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DIRECTORIO
Dr. Juan Eulogio Guerra Liera
Rector
M.C. Jesús Madueña Molina
Secretario General
Dr. Víctor Hugo Aguilar Gaxiola
Director General de Servicio Social
LAF. Ashanti Daniela Román León
Subdirectora Académica de Servicio Social
MSIA. Gladys Azucena Bernal Salgueiro
Subdirectora de Servicio Social Unidad Regional Centro
Dr. Jorge Milán Carillo
Director de la Facultad de Ciencias Químico Biológicas
Dr. Salomé Soto León
Coordinador de Servicio Social de la Facultad de Ciencias Químico
Biológicas
i
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 1
CAPITULO I. INFORMACIÓN BÁSICA SOBRE LA UNIDAD RECEPTORA ........ 3
1.1 Aspecto Histórico. ................................................................................................. 3
1.2 Aspecto Organizacional ....................................................................................... 7
1.3 Aspecto Geográfico. ............................................................................................. 8
CAPITULO II. ACCIONES Y RESULTADOS DEL PROYECTO REGISTRADO DE SERVICIO SOCIAL. ................................................................................................ 9
2.1 Problemática detectada y jerarquizada. ................................................................ 9
2.2 Proyecto de intervención. ........................................................................................ 9
2.2.1 Titulo de proyecto de Servicio Social ............................................................. 9
2.2.2 Antecedentes. ................................................................................................... 10
2.2.3 Justificación del proyecto. .............................................................................. 12
2.2.4 Objetivos ........................................................................................................... 13
2.2.5 Metas ................................................................................................................. 14
2.2.6 Localización geográfica del proyecto. .......................................................... 15
2.2.7 Actividades a realizar. ..................................................................................... 16
2.2.8 Recursos. .......................................................................................................... 17
2.2.9 Financiamiento. ................................................................................................ 17
2.2.10 Metodología. ................................................................................................... 18
2.2.11 Supervisión y asesoría. ................................................................................ 23
2.2.12 Evaluación. ..................................................................................................... 23
2.2.13 Resultados esperados. ................................................................................. 23
2.2.14 Fuentes. .......................................................................................................... 24
2.2.15 Cronograma de actividades ......................................................................... 26
2.2.16 Programa de actividades .............................................................................. 27
2.2.17 Nombre y firma de responsables: estudiantes y asesor ......................... 28
2.3 Actividades realizadas. ........................................................................................... 29
2.4 La contribución de la práctica del Servicio Social en la formación del Brigadista. ....................................................................................................................... 30
2.5 Resultados obtenidos. ............................................................................................ 31
2.5.1 Mantenimiento de la cepa de Saccharomyces cerevisiae. ....................... 31
2.5.2 Dominio de técnicas de cuantificación y generación de curvas de calibración. .................................................................................................................. 31
ii
2.5.3 Caracterización química de melaza de caña. ............................................. 36
2.5.4 Caracterización del medio de propagación. ................................................ 37
2.5.5 Producción de etanol por fermentación con Saccharomyces cerevisiae empleando melaza como sustrato. ......................................................................... 38
CAPITULO III. EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA DEL SERVICIO SOCIAL. ...... 41
3.1. Conclusiones y sugerencias. ............................................................................... 41
3.2 Evaluación de la Unidad Receptora ..................................................................... 42
3.2.1 Evaluación desde la perspectiva de la Unidad receptora ......................... 42
3.2.2 Evaluación desde la perspectiva del asesor ............................................... 46
3.2.3 Evaluación del Brigadista de servicio social. ............................................... 49
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 52
ANEXOS ............................................................................................................... 53
1. Documentos probatorios y evidencias de actividades realizadas: .................... 53
a) Constancia de aprobación al Seminario para el Compromiso Ético Universitario y la Inclusión Social. ........................................................................... 53
b) Carta de Asignación. ............................................................................................ 55
c). Constancia de Participación en el Encuentro de Experiencias de Brigadistas de Servicio Social. ................................................................................ 57
d) Constancia de Terminación Satisfactoria de Servicio Social en Unidad Receptora. ................................................................................................................... 58
e) Constancia de Culminación de Informe Final de Resultados. ....................... 60
f) Constancia de participación en el Tercer Encuentro de Jóvenes Investigadores 2015 .................................................................................................. 62
g) Evidencia fotográfica del trabajo realizado ....................................................... 63
1
INTRODUCCIÓN
El servicio social universitario es uno de los requisitos indispensables para obtener el
título profesional y su cumplimiento es de carácter obligatorio según el Artículo 4 del
reglamento de servicio social de la Universidad Autónoma de Sinaloa (RSSUAS).
Sin embargo, el servicio social representa más que eso, involucra a los profesionistas
y/o futuros profesionistas con la sociedad, crea conciencia de valores, como igualdad
de género, el valor de solidaridad con la población, entre otros, además fortalece a la
formación integra de los universitarios, despierta el sentido humanista de cada
brigadista al compartir sus conocimientos con otras personas, los gratifica con la
sensación de que lo aprendido puede y podrá, en un futuro bien orientado, ayudar a
mejorar la vida de cierta población.
Según el Artículo 2 del RSSUAS, el propósito del servicio social es consolidar la
formación académica integral de los brigadistas a través de la aplicación de
competencias transversales a su ejercicio profesional, con los conocimientos adquiridos
durante sus estudios, o bien, participando en programas de carácter comunitario
dirigidos a elevar las condiciones de vida de la población en zonas marginadas,
coadyuvando a elevar sus niveles de bienestar.
Uno de los objetivos del servicio social es que el brigadista aplique conocimientos
científicos y tecnológicos que contribuyan a la solución de una problemática social,
partiendo de un proyecto en específico, donde se logren realizar las actividades
necesarias para llegar a la solución deseada. Como evidencia del cumplimiento de las
actividades mencionadas y de los valores adquiridos, así como de las experiencias
adquiridas se realiza el presente documento llamado informe final de resultados.
El informe final de resultados está dividido en tres capítulos principales, el primero de
ellos se describe información general de la unidad receptora, en este caso la
Universidad Autónoma de Sinaloa, específicamente en el Laboratorio de Biotecnología
y Bioingeniería dentro de las instalaciones del Programa Regional de Posgrado en
2
Biotecnología (Maestría y Doctorado). Se describe como este Programa de Posgrado
se formó, y como está implicado en este, así como también se muestra la evolución y
crecimiento a lo largo de los años. Se hace hincapié en sus principios e ideales,
además de la intervención que tiene en la sociedad y cómo es que busca el bien
común.
El capítulo II está destinado a la explicación del proyecto del servicio social en sí. Se
habla sobre las problemáticas detectadas en la comunidad así como estos problemas
afectan indirectamente a la sociedad, con la finalidad de distinguir los problemas
mayores y establecerse estrategias para solucionarlos. En este capítulo se muestra el
proyecto de intervención el cual fue crucial para organizar las actividades que se
realizaron, además en el que se muestra la justificación detallada del porqué se eligió
este proyecto. Como información complementaria se establecen las actividades
realizadas así como los resultados obtenidos de éstas, representados ilustrativamente
mediante gráficos e imágenes de los datos más importantes.
El capítulo III es una recopilación de experiencias personales, es decir, se plasma las
conclusiones obtenidas de nuestra experiencia personal, al realizar el servicio social, la
satisfacción obtenida en este tiempo, la valoración sobre si se cumplieron o no los
objetivos, algunas ideas acerca de soluciones alternativas, entre otras circunstancias.
También se dan sugerencias para futuros brigadistas que estén en un proyecto similar,
y el cómo deberían de actuar ante este tipo de proyecto y problemática. Este escrito
además de los capítulos principales cuenta con una sección de anexos donde el lector
puede consultar y apreciar documentación de evidencia, cartas constancias e imagines
de algunas actividades realizadas como trámite en el tiempo que realizamos el servicio
social.
3
CAPITULO I. INFORMACIÓN BÁSICA SOBRE LA UNIDAD RECEPTORA
1.1 Aspecto Histórico.
Habiendo sido inaugurado en la ciudad de Mazatlán, por dificultades políticas en 1874
los poderes estatales se trasladaron a Culiacán y, con ellos, también el Liceo Rosales,
cambiando éste su nombre original a Colegio Rosales, pero experimentando, a la vez,
una interesante transformación en su oferta educativa: diseñó y empezó a impartir
carreras profesionales como la de ingeniero agrimensor, topógrafo e hidrógrafo,
abogado, contador (tenedor de libros), químico (ensayador de metales) y profesor de
educación básica.
Concluida la Revolución mexicana, en 1918 el Colegio Rosales se transforma en la
primera y original Universidad de Occidente. El gobernador del Estado general Ramón
F. Iturbe decreta en su favor la autonomía con la finalidad de que la Universidad tuviera
la capacidad jurídica para decidir su proyecto académico, administrar su patrimonio y
autogobernarse, configurando así un caso pionero de reforma universitaria en el país,
bajo un visionario y novedoso modelo de universidad regional, la institución comprendió
a los diversos niveles académicos: secundaria, normal, bachillerato, educación para
adultos y educación continua, carreras técnicas y de licenciatura; desarrolló un
ambiente de libertad de cátedra, derecho a la educación y solidaridad con los amplios
intereses sociales.
