FERMENTACIÓN

Introducción 
La fermentación es el proceso que realizan muchos microorganismos, efectuando reacciones sobre algunos compuestos orgánicos y liberando energía. hay muchos tipos diferentes de fermentación, pero en condiciones fermentativas solamente se efectúa una oxidación parcial de los átomos de carbono del compuesto orgánico y, por consiguiente, solo una pequeña cantidad de la energía potencial disponible se libera.

Objetivos:
·         Comprender el proceso de fermentación y todos los aspectos relacionados.
·      Analizar qué factores afectan el proceso de fermentación en cuanto a su rendimiento y duración.

Parte A- Efecto de la concentración de Azúcar
Equipo necesario para cada grupo:
-          1 vaso térmico para usarse como incubadora
-          Termómetro
-          Marcador
-          1 vaso pequeño
-          1 vaso graduado
-          2 jeringas con tapas
-          1 recipiente cónico de plástico, para medir azúcar
-          1 recipiente cónico de plástico para medir levadura
-          Vaselina e hisopo
-          Revolvedores
-          Recipiente con azúcar (sacarosa)
-          Recipiente con levadura seca
-          Papel toalla

Preparación:
A.    Prepara una solución de azúcar
-          Escribe “solución de azúcar 0.1 g/ml” en el vaso de precipitados graduado.
-          Vierte agua caliente en un vaso térmico. Mide la temperatura y ajústala por medio de agua fría o caliente (y revuelve), a la temperatura optima.
-          Vierte 100 ml de agua del vaso térmico graduado.
-          Agrega 7 recipientes cónicos de plástico pequeños llenos de azúcar (10g) al vaso y revuelve bien hasta que el azúcar se disuelva por completo.

B.     Preparación de la jeringa
Repite las instrucciones de la parte A del experimento.

Tabla No.3: Instrucciones de disolución de azúcar usando la solucion de azúcar concentrada (0.1g/ml)
Concentración
Volumen de azúcar
Solución (ml)
Volumen de agua
(ml)
Concentración final de la solución de azúcar (g/ml)
a
0
20
0
b
4
16
0.02
c
8
12
0.04
d
10
10
0.05
e
20
0
0.1


Instrucciones para llevar a cabo el experimento:
Revisa que tu vaso térmico esta a la temperatura óptima. Si no, vuelve a ajustarlo.
1.      Señala uno de los vasos con la concentración de azúcar (a-e) que se te pidió examinar.
2.      Usando una jeringa, pasa el volumen apropiado de la solución concentrada de azúcar al vaso de precipitados.
3.      Usando una jeringa, pasa el volumen apropiado de agua del vaso térmico (incubadora) al vaso de precipitados. Revuelve bien y revisa que tengas 20 ml de solución en el vaso de precipitado.
4.      Agrega un recipiente cónico pequeño de levadura al vaso y revuelve bien.
5.      Llena la jeringa con 4ml de la solución que acabas de preparar.
6.      Coloca la tapa en la punta de la jeringa, y pon la jeringa en el vaso térmico (incubadora) con agua con la punta dirigida hacia el fondo del vaso.
7.      Revisa la temperatura del agua en la incubadora cada varios minutos con un termómetro. Si fuera necesario, agrega agua caliente y revuelve cuidadosamente el agua, para mantener la temperatura constante.
8.      Durante treinta minutos, a intervalos de 5 minutos, observa el volumen total de la jeringa, y registra tus resultados en la siguiente tabla (Tabla 4).

¡Importante! Antes de hacer observaciones, para asegurarte de que el embolo no está pegado, sostén la jeringa; con una mano sostén la tapa de la punta y con la otra mano, presiona hacia abajo el embolo y suéltalo. Repite el proceso varias veces.
9.      Calcula el volumen promedio de la jeringa y regístralo en la tabla No.4

Tabla No.4: Volumen del CO2 gaseoso en función de la concentración de azúcar a una temperatura óptima.
Nota: Para calcular el volumen de COgaseoso producido, resta de tus observaciones el volumen de la solución en la jeringa. De esta manera, la lectura de la primera línea mostrara un volumen cero (4-4 = 0).




