

  4. Destilación: se separa el etanol del agua aprovechando que hierve a menor temperatura.

¿Por qué sin oxígeno? Con oxígeno la levadura hace respiración aeróbica: gasta el azúcar para crecer y produce CO₂ y agua, no etanol. Para acumular etanol hay que limitar el oxígeno en la etapa de producción (aunque al inicio un poco de aire ayuda a que la levadura se multiplique).

Etapas del proceso de producción de etanol: melaza, dilución, fermentación con levadura, destilación y etanol. Melaza Dilución Levadurasin O₂ Destilación Etanol

Café de altura

Tras despulpar el café, los granos quedan cubiertos de mucílago, una capa pegajosa de azúcares. Se dejan fermentar en tanques: bacterias y levaduras naturales consumen esos azúcares y se desprende el mucílago, que luego se lava.

Si se prolonga demasiado la fermentación, los microorganismos siguen trabajando y se acumulan ácidos (acético, butírico), alcoholes y otros compuestos que dan sabores agrios, vinagrosos o a fermento.

Variables para controlar: tiempo, temperatura, pH (seguirlo con tiras o medidor), higiene de los tanques y cantidad de agua.

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Una pequeña empresa de Santa Tecla quiere producir etanol a partir de melaza de los ingenios de caña. Describí las etapas del proceso desde la melaza hasta el etanol, el…

Una pequeña empresa de Santa Tecla quiere producir etanol a partir de melaza de los ingenios de caña. Describí las etapas del proceso desde la melaza hasta el etanol, el microorganismo que se utiliza y las condiciones que deben controlarse. Argumentá por qué conviene que el medio no tenga oxígeno durante la etapa de producción de alcohol.

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Un productor de café de altura en Ahuachapán fermenta los granos antes de lavarlos y secarlos, pues la fermentación elimina la capa mucilaginosa. Alejandra observa que,…

Un productor de café de altura en Ahuachapán fermenta los granos antes de lavarlos y secarlos, pues la fermentación elimina la capa mucilaginosa. Alejandra observa que, si el tiempo se prolonga demasiado, el café adquiere sabores desagradables. Analizá qué está sucediendo con los microorganismos, qué productos podrían acumularse y qué variables controlarías para obtener un producto de calidad.

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Bioseguridad al fermentar alimentos

Fermentar en casa o en una cooperativa exige higiene:

  • Lavarse las manos y limpiar los recipientes antes de empezar.

  • Usar materia prima fresca y agua segura.

  • Observar el aspecto y el olor: moho de colores, olor a podrido o burbujas inesperadas indican contaminación y el producto se desecha.

  • Mantener las temperaturas adecuadas y refrigerar los productos cuando corresponda.

Resumen

  • La fermentación obtiene energía de la glucosa sin oxígeno y regenera el NAD⁺ para que continúe la glucólisis.

  • Alcohólica: levaduras; glucosa → 2 etanol + 2 CO₂. Pan, cerveza, aguardiente, bioetanol.

  • Láctica: bacterias lácticas; glucosa → 2 ácido láctico. Yogur, queso, repollo fermentado. El curtido con solo vinagre no es fermentación.

  • En la industria se controlan temperatura, pH, tiempo, nutrientes y oxígeno (sin oxígeno para acumular etanol).

  • Volvé al principio: la masa de Daniela crece porque la levadura fermenta los azúcares y libera CO₂ atrapado en el gluten.

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