La Universidad de Occidente mudó, en 1922, a Colegio Civil Rosales. Este se nutre del
régimen de autonomía, del ambiente de libertad y de la tradición académica de sus
antecesoras. Más tarde, a influjo del cardenismo, en 1937 se transformaría en
Universidad Socialista del Noroeste, en tanto tal es promotora y soporte de las grandes
reformas sociales de la época.
Con el gobierno del general Lázaro Cárdenas culmina la época de la Universidad
Socialista del Noroeste, pasando, en 1941, a ser Universidad de Sinaloa. El 4 de
diciembre de 1965, la institución recobra y desarrolla su autonomía abrogada en 1937.
4
Con el nuevo ordenamiento legal, desde aquel año mantiene su denominación actual
de Universidad Autónoma de Sinaloa.
La institución, en los años sesenta y setenta, vivió intensamente la movilización de sus
estudiantes, maestros y trabajadores, con episodios de crisis y desestabilización. Sin
embargo, a partir de 1977 el movimiento universitario por si solo fue capaz de
restablecer la normalidad institucional fortaleciendo la orientación cultural, la planeación
de su desempeño y el mejoramiento general de una Universidad cada vez más
comprometida con la academia y la sociedad sinaloense, bajo el lema preciso y
continuado de: superación académica y compromiso social.
El proceso de regularización académica, de entonces a la fecha, se manifestó en
acciones para profesionalizar al magisterio, desplegar la investigación científica y el
posgrado, profundizar la extensión cultural, a la par que reorganizar las estructuras
administrativa y financiera de la institución.
La Facultad de Ciencias Químico Biológicas se remontan a 1874, con la creación de las
carreras de Ensayador, Apartador y Beneficiador de Metales, y de Farmacéutico;
ambas profesiones estaban relacionadas estrechamente con la enseñanza de la
química dentro del plan educativo del Colegio Rosales.
La primera se ofreció desde 1874 hasta principios del siglo XX, y la de Farmacéutico
(1874-1915), su principal campo de acción era la preparación de fórmulas
farmacéuticas y el análisis clínico. A finales de 1915, la carrera de Farmacéutico fue
reformada y recibió la denominación de Químico Farmacéutico, asimilando las más
recientes teorías químicas en las cátedras impartidas, sobre todo en el área de la
química médica. En 1942, la carrera adoptó su nombre actual.
En 1961 se fundó la carrera de Químico, pero no contó con la aceptación esperada,
debió cambiar sus planes y programas de estudio, originando en 1967 la profesión de
Químico Industrial, la cual, a su vez, al no satisfacer los requerimientos de la planta
productiva regional, presentar fallas en su diseño y estructuración, tuvo que
desaparecer en 1971 para dar lugar a la ahora llamada Ingeniería Bioquímica, erigida
sobre el plan anterior con cambios que la orientaban hacia la pujante agroindustria
5
sinaloense, principalmente la tecnología de alimentos. La carrera de Ingeniero Químico
fue establecida en 1962 con el objeto de formar los recursos humanos que contribuirían
a resolver algunas de las necesidades tecnológicas y de industrialización regional.
Recientemente, a partir de 2012 surge la Licenciatura en Biotecnología Genómica como
un compromiso a la formación de recursos humanos de calidad en las áreas de
Biotecnología. Las cuatro carreras de nivel licenciatura con que actualmente cuenta la
Facultad son sometidas a una constante evaluación curricular de calidad, a fin de
cumplir cabalmente con las demandas de los sectores productivos y sociales.
La investigación y el posgrado datan de años recientes: de 1980 en adelante, con
proyectos de envasado de alimentos, calidad de productos lácteos, incidencia de
enfermedades parasitarias, producción de harinas, entre otros.
En la actualidad, las áreas de investigación se han enriquecido con nuevas propuestas
de trabajo en problemas de salud pública (contaminación y epidemiología), tecnología
de alimentos (alimentos funcionales) y bioprocesos (cultivo microbiano para la
producción de metabolitos de interés industrial). Por su parte, el posgrado tiene un
antecedente cercano: la creación de la Especialidad en Bioquímica, en 1986. Poco
después, en 1991, se inició la Maestría en Ciencia y Tecnología de Alimentos, primera
de la Universidad en ser reconocida como de excelencia por Conacyt; mismo, que ha
seguido conservando en sus siguientes reediciones. Algo de suma relevancia para la
escuela es que en octubre de 1995 se eleva al rango de Facultad. En el ciclo escolar
1996 inició sus operaciones el Programa de Postgrado Regional de Doctorado en
Biotecnología y en febrero del año 2013 se incorpora al mismo programa la Maestría en
Biotecnología que en la actualidad se encuentran formando recursos humanos de alta
calidad educativa.
6
Misión de la carrera de Ingeniería Bioquímica
Ofrecer programas académicos con visión sistemática y flexible, que permitan la
formación de sujetos profesionales capaces de participar en la solución de problemas
relacionados con la transformación de materiales biológicos y la economía ambiental.
Visión de la carrera de Ingeniería Bioquímica Ser reconocidos como un programa educativo de excelencia, debido a su capacidad de
cobertura, al fortalecimiento creciente de sus proyectos, y a su exigencia por
contextualizar el conocimiento relacionado con la transformación de materiales
biológicos para la obtención de productos útiles al hombre, atendiendo los problemas
clave de la región, de México y el mundo.
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1.2 Aspecto Organizacional
El aspecto organizacional de la Facultad de Ciencias Químico Biológicas está
constituido de la manera en la que se ilustra en la figura 1.
8
1.3 Aspecto Geográfico.
Se lleva a cabo este proyecto en el Laboratorio de Biotecnología y Bioingeniería en la
Facultad de Ciencias Químico Biológicas de la Universidad Autónoma de Sinaloa.
Figura 2. Localización geográfica de la unidad receptora
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CAPITULO II. ACCIONES Y RESULTADOS DEL PROYECTO REGISTRADO DE SERVICIO SOCIAL.
2.1 Problemática detectada y jerarquizada.
La producción de biocombustibles, nos permiten diversificar la oferta energética e
incrementar el uso de energías renovables lo cual es conveniente para México por
razones estratégicas, económicas y ambientales, su uso contribuyen al bienestar
económico regional y nacional, debido a la variedad de materias primas que pueden ser
empleadas en su elaboración como la melaza ya que en los últimos años, se ha
convertido en un sustrato de alto interés para la obtención de alcohol por medio de vías
fermentativas debido a su bajo precio por ser considerado un subproducto de la
fabricación del azúcar crudo.
Al utilizar residuos o subproductos industriales no solo se están teniendo en cuenta
recursos potenciales, sino que también se están solucionando problemas ambientales
proporcionando una salida y aprovechamiento de los mismos, generando un impacto
ambiental muy reducido, sin que la rentabilidad de la producción se vea afectada. Esto
podrá dar una mayor calidad de vida de la población debido a un mayor
aprovechamiento de deshechos y caída de precio de combustibles.
2.2 Proyecto de intervención.
2.2.1 Titulo de proyecto de Servicio Social
“Producción de bioetanol a partir de melaza de caña”
10
2.2.2 Antecedentes.
El hombre desde finales del siglo XIII, tiempos de la revolución industrial, ha requerido
de una fuente de energía para impulsar sus nuevas tecnologías, desde las máquinas de
vapor, hasta hoy en día sus vehículos, ya sean, terrestres, aéreos o marítimos.
Esta fuente de energía se encontró en el carbono, posteriormente con la aparición de
los motores de combustión interna cobró una gran importancia el uso de los derivados
de petróleo como la gasolina. Procedente de la combustión de dichas fuentes de
energía se generan gases, principalmente CO y CO2, los cuales son los principales
gases en el problema del efecto invernadero, el cual consiste en un aumento global de
la temperatura debido a una capa gaseosa que atrapa el calor impidiendo su salida al
espacio exterior. Pero la acumulación de gases de efecto invernadero no sólo es nociva
en sí misma.
Existe una enorme cantidad de metano y otros compuestos orgánicos de carbono
almacenados bajo la superficie de la tierra y los océanos, si la temperatura global
aumenta como lo está haciendo actualmente, este carbono se liberará como metano o
dióxido de carbono, acelerando el proceso todavía más.
El petróleo es un producto natural no renovable, por lo tanto se espera que las reservas
mundiales empiecen a escasear debido a su sobre explotación, generando la volatilidad
de precios. Esta problemática se puede observar hoy en día, debida al declive en la
producción del petróleo anticipada por la notable disminución en el descubrimiento de
yacimientos de petróleo. Esta situación lleva al incremento de los precios de los
combustibles y por consiguiente la reducción de la actividad comercial.
Una alternativa real es la producción de biocombustibles, que permiten diversificar la
oferta energética e incrementar el uso de energías renovables lo cual es conveniente
para México por razones estratégicas, económicas y ambientales.
