Título :	Composicíon, estructura y dinámica de la microbiota durante la fermentación de jugo de agave para la producción de tequila
Autor(es):	Jesus Alejandro Aldrete Tapia
Palabras clave:	Fermentación del tequila microbiota nativa levadura nativa seleccionada.
Área:	BIOLOGÍA Y QUÍMICA
Fecha de publicación :	jun-2018
Facultad:	Facultad de Química
Programa académico:	Doctorado en Ciencias de los Alimentos
Resumen:	En la fermentación del tequila se presentanbajos rendimientos de conversión de azúcares a etanol.El uso de cepas nativas seleccionadas ha mejorado el rendimientoy calidad en otras bebidas fermentadas.El objetivo de este trabajo fuedeterminar la composición, estructura y dinámica de la microbiota durante el proceso de fermentación espontánea del jugo de agave y seleccionarlevaduras de interés tecnológico. Se analizaron17 fermentaciones espontáneas de mostos de agaveobtenidos endos años consecutivos (2015-2016). La cuantificación de metabolitos de la fermentacióncon HPLC-IRyde poblacionesde levaduras y bacterias ácido lácticasdemostró la heterogeneidad entre fermentaciones, conconsumosincompletosde fructosa (7.4-97.3%)y bajas produccionesde etanol(0.8-20.5 g/L). Se determinóla microbiota utilizando técnicas moleculares, encontrando a Saccharomyces cerevisiae y especies deLactobacilluscomo residentes de la destilería al detectarse en todas las fermentaciones. Mediante el análisis de factores múltiples, se logró asociar a losproductos de fermentación conla dominancia de las especiesbacterianas.Se aislaron 605 levadurascorrespondientes aS. cerevisiae, Kluyveromycesmarxianus, Pichiakudriavzevii, así como 229 bacterias de las especiesLb.fermentum, Lb. plantarum, Lb. rhamnosus, Pediococcus acidilactici, Weisellaconfusa, W. paramesenteroides yAcetobacterokinawensis.Se preseleccionaron 14.7%de levaduras por su tolerancia a 20%de fructosa y a 10%de etanol, y de éstas,tres cepas de S. cerevisiae (Teq-199, Teq-230 y Teq-231)presentaron las velocidades de crecimientomás rápidas.Mediante un diseño central compuesto, se seleccionó la cepa Teq-199 al evaluarse las cepas pre-seleccionadas, además esta metodología permitió identificarlas condiciones(temperatura, ph y fructosa inicial)para el mayor consumo de fructosa,producción de etanol y rendimiento fermentativo. La actividad fermentativa se violimitadaal combinarse individualmente conlas principalesbacteriasaisladas durante las fermentaciones,seredujola concentración del etanol(Δ -1.8 ± 0.73 g/L),incrementando la de los ácidosacético(Δ 0.8 ± 0.1 g/L)y láctico(Δ 3.4 ± 1.3 g/L).La cepa Teq-199 dominóel proceso enjugo de agave y enpresencia dela comunidad debacterias, pero conmenor generaciónde etanol que en las fermentaciones con bacterias individuales(Δ -15.5 ± 3.5g/L), a pesar de ello, conmejores resultados comparados con las fermentaciones espontáneas(Δ 12.7 ± 3.4 g/L),requiriendo menor tiempo para finalizarel proceso. Por ello, el uso de la cepa Teq-199 a nivel industrial podría mejorar el controly rendimiento de lafermentaciónde jugode agave para la producción de tequila. Low conversion yield from sugars to ethanol is achieved during fermentation of tequila. The use of autochthonous selected strains has improved yield and quality of other fermented beverages. The aim of this work was to determine the composition, structure and dynamic of the microbiota present during the spontaneous fermentative process of theagave juice and select yeasts of technological interest.For this, 17 spontaneous fermentations of agave juice obtained between 2015-2016 were analyzed. Quantification of fermentation metabolites by HPLC-IR and microbial populations demonstrated heterogeneous fermentations, characterized by incomplete fructose consumption(7.4-97.3%)and low ethanol production(0.8-20.5 g/L). Microbiota was characterized bymolecular techniques, S. cerevisiae and species of Lactobacilluswere present in all samples which indicatestheir residencyatthe distillery.Fermentation products explained the changes inthe dominancy of bacterial species.A total of 605 yeasts were isolated corresponding S. cerevisiae, K. marxianus, P. kudriavzevii, and 229 bacteria toLactobacillus. fermentum, Lb. plantarum, Lb. rhamnosus, Pediococcus acidolactici, Weisellaconfusa, W. paramesenteroides, and Acetobacterokinawensis. From yeasts isolates, 14.7%of strainswere pre-selected for its tolerance to 20%of fructose and 10%of ethanol.From these, S. cerevisiaestrains Teq-199, Teq-230 and Teq-231showed fastestgrowthrate. The strain Teq-199was selected by a central composite designin which factors evaluated where temperature of fermentation, initial fructose and pH. This strainshowed the highest fructose consumption, ethanol production and fermentative yieldunderconditionssimilar to those from industrial process. Negativeinteractionsof this strain againstindividual native bacteria species wereobserved, presenting reduced production of ethanol(Δ-1.8 ± 0.73 g/L), increased acetic (Δ0.8 ± 0.1 g/L)and lactic acids (Δ3.4 ± 1.3 g/L), however similar urea concentration as in the spontaneous fermentations. S. cerevisiae Teq-199 dominated the fermentations in presence of the community of native bacteria, nevertheless with lower ethanol generatedcompared to fermentations with individual bacteria(Δ-15.5 ± 3.5 g/L), buthigher than spontaneous fermentations(Δ12.7 ± 3.4 g/L), in addition to the reduction intime needed to finish the process. For this, the use of this strain couldimprove the control and yield of the fermentation at industrial level.
URI:	http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/1191
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