Tiempo

Concentración de ____azúcar  a 37°C
   Jeringa 1               Jeringa 2             Promedio

Volumen de CO2 gaseoso recolectado (ml)

0 minutos
4
4
4
0
5 minutos
5
5
0.5
0
10 minutos
6.5
6.5
6.5
0
15 minutos
7
7
0.7
0
20 minutos
9.5
9
9.2
0.5
25 minutos
11
10.5
10.7
0.5
30 minutos
14
13
13.5
1.0



Preguntas de discusión:
1.      Dibuja una grafica que muestre los cambios en el volumen del gas recolectado en función de la concentración de azúcar.

2.      Describe tus observaciones, ¿Cómo cambia el volumen del gas recolectado en función de la concentración de azúcar?
R/. A mayor concentración de azúcar, la velocidad de la fermentación es menor.

3.      ¿Cómo cambia la velocidad de la fermentación con levadura cuando cambia la concentración de azúcar?
R/. Las concentraciones altas de azúcar se da un descenso en la velocidad de la fermentación y a concentraciones bajas se requiere mayor volumen para la fermentación. La concentración de azúcar es un valor que se debe considerar ya que esta afecta la velocidad de la fermentación.

4.      Trata de hacer una hipótesis de por qué el proceso se hace más lento con concentraciones de azúcar bajas (y con concentraciones excepcionalmente alta).
R/.  Las concentraciones de azúcar influyen mucho de la velocidad de fermentación.

5.      Trata de hacer una hipótesis de por qué el proceso se hace más lento con concentraciones más altas de azúcar.
R/. Con las concentraciones altas de azúcar el tiempo de fermentación es mayor.

6.      Basándote en tus observaciones, ¿cuál es la concentración de azúcar optima para la fermentación con levadura?
R/. La concentración de azúcar óptima para la fermentación con levadura es de 0.1 g/ml.

Parte B – El efecto del etanol en la velocidad de la fermentación.

Pregunta de investigación: ¿Es el proceso de la fermentación con levadura afectado por uno de los productos de la fermentación, etanol?
R/. La fermentación es afectada en alto grado por las concentraciones de etanol.

Equipo necesario para cada grupo:
-          1 vaso térmico para usarse como incubadora
-          Termómetro
-          Marcador
-          1 recipiente cónico de plástico pequeño para azúcar (sacarosa)
-          1 recipiente cónico de plástico pequeño para levadura seca
-          2 jeringas con tapa
-          1 vaso pequeño
-          Vaselina e hisopo
-          Revolvedores
-          Recipiente con azúcar (sacarosa)
-          Recipiente con levadura seca
-          Botella con alcohol
-          Papel toalla
-          1 pipeta

Tabla No.6: preparación de soluciones de etanol (usando 50% V/V solución de etanol) para experimentos de f hasta j.
Concentración
Volumen de solución de etanol (ml)
Volumen de agua (ml)
Concentración final de etanol (volumen %)
f
0
20
0
g
0.5
19.5
2.5
h
1
19
5
i
1.5
18.5
7.5
j
2
18
10

Nota: La unidad de concentración usad con más frecuencia para mezclas de líquidos porcentaje de volumen.
Volumen % de alcohol = volumen de alcohol agregado / volumen de la solución.
Volumen total = volumen de alcohol agregado + volumen de agua.

Instrucciones para llevar a cabo el experimento:

Nota: Las instrucciones se darán como un ejemplo de cómo preparar la concentración “g” de etanol. Cada grupo usara el mismo procedimiento para preparar concentraciones “f” a “j” como dice en la tabla 6.