Su uso contribuyen al bienestar económico regional y nacional, debido a la variedad de
materias primas que pueden ser empleadas en su elaboración como lo son remolacha,
caña de azúcar, sorgo dulce, frutas, materiales amiláceos tales como; maíz, trigo, arroz,
patatas, yuca, boniato, o materiales celulósicos como; madera, papel reciclado,
11
residuos de cosecha, etc. Además de reducir el impacto indebido en el aire, agua y
suelo, así como la disminución de gases de efecto invernadero.
Con base en criterios de selección como: disponibilidad de una tecnología, costos,
necesidades de inversión, superficie requerida, índice de energía neta, rendimiento,
emisiones y mitigación de gases de efecto invernadero se seleccionó a la caña de
azúcar como el cultivo más promisorio, que puede ser complementada por otros
cultivos a mediano y largo plazo.
El empleo de jugo de caña, especialmente jugos secundarios, directamente para la
fermentación y producción de bioetanol, parece ser la más económica y apreciada de
las alternativas para los ingenios azucareros. El jugo secundario posee menos azúcar y
arrastra impurezas.
Los biocombustibles son combustibles de origen biológico obtenido de manera
renovable a partir de restos orgánicos. El bioetanol es un alcohol obtenido a partir de
azúcares que son fermentados por microorganismos, es recuperado mediante una
destilación. Es producido principalmente a partir de caña de azúcar o maíz (el maíz es
mezclado con un poco de cebada o trigo en algunos casos), cuyos hidratos
de carbono son fermentados a etanol por las levaduras principalmente Saccharomyces
cerevisiae. Sin embargo, para obtener la producción de etanol a partir de S. cerevisiae,
el primer paso es que se deben mejorar y obtener una evaluación de los medios de
cultivo, ya que es una parte fundamental en la producción de biomasa y fermentación
tomando en cuenta que las fuentes de carbono, macronutrientes, micronutrientes y
vitaminas pueden influir tanto en el desarrollo celular como en la acumulación de
productos metabólicos en el interior de la célula y pueden actuar como inhibidores del
crecimiento.
12
2.2.3 Justificación del proyecto.
Recientemente ha surgido un gran interés por los biocombustibles, principalmente
debido a que los gobiernos pretenden disminuir su dependencia de los combustibles
fósiles y así lograr mayor seguridad energética, produciendo energía más limpia para
toda la población a bajo costo con desechos agrícolas.
Todo esto se debe a la creciente crisis energética, a nivel mundial se ha centrado la
atención en las limitadas reservas naturales de combustibles fósiles, lo que ha
generado una creciente presión económica y comercial de aportes de energía más
barata y fiable.
Por esta razón, se ha incrementado el interés en cuanto al desarrollo de energías
renovables como lo es el bioetanol para ser empleado como biocombustible, por lo que
es necesario utilizar fuentes más económicas que reduzcan los costos de producción,
no compitan con los productos de alimentación y principalmente que no contamine al
medio ambiente con la expulsión de gases a la atmósfera que de una manera u otra
han afectado a todos nosotros con el calentamiento global.
Al utilizar residuos o subproductos industriales no solo se están tomando en cuenta
recursos potenciales, sino que también se están solucionando problemas ambientales
proporcionando una salida y aprovechamiento de los mismos, generando un impacto
ambiental muy reducido, sin que la rentabilidad de la producción se vea afectada. Esto
podrá dar una mayor calidad de vida de la población debido a un mayor
aprovechamiento de deshechos agroindustriales y caída de precio de los combustibles.
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2.2.4 Objetivos
2.2.4.1 Objetivo general:
Establecer el papel que desempeña la concentración de melaza de caña en la
producción de bioetanol utilizando la levadura Saccharomyces cerevisiae.
2.2.4.2 Objetivo específico:
Determinar el crecimiento microbiano y cuantificar la producción de etanol,
durante el cultivo microbiano de Saccharomyces cerevisiae utilizando 150 gL-1 de
melaza de caña.
Determinar el crecimiento microbiano y cuantificar la producción de etanol,
durante el cultivo microbiano de Saccharomyces cerevisiae utilizando 200 gL-1 de
melaza de caña.
Determinar las cinéticas de consumo de nutrientes de azúcares totales, azúcares
reductores, nitrógeno y fosfato, para las dos condiciones de estudio durante el
bioproceso.
14
2.2.5 Metas
Utilizar un sustrato industrial de muy bajo costo, como lo es la melaza de caña, para la
producción de bioetanol como una alternativa de producción de biocombustibles de bajo
costos, la obtención de energía más limpia y así incrementar la utilización de un
desecho agroindustrial.
Realizar la cinética de crecimiento de Saccharomyces cerevisiae en el medio de
propagación para determinar el tiempo óptimo para la producción de etanol a partir de
melaza de caña, determinar el consumo de azúcares totales, azúcares reductores,
nitrógeno y fosfato.
15
2.2.6 Localización geográfica del proyecto.
Se llevó a cabo este proyecto en el Laboratorio de Biotecnología y Bioingeniería en la
Facultad de Ciencias Químico Biológicas de la Universidad Autónoma de Sinaloa.
Ubicado en Ave. de las Américas y Blvd. Universitarios s/n, Culiacán, Sinaloa.
Figura 3. Localización geográfica del proyecto. Izquierda, fachada de la Facultad de Ciencias
Químico Biológicas. Derecha, entrada al Laboratorio de Biotecnología y Bioingeniería
16
2.2.7 Actividades a realizar.
1. Revisión de literatura (producción de bioetanol utilizando melaza de caña a partir
de Saccharomyces cerevisiae.
2. Mantener metabólicamente activa la cepa de Saccharomyces cerevisiae,
mediante su resiembra mensual en medio PDA.
3. Estandarización de las técnicas espectrofotométricas de consumo de azúcares
totales, azúcares reductores, nitrógeno, fosfatos y producción de bioetanol.
4. Determinar el crecimiento de Saccharomyces cerevisiae, consumo de nitrógeno y
fosfatos en el medio de propagación.
5. Caracterizar fisicoquímicamente la melaza de caña.
6. Determinar la concentración de etanol obtenido por fermentación de la melaza de
caña.
7. Cuantificar la producción de biomasa durante el cultivo microbiano de
Saccharomyces cerevisiae.
8. Determinar el consumo de nutrientes de azúcares totales, azúcares reductores,
nitrógeno y fosfato.
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2.2.8 Recursos.
Las instalaciones del centro de cómputo universitario, además del Laboratorio de
Biotecnología y Bioingeniería, y materiales e instrumentos adquiridos para el proyecto
PROFAPI-2013/081.
2.2.9 Financiamiento.
El proyecto al que fuimos asignados “Producción de bioetanol a partir de melaza de
caña”, fue fundamental para el desarrollo del proyecto de investigación denominado
“Estudio del efecto de la formación de incrustaciones sobre la eficiencia térmica de una
torre de destilación de platos en la purificación de etanol de segunda generación”, el
cual fue aprobado y financiado en la Convocatoria 2013 del Programa de Fomento y
Apoyo a Proyectos de Investigación con clave PROFAPI - 2013/081 y se está
desarrollando en el Laboratorio de Biotecnología y Bioingeniería de la Facultad de
Ciencias Químico Biológicas.
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2.2.10 Metodología.
Mantenimiento mensual de la cepa de Saccharomyces cerevisiae.
Se realizó un medio sólido de PDA (Agar papa-dextrosa), disolviendo perfectamente
9.75 𝑔 del medio PDA comercial marca MCD-LAB en 250 ml de agua destilada. Una vez
disuelto se tapó con papel aluminio para evitar evaporación y se dejó hervir durante 1
minuto en una placa de calentamiento, el aluminio se retiró y el matraz se selló con un
tapón de algodón y se cubrió nuevamente con papel aluminio para ser esterilizado junto
con el material de vidrio, agua destilada y solución salina al 0.9% necesarios para la
resiembra durante 15 minutos a 15 𝑙𝑏 𝑝𝑙𝑔⁄ 2 (121 °𝐶).
El medio esterilizado una vez que alcanzó una temperatura aproximada de 40-45 °C se
distribuyó en cajas Petri estériles, una vez solidificado se preparó el área de trabajo, en
donde se limpió y sanitizó con jabón líquido y agua para eliminar cualquier suciedad
presente, posteriormente con cloro comercial líquido (cloralex) y finalmente con etanol
al 70%.
Se encendieron los mecheros por unos minutos para mantener el área libre de
cualquier contaminante y, se colocó todo material a usar en el área de trabajo. Se le
agregó 5 mL de solución isotónica de NaCl (0.9%) a la cepa libre de contaminación que
fue sembrada en el mes anterior y almacenada previamente, se frotó la cepa con la
ayuda de una varilla de vidrio para homogenizarse previamente esterilizada en la flama
de mechero, y se empezó con la preparación de las diluciones a utilizar donde se tomó
1 mL de la suspensión de nuestra cepa para realizar una dilución de 10−1 llevándolo a
un volumen de 10 mL, se agitó en vortex para estar completamente homogenizado y
para la segunda dilución se tomó 1 mL de la primera dilución para realizar una dilución
de 10−2 llevándolo a un volumen de 10 mL, se agitó en el vortex para homogenizarla y
de esta última se tomaron 100 µL para inocular cada caja Petri, se le colocaron 3 perlas
de vidrio de 4mm estériles para esparcir el inóculo en toda la caja de manera
homogénea realizando movimiento circulares, y por último se rotularon las cajas
(cantidad de dilución, nombre del microorganismo y fecha) para ser almacenada en la
incubadora a 30 °C durante 48 horas. Se dejó un blanco como referencia para confirmar
que no se haya contaminado con otros microorganismos. Una vez concluido el periodo
de incubación, se envolvieron en aluminio y se almacenaron a 4 °𝐶 en el refrigerador.
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Caracterización de Melaza.
En la caracterización se buscó determinar el contenido de diferentes constituyentes de
la melaza para determinar los nutrientes que aporta al medio de producción de etanol.
Para realizar la determinación del contenido de humedad se colocaron 6 crisoles en la
estufa a 90°C por 3 horas para peso constante el cual fue registrado, se le agregó a
cada crisol entre 1 y 3 g de melaza y fueron colocados en la estufa a 90°C, realizando
un registro de peso cada 12 horas en busca de una variación de ± 2 𝑚𝑔 para
considerar un peso constante. La humedad se calculó con:
% Humedad= ([Peso del Crisol+ Muestra] - [Peso del Crisol Con Muestra Seca] *100
(Peso De La Muestra Humedad)
Una vez obtenidas las muestras secas se llevaron a una mufla a una temperatura de
600°C por 2 horas necesario para la determinación de cenizas. El contenido de cenizas
se calculó con:
% 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑛𝑖𝑧𝑎𝑠 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑐𝑟𝑖𝑠𝑜𝑙+𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑖𝑛𝑎𝑑𝑎
′ − 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑐𝑟𝑖𝑠𝑜𝑙′
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎′ 𝑥 100
Para poder realizar las determinaciones del contenido de fosfatos, nitrógeno, azúcares
reductores y azúcares totales en melaza se realizaron sus respectivas curvas de
calibración utilizando métodos espectrofotométricos para obtener la ecuación lineal que
relacione absorbancia con la concentración en la muestra. En caso de ser necesario se
realizó una dilución para que la concentración de dichos componentes cayera en el
rango que abarca la curva de calibración. Por ello, se tomó 2 𝑔 de melaza y se llevaron
a un volumen de 200 𝑚𝐿 obteniendo así una concentración de melaza de 10 𝑔
𝐿⁄ . Esta
solución se centrifugó a 2500 𝑟𝑝𝑚 por un tiempo de 30 𝑚𝑖𝑛. Del sobrenadante se tomó
el volumen necesario para las determinaciones. El tratamiento necesario para la
muestra es el mismo al que se realiza para la obtención de la curva de calibración.
Preparación de medios.
o Preparación e inoculación del medio de propagación.
Se pesaron 5 g de extracto de levadura, 50 g de glucosa (C6H12O6), 1.25 g de cloruro
de amonio (NH4Cl), 1.455 g fosfato de sodio dibásico heptahidratado (Na2HPO4
·7H2O), 1.5 g de fosfato de potasio monobásico (KH2PO4), 1.625 g de sulfato de
20
magnesio heptahidratado (MgSO4·7H2O), 0.04 g de Cloruro de calcio, 2.15 g Ácido
cítrico ACS y 1.5 g de citrato de sodio (C6H5Na2O7) los cuales se disuelven con mucho
cuidado en aproximadamente 300 mL de agua destilada con la ayuda de un agitador
magnético, posteriormente se lleva a un volumen de 500 mL, se homogeniza
perfectamente, y dicho volumen se vierte en partes iguales en 2 matraces Erlenmeyer
de 500 mL, los cuales son sellados con un tapón de algodón y se cubrió con papel
aluminio la parte superior para ser esterilizados durante 15 minutos a
15 𝑙𝑏 𝑝𝑙𝑔⁄ 2 (121 °𝐶).
Se agregaron 5 mL de solución salina a una caja Petri, la cual fue homogenizada con
una varilla de vidrio previamente esterilizada, una vez homogenizado se tomó 1 mL
para inocular cada uno de los matraces que contenían el medio de cultivo estéril. La
incubación de ambos matraces se realizará en una agitadora (STIK Shaking Incubator)
y fueron asegurados para evitar el golpeteo. El tiempo de propagación del inóculo de
Saccharomyces cerevisiae se programó durante 18 horas a una velocidad de agitación
de 280 rpm.
o Preparación e inoculación del medio de producción.
El cultivo microbiano se realizó bajo dos condiciones de estudio, cuyas concentraciones
fueron 150 𝑔
𝐿⁄ o 200 𝑔
𝐿⁄ de melaza de caña. Se pesaron 150 g y 200 g de melaza, se
disolvieron por separado en un matraz aforado de 500 mL de H2O destilada. El medio
de cultivo fue complementado con 1 g de NH4H2PO4 y 0.2 𝑔 de MgSO4•7H2O cada uno
de estos componentes se disolvieron por separado en un matraz aforado de 250 mL
con agua destilada. Todos los componentes se esterilizaran por separados en
autoclave durante 15 minutos a 15 𝑙𝑏 𝑝𝑙𝑔⁄ 2 (121 °𝐶) para evitar pérdidas por formación
de complejos y precipitación de sales. Ya esterilizado se esperó que estuvieran a
temperatura ambiente para poder mezclarse, se limpió el área de trabajo con jabón y
agua, cloro comercial y finalmente se desinfectó con etanol al 70%, se encendieron los
mecheros, El medio de producción para cada condición de estudio, se preparó
mezclando todos los componentes, obteniendo un volumen final de 1 L para cada
concentración de melaza bajo estudio, se vertió 450 mL del medio en cada uno de los
dos matraces asegurando réplica de cada concentración de melaza probada en nuestro
proyecto de investigación y luego se inoculó con 50 mL del medio de propagación.
Inmediatamente se colocaron en la agitadora a 150 rpm a 30°C durante 96 horas con
21
tomas de muestra a intervalos de 6 horas. Se preparó un matraz con medio de cultivo a
las mismas condiciones de cada tratamiento experimental para verificar el pH y
temperatura durante todo el bioproceso.
o Toma de muestra.
Para el monitoreo del crecimiento microbiano, producción de etanol y el consumo de
nutrientes se realizó toma de muestra del medio de producción a intervalos de 6 horas,
se limpió el área con cloro comercial y etanol al 70%, se encendieron dos mecheros
para controlar la carga microbiana en el ambiente. Se procedió con la obtención de 2
muestras de 10 mL de cada matraz, las cuales fueron tomadas con tubos Corning para
centrífuga (previamente estériles, rotulados y puestos a peso constante a 90°C por un
periodo de 12 horas).
o Determinación de biomasa.
Las ocho muestras obtenidas se sometieron a una centrifugación de 3200 rpm durante
1 hora, posteriormente el sobrenadante fue retirado por decantación y con ayuda de
una pipeta Pasteur, posteriormente se realizó el lavado del pellet con 5 mL de agua
destilada. Los tubos fueron colocados a peso constante y el contenido de biomasa fue
determinado por:
Biomasa = (peso de la membrana con biomasa a peso cte) – (peso cte de membrana)
Volumen de la muestra
Determinación y cuantificación del consumo de la fuente de carbono.
o Fuente de carbono: Azúcares Totales.
El método utilizado fue el método de fenol-sulfúrico. Este método propuesto por Dubois
en 1956 se fundamenta en que los carbohidratos son particularmente sensibles a
ácidos fuertes y altas temperaturas, bajo estas condiciones una serie de reacciones
complejas toman lugar empezando con una deshidratación simple, si se continúa el
calentamiento y la catálisis ácida, se producen varios derivados del furano que
condensan consigo mismos y con otros subproductos para producir compuestos
coloridos producto de la condensación de compuestos fenólicos y con heterociclos con
el nitrógeno como heteroátomico. La condensación más común es con fenol.
22
o Fuente de carbono: Azúcares reductores.
El consumo de glucosa en el medio de cultivo de la levadura Saccharomyces
cerevisiae, se determinó mediante la técnica del ácido dinitrosalicílico (Miller, 1959),
método que consiste en la oxidación del hidroxilo del carbono anomérico en medio
alcalino acoplada a la reducción del ácido 3-amino-5-nitro-salicilico favorecido por el
tartrato de sodio y potasio, generando un color rojo o amarillo colorimétrico usado para
la cuantificación de azúcares reductores utilizando un espectrofotómetro.
o Determinación y cuantificación de la fuente de Nitrógeno.
El consumo de nitrógeno amoniacal se determinó por un método espectrofotométrico,
cuyo principio es la formación de un compuesto azul intenso, indofenol, el cual es
formado por la reacción del amonio, fenol e hipoclorito alcalino e intensificado con
nitroprusiato de sodio. La intensidad del color azul formado es proporcional a la
concentración de amonio (Solórzano, 1969; Presley 1971).
o Determinación y cuantificación de la fuente de Fósforo.