1.      Señala uno de los vasos y uno de los vasos térmicos con la concentración que te indico el maestro, por ejemplo, “g”.
2.      Vierte agua caliente al vaso térmico (incubadora) y ajusta la temperatura a la óptima.
3.      Llena la jeringa con 10 ml de solución de azúcar (de acuerdo a las instrucciones anteriores para llenar la jeringa). Presiona el embolo de la jeringa y vacía el agua en el vaso de precipitados señalado  “g”, por decir. De la misma manera, pasa una cantidad adicional de agua de acuerdo a las instrucciones de la tabla 6 (para “g” agrega otros 9.5 ml de agua). Solo para la concentración “g” el nivel del agua en el vaso de precipitados es 19.5 ml.
4.       Vierte en el vaso de precipitados marcado “g” un tubo pequeño lleno de azúcar y revuelve para que se disuelva el azúcar. Asegúrate de que toda el azúcar se disuelva.
5.      Usa la pipeta para agregar la cantidad de etanol como dice en la tabla 6 (0.5 ml para “g”).
6.      Agrégale al vaso “g” un recipiente cónico pequeño de levadura y revuelve bien.
7.      Llena la jeringa con 4 ml de la solución que acabas de preparar (de acuerdo a las instrucciones anteriores de cómo llenar la jeringa).
8.      Coloca la tapa en la punta de la jeringa, y pon la jeringa en el agua del vaso térmico asegurándote que la punta este dirigida al fondo del vaso.
9.      Revisa la temperatura en el vaso térmico cada varios minutos con un termómetro. Si es necesario agrega agua caliente para mantener la temperatura constante.
10.  Durante 30 minutos, a intervalos de 5 minutos, observa el volumen de la jeringa, y registra tus resultados en la tabla 7.

¡Importante! Antes de observar, para asegurarte de que el embolo no se haya pegado, sostén la jeringa; con una mano sostén la tapa de la punta y con la otra mano, presiona el embolo hacia abajo y suéltalo. Repite el proceso varias veces.

Tabla No.7: Volumen de CO2 gaseoso producido en función del porcentaje de volumen de etanol en la jeringa de fermentación a temperatura óptima.




Tiempo
Volumen de concentración de etanol ____ % Temperatura a 37°C

   Jeringa 1               Jeringa 2             Promedio

Volumen Promedio de CO2 gaseoso(ml)

0 minutos
4
4
4
0
5 minutos
4..5
4.5
4.5
0
10 minutos
5
5
5
0
15 minutos
5.5
5.5
5.5
0
20 minutos
5.5
6
5.7
0.5
25 minutos
6.5
6.5
6.5
0
30 minutos
7.5
7
7.2
0.5


Preguntas de discusión:
1.      Dibuja una grafica que muestre los cambios en el volumen de CO2 gaseoso recolectado en función de la concentración de etanol.

2.      ¿Es el etanol parte del proceso de fermentación?
R/. Si, es parte del proceso ya que esta se obtiene a partir de la fermentación de azúcar.

3.      ¿Cómo cambia la velocidad de la fermentación en diferentes concentraciones de etanol?
R/.la fermentación es afectada en alto grado por la concentración de alcohol, una concentración de 2.5 % influye sobre el crecimiento; una concentración de 5% influye tanto en el crecimiento como en la fermentación.

4.      ¿A cuál concentración de etanol prácticamente se detiene el proceso de fermentación?
R/. Cuando la concentración llega al 10 %, el proceso se detiene.

5.      ¿Cuál es la concentración de alcohol en (a) vino y (b) cerveza?
R/. La concentración en de alcohol en vino es de 11% y el de la cerveza es de 3.5 %.

6.      ¿Cómo se relaciona tu resultado con la información anterior?
R/. Se relaciona que el etanol puede aumentar la velocidad a medida que va cambiando su concentración.

7.      Trata de hacer una hipótesis de ¿cómo afectaría el etanol la velocidad de la fermentación?
R/. La concentración de etanol es mayor la velocidad de la fermentación va aumentado.

8.      Trata de hacer una hipótesis de ¿Por qué no consideramos que el otro producto de la fermentación, CO2,  podría afectar la velocidad de la fermentación?
R/. En la fermentación la temperatura y la velocidad son factores importantes; el CO2 es un producto de esta.

Conclusión
La fermentación es una transformación que sufren un gran número de sustancias orgánicas en determinadas circunstancias.
En este experimento se pudo observar que las concentraciones más altas de azúcar la fermentación es mayor, al igual la concentración de etanol es mayor la velocidad va aumentado.