La concentración de fosfatos en solución acuosa se determina por un método
colorimétrico (Juárez y Rochín, 1966), utilizando un espectrofotómetro a longitud de
onda de 690 𝑛𝑚, donde el molibdato de amonio reacciona en medio ácido para formar
un complejo ácido que se reduce a un complejo colorido, azul de molibdeno.
o Determinación y cuantificación de la producción de etanol.
La concentración de etanol en solución acuosa se determina por un método
colorimétrico del dicromato de potasio, que se basa en la oxidación completa del etanol
por el dicromato en presencia de ácido sulfúrico generando ácido acético, además de la
formación estequiométrica de sulfato crómico generando un color verde que su
intensidad es determinada con el uso de un espectrofotómetro a una longitud de onda
de 585 nm.
23
2.2.11 Supervisión y asesoría.
El proyecto de investigación que realizamos durante el Servicio Social, fue bajo la
responsabilidad técnica de la Dra. Erika Yudit Rios Iribe.
2.2.12 Evaluación.
El Servicio Social se evaluó con la entrega de un informe mensual en el cual se
revisaron los avances, cumplimento de metas y objetivos. Los resultados obtenidos
fueron discutidos y analizados con apoyo de nuestra asesora.
2.2.13 Resultados esperados.
Culminar exitosamente el proyecto, habiendo aprendido todas las técnicas de análisis
para determinar el consumo de los principales nutrientes durante el crecimiento de S.
cerevisiae utilizando la melaza de caña como fuente de carbono, así como la
importancia de la fermentación de los azúcares que contiene para la producción de
bioetanol.
Objetivos Metas
Determinar el crecimiento microbiano de
Saccharomyces cerevisiae durante el
proceso fermentativo
Nuestro propósito es tener el mayor
crecimiento posible para tener la mayor
producción de bioetanol.
Determinar las cinéticas de consumo de
azúcares totales, azúcares reductores,
nitrógeno y fosfato, durante el cultivo
microbiano
Nuestra meta es lograr cinéticas de
consumo de nutrientes mediante
generación de datos confiables y
reproducibles y tener un dominio de
cada una de las técnicas establecidas.
Cuantificar la concentración de bioetanol
en cada tratamiento implementado,
durante el cultivo microbiano de
Saccharomyces cerevisiae.
Encontrar la mayor concentración de
etanol a partir de Saccharomyces
cerevisiae bajo las dos condiciones de
estudio.
24
2.2.14 Fuentes.
Aguilar Rivera, N. (2013). Análisis de productividad de etanol de caña de azúcar
en ingenios azucareros de México. Red de Revistas Científicas de América
Latina, el Caribe, España y Portugal, 13.
Bello D.; G. R. (2005). Fermentación alcohólica con jugo de caña mezclado en
Heriberto Duquesne. Sobre los derivados de la caña de azúcar, 29-34.
Campbell C. (Junio de 2001). El colapso del petróleo y usted.
Chaves Palacios, J. (2004). Desarrollo tecnológico en la primera revolución
industrial. Revista de historia, 93-109.
Colorado, j. F. (2006). Producción de etanol a partir de la cáscara de banano y
de almidón de yuca. Revista Dyna 150, 7.
Dacosta, H. V. (2007). Fermentación alcohólica: una opción para la . de energía.
Revista de Ingenieria investigación y tecnología fi-unam, 11.
Yungan E S. (01 de 01 de 2011). Comparación de la eficiencia de los motores de
combustión interna a gasolina, mediante la utilización del biocombustible
obtenido de la caña de azúcar. Recuperado el 12 de 03 de 2015, de
http://dspace.unach.edu.ec/bitstream/123456789/443/1/FCE-EET-
10A003.pdf(03/12/15)
Hernández , E. (2001). El efecto invernadero.
Hernán, C. G. (01 de 06 de 2012). Diseño y optimizacion de un medio de cultivo
a base de melaza de caña para la produccion de biomasa a partir de
Saccharomyces Cerevisiae. Recuperado el 12 de 03 de 2015, de
http://repository.javeriana.edu.co/bitstream/10554/11788/1/CardozoGuzmanMari
aCamila2012.pdf
Masera Cerutti O., R. M.-L. (Noviembre de 2006). Potenciales y Viabilidad del
Uso de Bioetanol y Biodiesel para el Transporte en México.
Otero A. Miguel & R. G. Rambra (2009). Producción de bioetanol a partir de
mezclas de jugos-melazas de caña de azúcar. Red de Revistas Científicas de
América Latina, el Caribe, España y Portugal, 7.
25
Peña, R. A. Carolina (2009). Evaluación de la producción de etanol utilizando
cepas recombinantes de Saccharomyces cerevisiae a partir de melaza de caña
de azúcar: Revista Dyna 159, 9.
Sánchez Riaño, A. M., Gutiérrez Morales A. & Muñoz Hernández J. A. (2010).
Producción de bioetanol a partir de subproductos. Revista Tumbaga , 31.
Sánchez-torres liz & O.G. M. (2012). Efecto del complejo enzimático producido
por aspergillus oryzae sobre. Revista Sciéndo 15, 9.
Serna, F., Barrera, L., & Montiel , H. (2011). Impacto social y económico en el
uso de biocombustibles. Journal of technology, management & innovation, 100-
114.
26
2.2.15 Cronograma de actividades
Actividad
Feb
rero
Ma
rzo
Ab
ril
Ma
yo
Ju
nio
Ju
lio
Revisión Bibliográfica
Estandarizar la determinación de
azúcares reductores
Estandarizar la determinación de
fosfatos
Estandarizar la determinación de azúcares totales
Estandarizar la determinación de
nitrógeno
Realizar la curva de calibración para
cuantificar etanol
Mantenimiento de la cepa de
Saccharomyces cerevisiae
Caracterizar la melaza
Caracterizar el medio de
propagación
Producción de etanol por
fermentación alcohólica mediante
S. cerevisiae
Análisis de datos
27
2.2.16 Programa de actividades
OBJETIVO ESPECÍFICO
METAS ACTIVIDADES
RECURSOS
HUMANOS MATERIALES
Determinar el crecimiento microbiano de Saccharomyces cerevisiae durante el proceso fermentativo.
Determinar el crecimiento del microorganismo
Determinación gravimétrica de biomasa
Formar un buen equipo de trabajo entre los brigadistas y con los compañeros de trabajo.
Utilizar los materiales necesarios para determinar el crecimiento microbiano.
Determinar las cinéticas de consumo de azúcares totales, azúcares reductores, nitrógeno y fósfato, durante el cultivo microbiano.
Determinar el consumo de los principales nutrientes de la levadura
Cuantificación de nitrógeno, fosfatos, glucosa
Formar un buen equipo de trabajo entre los brigadistas y con los compañero de trabajo
Matraces Erlenmeyer de 500 mL, tubos para centrífuga de 15 mL y 50 mL de capacidad ,tubos de ensayo, espectrofotómetro, estufa
Cuantificar la concentración de bioetanol en cada tratamiento implementado, durante el cultivo microbiano de Saccharomyces cerevisiae
Determinar la concentración de bioetanol
Realizar la destilación del filtrado recuperado en cada tiempo de muestreo, y posterior determinación por espectrofotometría
Formar un buen equipo de trabajo entre los brigadistas y con los compañeros de laboratorio
Estándar de etanol, tubos Eppendorf, espectrofotómetro, celdas
Aprovechar los recursos económicos proporcionados por PROFAPI 2013/081
28
2.2.17 Nombre y firma de responsables: estudiantes y asesor
29
2.3 Actividades realizadas.
Durante nuestro primer mes de -prestación de servicio social se realizaron diversas
actividades en las que se contó con la ayuda de nuestra asesora. Dichas actividades
estuvieron enfocados en la realización de una revisión bibliográfica de varios artículos
científicos, donde se analizó y se seleccionó tres de ellos de mayor interés aplicados
en la producción de bioetanol a partir de melaza de caña utilizando la cepa de
Saccharomyces cerevisiae, además de involucrarse con todo lo relacionado con el
Laboratorio de Biotecnología y Bioingeniería, principalmente en el manejo de los
equipos y uso de los reactivos químicos, así como el lavado de material.
A partir del segundo mes se realizó el mantenimiento mensual de la cepa de
Saccharomyces cerevisiae y se continuo durante los siguientes meses. Se realizó el
dominio de curvas de calibración para la determinación de consumo de azucares
reductores y fosfatos, ya que son importantes para la determinación de consumo de
nutrientes en el cultivo microbiano. Se siguió la metodología para azucares reductores
mediante la técnica del ácido dinitrosalicílico (Miller, 1959) y fosfatos por método
colorimétrico (Juárez y Rochín, 1966), utilizando un espectrofotómetro (Thermo
Scientific SPECTRONIC 200). Los resultados obtenidos se ordenaron en tablas y
gráficas para analizarlos y verificar el dominio de la técnica.
Además, se continuó con el dominio de las técnicas espectrofotométricas para la
determinación de curvas de calibración. Se estandarizaron las metodologías para
determinar el consumo de azúcares totales (método de fenol-sulfúrico propuesto por
Dubois en 1956), nitrógeno (método propuesto por Solórzano, 1969; Presley 1971) y la
preparación de reactivos.
En el cuarto mes se realizó la determinación de crecimiento celular en el medio de
propagación para conocer el tiempo óptimo para inocular el medio de producción.
Continuamos con la determinación de curvas de calibración para la producción de
etanol, el cual es el producto de interés de nuestro proyecto.
En nuestro quinto mes de brigadistas se realizó la caracterización fisicoquímica de
melaza de caña, el cual es el sustrato bajo estudio. Además se volvió a realizar el
30
crecimiento celular del medio de propagación para rectificar el tiempo óptimo para
inocular el medio de producción.
En nuestro último mes se determinó el crecimiento microbiano y cuantificación de la
producción de etanol, durante el cultivo microbiano de Saccharomyces cerevisiae
utilizando dos condiciones de estudio de 150 g L-1 y 200 g L-1 de melaza de caña. Se
determinaron las cinéticas de consumo de nutrientes de azúcares totales, azúcares
reductores, nitrógeno y fosfato, durante el cultivo microbiano para las dos condiciones
de estudio. Por último, se realizó el análisis exhaustivo de los datos obtenidos durante
la fermentación de S. cerevisiae bajo las distintas condiciones de concentración de
melaza.
2.4 La contribución de la práctica del Servicio Social en la formación del Brigadista.
Este trabajo de servicio social contribuyó a la investigación de ciencia básica
determinando el tiempo óptimo de inoculación de S. cerevisiae al medio de producción
utilizando melaza como fuente de carbono.
El tiempo de apoyo brindado en el Laboratorio de Biotecnología y Bioingeniería del área
de Posgrado de Biotecnología de la Facultad de Ciencias Químico Biológicas en la
Universidad Autónoma de Sinaloa, nos sirvió para poder devolver un poco de lo mucho
que esta noble Institución Educativa nos ha aportado académicamente durante nuestra
formación en la Licenciatura en Ingeniería Bioquímica.
Participar como brigadistas de Servicio Social en este proyecto de producción de
bioetanol a partir de melaza de caña, fue una experiencia exhaustiva debido al
desgaste físico y mental el cual conllevo su elaboración, pero muy gratificante porque
adquirimos nuevos conocimientos y habilidades, además de poner en práctica los
conocimientos anteriormente obtenidos durante los estudios de licenciatura, todo esto
enfocado en definir el efecto de la variación de las condiciones de cultivo en la
producción de biocombustibles. Además nos ayudó a desarrollar habilidades mentales y
destreza en el laboratorio, así como comprobar la importancia del trabajo en equipo que
nos será útil a lo largo de nuestra carrera profesional.
31
2.5 Resultados obtenidos.
2.5.1 Mantenimiento de la cepa de Saccharomyces cerevisiae.
Se obtuvieron buenos resultados ya que hubo buen desarrollo, libre de contaminación
de otro microorganismo. Obtuvimos colonias aisladas, de morfología adecuada y un
excelente crecimiento celular, cuidando siempre las condiciones de asepsia y
desinfección.
Figura 4. Resiembra de la cepa Saccharomyces cerevisiae
2.5.2 Dominio de técnicas de cuantificación y generación de curvas de calibración.
El tiempo invertido de nuestro Servicio Social para adquirir este conocimiento y
destrezas en las técnicas, fue fundamental para el éxito de nuestro proyecto. Con la
práctica y generación de curvas de calibración reproducible y el dominio de las técnicas
de cuantificación fue posible la caracterización de melaza de caña y el monitoreo del
crecimiento, desarrollo y producción de Saccharomyces cerevisiae en los medios de
cultivo.
32
o Curva de calibración para cuantificación de azúcares totales
Sacarosa [g/L]
Absorbancia
0.01 0.133 0.123 0.125
0.02 0.225 0.23 0.236
0.04 0.46 0.44 0.442
0.06 0.692 0.668 0.69
0.08 0.867 0.86 0.861
0.1 1.1 1.13 1.12
Ecuación 11.166x 11.1x 11.128x
R² 0.9952 0.9981 0.9975
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
Ab
sorb
anci
a
Concentración [g/L]
Curva de calibración para la determinación de azúcares totales
33
o Curva de calibración para cuantificación de azúcares reductores
Glucosa [g/L]
Absorbancia
0.1 0.02 0.021 0.025
0.2 0.162 0.161 0.167
0.4 0.45 0.447 0.457
0.6 0.735 0.78 0.737
0.8 1.03 1.07 1.08
1 1.31 1.31 1.31
Ecuación 1.4369x-0.125 1.4621x-0.124 1.4531x-122
R2 1 0.9982 0.9983
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Ab
sorb
anci
a
Concentración [g/L]
Curva de calibración para la cuantificación de azúcares reductores
34
o Curva de calibración para cuantificación de nitrógeno amoniacal
Nitrógeno [mg/L]
Absorbancia
0.35 0.087 0.073 0.078
0.7 0.16 0.122 0.134
1.4 0.286 0.264 0.263
2.1 0.432 0.43 0.427
3.5 0.728 0.703 0.694
4.2 0.832 0.855 0.831
5.6 1.06 1.09 1.05
7 1.39 1.41 1.37
R² 0.9979 0.9988 0.9984
Ecuación 0.1975x 0.1997x 0.1943x
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Ab
sorb
anci
a
Concentracón [mg/L]
Curva de calibración para la cuantificación de nitrógeno
35
o Curva de calibración para cuantificación de fosfato
Fosfato (mg/L)
Absorbancia
5 0.18 0.186 0.18
10 0.371 0.368 0.379
15 0.542 0.554 0.534
20 0.72 0.732 0.738
25 0.889 0.892 0.912
Ecuación 0.0353x 0.0355x 0.0365x
R^2 0.9996 0.9992 0.9987
o
o
o
o
o
o
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 5 10 15 20 25
Ab
sorb
anci
a
Concentración [mg/L]
Curva de calibración para la cuantificación de fosfato
36
o Curva de calibración para cuantificación de etanol
Etanol [g/L]
Absorbancia
0.5 0.015 0.013 0.014
1 0.03 0.029 0.02
1.5 0.046 0.042 0.042
2 0.061 0.059 0.053
2.5 0.077 0.073 0.068
R² 0.9998 0.9975 0.9984
Ecuación 0.031x-0.0004 0.03x-0.00023 0.03x-0.0001
2.5.3 Caracterización química de melaza de caña.
De acuerdo a los datos de caracterización del sustrato melaza de caña, se determinó
una humedad muy alta, con este resultado nos percatamos que la melaza de caña tiene
gran contenido de agua, y es menos viscosa, lo cual facilitó su disolución en los medios
de producción. En lo que respecta a contenido de cenizas, se obtuvo un contenido de
6% el cual es un valor próximo a lo que está reportado bibliográficamente para la
melaza de caña,esto es, un contenido de cenizas del 7% (Haehn, 1991).
0
0.03
0.06
0.09
0.12
0.15
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
abso
rban
cia
Concentración [g/L]
Curva de calibración para la cuantificación de etanol
37
COMPONENTE CONTENIDO
HUMEDAD 28%
CENIZAS 6.27%
SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN 1.95% FOSFATOS 0.16%
NITRÓGENO 0.00%
AZÚCARES TOTALES 56%
AZÚCARES REDUCTORES 22%
2.5.4 Caracterización del medio de propagación.
La curva de crecimiento obtenido durante la caracterización del medio de propagación
presenta un buen comportamiento. Es posible identificar las tres fases de crecimiento
(fase lag, fase exponencial y fase estacionaria), las cuales coinciden con el
comportamiento de la curva de consumo de glucosa.
La generación de esta curva de crecimiento fue determinante para encontrar el tiempo
óptimo de crecimiento del inóculo en el medio de propagación. Dicho tiempo de
generación del inóculo es de 18 horas, tiempo en el que debe ser agregado al medio de
producción siendo este el tiempo necesario para tener un crecimiento correspondiente a
dos terceras partes del crecimiento exponencial para que la levadura S. cerevisiae,
tenga la madurez fisiológica para una buena producción de etanol.
Figura 5. Curva de crecimiento de inóculo de S. cerevisiae.
0
2
4
6
8
10
12
14
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Curva de crecimiento de inóculo de S. cerevisae
Bio
mas
a [g
L-1]
Tiempo (h)
38
2.5.5 Producción de etanol por fermentación con Saccharomyces cerevisiae
empleando melaza como sustrato.
Las cinéticas de consumo de nutrientes y producción de etanol no muestran una
diferencia significativa entre ambos tratamientos, debido a que siguen comportamientos
muy similares. Por su parte la producción de etanol para ambas condiciones de estudio,
no muestra buena tendencia posterior a las 72 horas de cultivo, esto posiblemente se
deba a las dificultades que se presentaron en el momento de filtración de la muestra,
causando posiblemente por bloqueo de la membrana debido a la alta concentración de
biomasa generada, la cual alcanzó una concentración mayor de 6.5 g L-1.
0 12 24 36 48 60 72 84 96
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Biomasa
Bio
ma
sa
[g
L-1]
Tiempo de cultivo [h]
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
Nitrógeno
Nitr
ógen
o [g
L-1]
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Fosfatos
Fo
sfa
tos [g
L-1]
0 12 24 36 48 60 72 84 96
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Bioetanol
Bio
etan
ol [g
L-1]
Figura 6. Cinética de consumo de fosfatos, nitrógeno, y cinética de producción de biomasa y bioetanol
utilizando 150 g/L de melaza durante el cultivo microbiano de S. cerevisiae.
39
Figura 7. Cinética de consumo de azúcares totales, azúcares reductores, y producción de bioetanol
utilizando 150 g/L de melaza durante el cultivo microbiano de S. cerevisiae.
0 12 24 36 48 60 72 84 96
0
2
4
6
8
10
Biomasa
Bio
ma
sa
[g
L-1]
Tiempo de cultivo [h]
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
Nitrógeno
Nitr
ógen
o [g
L-1]
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Fosfatos
Fo
sfa
tos [g
L-1]
0 12 24 36 48 60 72 84 96
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Bioetanol
Bio
etan
ol [g
L-1]
Figura 8. Cinética de consumo de fosfatos, nitrógeno, y cinética de producción de biomasa y bioetanol
utilizando 200 g/L de melaza durante el cultivo microbiano de S. cerevisiae.
0 12 24 36 48 60 72 84 96
0
20
40
60
80
100
AT
Azu
ca
res to
tale
s [g
L-1]
Tiempo de cultivo [h]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Bioetanol
Bio
eta
no
l [ g
L-1]
0
10
20
30
40
50
AR
Azu
ca
res r
ed
ucto
res [g
L-1]
40
0 12 24 36 48 60 72 84 96
0
10
20
30
40
50
60
AR
Azu
care
s re
du
cto
res
[g L
-1]
Tiempo de cultivo [h]
0
30
60
90
120
150
AT
Azu
care
s To
tale
s [g
L-1]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Bioetanol
Bio
eta
no
l [g
L-1]
Figura 9. Cinética de consumo de azúcares totales, azúcares reductores, y producción de bioetanol
utilizando 200 g/L de melaza durante el cultivo microbiano de S. cerevisiae.
o Comparación del contenido de etanol obtenido por fermentación de melaza por
Saccharomyces cerevisiae.
0 12 24 36 48 60 72 84 96
0
5
10
15
20
25
30
35
40
150 g/L
200 g/LBio
eta
no
l [g
L-1]
Tiempo de cultivo [h]
Figura 10. Producción de bioetanol utilizando dos diferentes concentraciones de melaza de caña.
41
CAPITULO III. EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA DEL SERVICIO SOCIAL.
3.1. Conclusiones y sugerencias.
En la producción de etanol a partir de S. cerevisiae, se debe mejorar y obtener una
evaluación de los medios de cultivo, tomando en cuenta que las fuentes de carbono,
macronutrientes, micronutrientes y vitaminas influyen en el desarrollo celular como en la
acumulación de productos metabólicos en el interior de la célula y pueden actuar como
inhibidores del crecimiento.
Cuando se utilizan sustratos complejos como jugos de caña, presentan en su
composición un elevado contenido de carbono, nitrógeno, y otros compuestos
inorgánicos, son excelentes fuentes nutricionales para el crecimiento y metabolismos de
diversos grupos de microorganismos, sin embargo, es importante considerar que puede
contener bajas concentraciones de minerales indispensables para el crecimiento o lo
que es peor, carecer de algunos otros compuestos importantes. Es necesaria una
adecuada formulación de medio de cultivo que asegure el crecimiento y la producción
del microorganismo de interés.
Se debe potencializar el uso y aprovechamiento de la melaza por ser considerado un
desecho agroindustrial, pero es necesario optimizar un medio que supla los
requerimientos nutricionales que la melaza no puede aportar (por ejemplo vitaminas
complejo B) y algunos cofactores nutricionales que se encuentran en porcentajes muy
bajos en la melaza con el fin de mejorar el rendimiento biomasa-sustrato y la
productividad de los procesos biotecnológicos en los que se utilice este sustrato.
42
3.2 Evaluación de la Unidad Receptora
3.2.1 Evaluación desde la perspectiva de la Unidad receptora
Las siguientes preguntas tienen como finalidad conocer el desempeño del Brigadista de Servicio Social de la Universidad Autónoma de Sinaloa, con relación a la actividad del Servicio Social que realizó en su Unidad Receptora. Por favor conteste con claridad
Unidad receptora Domicilio Teléfono Correo Electrónico Dependencia Departamento Proyecto Responsable Ciclo Unidad Regional Modalidad de servicio social: Unidisciplina (x ) Multidisciplina ( ) Instrucciones: Marque con una X la opción que elija; solo una de cada fila. a) Asesoría académica
Preguntas Respuestas
1 ¿Está usted enterado si el Brigadista entrego un el Proyecto de Servicio
Social . Si ( x ) No ( )
2 ¿Cuenta la Unidad Receptora con una persona responsable de coordinar
las actividades del Brigadista? Si ( x ) No ( )
3 ¿Proporcionaron asesoría al Brigadista? Si ( x ) No ( )
4
¿El Brigadista demostró
conocimientos de acuerdo a su
perfil profesional?
a)Siempre b)Frecuentemente
( x)
c)Algunas
veces
d)Raras
veces e)Nunca
5
¿Fueron adecuadas las
decisiones que tomo el
Brigadista ante los problemas
que se le presentaron?
a)Siempre b)Frecuentemente
( x)
c)Algunas
veces
d)Raras
veces e)Nunca
6
Especifique el número de
asesorías que se le
proporcionaron al Brigadista?
Fueron asesorías continuas en 2 ó 5 veces por semana
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SINALOA
Av. De las Américas y Blvd. Universitarios, Col. Universitarios
667 224 3864 [email protected]
Facultad de Ciencias Químico Biológicas
Laboratorio de Doctorado en Biotecnología y Bioingeniería de la FCQB- UAS
“Producción de Bioetanol a partir de Melaza de Caña”
Dra. Erika Yudit Ríos Iribe 2014-2015-Périodo II Centro
43
b) Brigadista de Servicio Social
7
¿Desarrollo el Brigadista tareas
acordes con su perfil
profesional?
a)Siempre b)Frecuentemente
( x)
c)Algunas
veces
d)
Nunca
e)No
aplica
8
¿Observó irregularidades en el
Brigadista que afecten a la
Unidad Receptora?
a)Siempre b)Frecuentemente c)Algunas
veces
d)
Nunca
( x)
e)No
aplica
9
Si observo irregularidades, ¿la
expresó al Brigadista? a)Siempre b)Frecuentemente c)Algunas
veces
d)
Nunca
(x)
e)No
aplica
10
¿Proporciono recursos
materiales (mobiliario, papelería,
instrumentos de trabajo etc.),
para las actividades del
Brigadista?
a)Siempre
(x) b)Frecuentemente
c)Algunas
veces
d)
Nunca
e)No
aplica
11 ¿Proporciono beca? Si ( ) No ( X ) Monto mensual
12
¿Proporciono capacitación y
actualización al Brigadista para
la elaboración y ejecución del
Proyecto de Servicio Social?
Si ( X)
¿Cuántas
veces?
No ( )
c) Valores
13
Al
Interactuar
con el
personal de
la Unidad
Receptora
¿El
Brigadista
mantuvo
un trato
respetuoso
dentro y
fuera de la
institución
?
a)Siempr
e
(x)
b)Frecuenteme
nte
c)Alguna
s veces
d)
Nunc
a
e)
No
aplic
a
14
¿El
Brigadista
mostro una
actitud de
colaboració
n en los
eventos
organizado
s por la
Unidad
Receptora?
a)Siempr
e
( x)
b)Frecuenteme
nte
c)Alguna
s veces
d)
Nunc
a
e)
No
aplic
a
15
¿El
Brigadista
fue
a)Siempr
e
( x)
b)Frecuenteme
nte
c)Alguna
s veces
d)
Nunc
a
e)
No
aplic
44
d) Impacto del Servicio Social en la Unidad Receptora
18
¿Se benefició la Unidad
Receptora con las
actividades de servicio
social del Brigadista?
a)Siempre
( x) b)Frecuentemente
c)Algunas
veces
d)Raras
veces e)Nunca
19
Especifique la problemática
que abordó en el Proyecto
de Servicio Social
Obtener la mayor producción de bioetanol utilizando como sustrato
melaza de caña.
20
¿El Brigadista participo en
un Proyecto de
Investigación en su Unidad
Receptora?
Si ( x ) No ( )
21 ¿En qué fases del Proyecto
participo?
Todas
22 ¿Se le dio el crédito en ese
Proyecto de investigación?
Si
23
¿Se comprometió a
otorgarle créditos, en caso
de publicación de los
resultados del Proyecto en
el que participo?
Si ( x ) No ( )
responsabl
e en el
desarrollo
de las
actividades
de su
Proyecto?
a
16
¿Cuidó el
mobiliario y
los
recursos
que se
proporcion
aron para
realizar su
Servicio
Social?
a)Siempr
e
( x)
b)Frecuenteme
nte
c)Alguna
s veces
d)
Nunc
a
e)
No
aplic
a
1
7
¿Tuvo
disponibilid
ad para
realización
de labores
individuales
o en
equipo?
a)Siempr
e
( x)
b)Frecuentemente c)Algunas veces d)
Nunca
e) No
aplica
45
46
3.2.2 Evaluación desde la perspectiva del asesor
Las siguientes preguntas tienen como finalidad conocer el desempeño del Brigadista de Servicio Social de la Universidad Autónoma de Sinaloa, con relación a las actividades del Proyecto y redacción de Informe Final de Resultados. Por favor conteste con claridad
Ciclo:
Nombre del Brigadista: Datos de la Unidad receptora
Nombre: Datos del Asesor(a)
Nombre:
Instrucciones: Señale con una X una sola opción por enunciado.
a) Asesoría académica
PREGUNTAS
RESPUESTAS
a)Siempre b)Frecuentemente c)Algunas veces e)Nunca
1 ¿Se le proporcionó Asesoría al
Brigadista?
2 ¿La asesoría fue de utilidad
para el Brigadista para el:
diseño, ejecución, seguimiento y
evaluación del Proyecto de
Servicio Social?
3 ¿Como resultado de la asesoría,
se cumplió con los tiempos
estipulados en el cronograma de
trabajo del Proyecto de Servicio
Social?
4 ¿Se estableció coordinación
entre el Enlace de Unidad
Receptora y el Asesor (a) de
Proyecto de Servicio Social?
6 ¿Número de asesorías
proporcionadas? Entre 2 y 5 asesorías por semana
Rosa Berenice Islas Sánchez/ Adan Vladimir Moreno Hidalgo
2014-2015
Universidad Autónoma de Sinaloa
Dra. Erika Yudit Rios Iribe
47
b) Revisión
PREGUNTAS
RESPUESTAS
a)Siempre b)Frecuentemente c)Algunas veces e)Nunca
7 ¿Cumplió el Brigadista con la
asistencia a la asesoría?
8 ¿Tomó el Brigadista las decisiones
adecuadas ante los problemas que se
les presentaron?
9 ¿Se observó el cumplimiento de las
actividades programadas en el
Proyecto por el Brigadista?
10 Número de horas dedicadas a
asesoría del Proyecto donde el
Brigadista realizó su Servicio Social.
Aproximadamente 20 horas al mes
11 ¿Que considera que se debe mejorar
para la realización del servicio
social?
Facilitar los trámites y abrir más canales de atención
c) Valores
d) Impacto del Servicio Social en el Brigadista
PREGUNTAS
RESPUESTAS
a)Siempre c)Frecuentemente d)Algunas veces e)Nunca
17 ¿La práctica desarrollada en el servicio
social constituyó una experiencia de
aprendizaje para el Brigadista?
¿Elaboro conforme a la guía su
Proyecto de Servicio Social?
¿Diseñó y aplicó instrumentos para el
desarrollo de las actividades?
¿Aplicó métodos y técnicas de su área
disciplinar?
¿Elaboró conforme a la guía sus
informes mensuales?
¿Elaboró conforme a la guía su informe
final de resultados?
PREGUNTAS
RESPUESTAS
a)Siempre b)Frecuentemente c)Algunas veces e)Nunca
12 Al Interactuar con el Brigadista ¿el trato
durante el desarrollo del Proyecto fue
respetuoso?
13 ¿El Brigadista mostro trabajo en equipo
durante el desarrollo del Proyecto?
14 ¿El Brigadista reporto en sus
actividades la colaboración en los
eventos organizados por la Unidad
Receptora?
15 ¿El Brigadista fue responsable en el
desarrollo de las actividades de su
Proyecto?
16 ¿El Brigadista mostro puntualidad en
sus citas para la Asesoría?
48
49
3.2.3 Evaluación del Brigadista de servicio social.
Las siguientes preguntas tienen como finalidad conocer su desempeño, con relación a la actividad de servicio social que realizó.
Ciclo:
Nombre del Brigadista
Datos de la Unidad receptora Nombre Dirección Teléfono Correo Electrónico Unidad regional
Modalidad de prestación de servicio social: Unidisciplina ( X ) multidisciplina ( )
Instrucciones: señale una opción por fila:
a) Asesoría académica:
PREGUNTAS
RESPUESTAS
a)Siempre b)Frecuentemente c)Algunas
veces e)Nunca
1. ¿Se le proporciono asesoría?
2. ¿Le fue de utilidad la asesoría
recibida?
3.
¿Solicitó al asesor (a) su
opinión sobre lo que ha
aprendido?
4.
¿Considera que necesitó más
asesoría para establecer
relaciones entre la teoría
(conocimientos adquiridos) y la
práctica de Servicio Social?
5.
Especifique el número de
asesorías que recibió durante la
realización del Servicio Social.
2014-2015
Rosa Berenice Islas Sánchez/ Adan Vladimir Moreno Hidalgo
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SINALOA
Av. De las Américas y Blvd. Universitarios, Col. Universitarios
[email protected] Centro 6671086515
50
b) Unidad Receptora:
PREGUNTAS
RESPUESTAS
a)Siempre b)Frecuentemente c)Algunas
veces e)Nunca
6.
¿Observó irregularidades en la
Unidad Receptora que afectaron
su Servicio Social?
7.
¿Recibió capacitación y
actualización por parte de la
Unidad Receptora para la
elaboración y ejecución del
Proyecto?
Si ( X )
¿Cuántos?
No ( )
c) Valores:
PREGUNTAS
RESPUESTAS
a)Siempre b)Frecuentemente c)Algunas
veces e)Nunca
8.
¿Al Interactuar con su asesor
(a) se mantuvo un trato
respetuoso?
9.
¿Participo en los eventos
complementarios al Proyecto
organizados por la Unidad
Receptora?
10.
¿Fue responsable en el
desarrollo de las actividades de
su Proyecto?
11.
¿Cuidó el mobiliario y los
recursos que se le
proporcionaron para realizar su
SS?
12.
¿Tuvo disponibilidad para las
labores de equipo e
individuales?
d) Apoyos:
PREGUNTAS
RESPUESTAS
a)Siempre b)Frecuentemente c)Algunas veces e)Nunca
13.
¿Se le proporcionó recursos
materiales (mobiliario,
papelería, instrumentos de
trabajo, etc.), para la
realización de las actividades
de Servicio Social?
14.
¿Recibió beca para la
realización de servicio
social?
Si ( )
Monto mensual $_______________
No (x )
51
52
BIBLIOGRAFÍA
Cardozo Guzmán Hernán. 2012. Diseño y optimización de un medio de cultivo
a base de melaza de caña para la producción de biomasa a partir de
Saccharomyces cerevisiae.
Dubois M, 1956 Colorimetric method for determination of sugars and related
substances.
Haehn, H. 1991. Bioquímica de las fermentaciones. Editorial Aguilar. España.
42-48.
Juárez C., Rochín L.C. 1966. Manual de Química Aplicada. Imprenta Arana,
S.A.
Miller G.L. 1959. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of
reducing sugars. Anal. Chem. 31: 426-428.
Solórzano, L. 1969. Determination of Ammonia in Natural Waters by the
Phenolhypochlorite Method. Limnol. Oceanogr. 14: 799-801.
Sumbhate S. 2012. Colorimetric Method for the Estimation of Ethanol in
Alcoholic-Drinks.
Yungan E S. (2011). Comparación de la eficiencia de los motores de
combustión interna a gasolina, mediante la utilización del biocombustible
obtenido de la caña de azúcar.
53
ANEXOS
1. Documentos probatorios y evidencias de actividades realizadas:
a) Constancia de aprobación al Seminario para el Compromiso Ético Universitario y la
Inclusión Social.
54
55
b) Carta de Asignación.
56
57
c). Constancia de Participación en el Encuentro de Experiencias de Brigadistas de
Servicio Social.
58
d) Constancia de Terminación Satisfactoria de Servicio Social en Unidad Receptora.
59
60
e) Constancia de Culminación de Informe Final de Resultados.
61
62
f) Constancia de participación en el Tercer Encuentro de Jóvenes Investigadores 2015
63
g) Evidencia fotográfica del trabajo realizado
Figura 11. Preparando las cajas Petri para la Resiembra Saccharomyces cerevisiae.
Figura 12. Toma de muestra del medio de propagación.
64
Figura 13. Incubación del medio de producción
Figura 14. Preparando equipo de destilación
65
Figura 15. Destilación de las muestras del medio de producción para la determinación de etanol.
Figura 16. Determinación de producción de etanol en muestras destiladas
66
Figura 17. Determinación de Azúcares totales en muestras del medio de producción
