ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERÍA EN MECÁNICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCIÓN                   ...
INDICEINDICE.................................................................................................................
INTRODUCCIÓN La esterilización es un proceso de suma importancia para las industrias en la actualidad, cuando se realiza e...
OBJETIVOSOBJETIVO GENERAL   Conocer las bases de la esterilización y los procesos que siguen en la industria     para con...
MARCO TEÓRICOESTERILIZACIÓNNo se puede hablar de esterilización sin considerar el concepto de microorganismo. Unmicroorgan...
• El acondicionamiento del material (pipetas, tubos, placas de Petri, pinzas, etc.) queva a ser utilizado en los laborator...
Agentes físicosEl calor se puede aplicar como agente esterilizante de dos formas: el calor húmedo elcual destruye a los mi...
progresivo, estas cintas son un poco más seguras porque permiten estimar si el tiempode esterilización fue el adecuado.Ind...
La temperatura ideal debe estar por debajo de los 26ºC y la humedad relativa entre 30y 60%.Los periodos prolongados de alm...
Los filtros fibrosos no son absolutos y el material filtrante puede ser lana de vidrio,amianto y esteres de celulosa, sien...
que por razones de seguridad podemos fijar el valor de N = 0.001 o sea fijar unaprobabilidad de 1 en 1000 de sobrevivencia...
Para el período de calentamiento y de enfriamiento con el fin de calcular la cantidadde esporos que se eliminan durante am...
motivo es necesario que los carbohidratos se esterilicen por separado de loscompuestos nitrogenados orgánicos.Las sales de...
EDULCORANTESSe le llama edulcorante a cualquier sustancia,natural o artificial, que edulcora, es decir, quesirve para dota...
esté promoviendo altamente sus productos de "dieta" o "light", promoviendo elmovimiento de los consumidores hacia estos pr...
ASPARTAMOEl aspartame es un edulcorante y sustitutivo del azúcar debajo contenido calórico que es utilizado en muchosalime...
PREOCUPACIÓN SOBRE EL ASPARTAMOSe ha suscitado cierta preocupación sobre el aspartamo y sus productos dedescomposición (me...
BENEFICIOS     Sabe como el azúcar.     Realza e intensifica los sabores, particularmente los de los citrus y otras frutas...
SÍNTESIS DEL ASPARTAMOA finales de los 70´s, la compañía Toyo Soda, patentó el uso de enzimas del enlaceprotector N-ácido ...
DIAGRAMA DE EQUIPOS PARA LA ELABORACION DE CRISTALES DEASPARTEMOPROCESO BIOQUÍMICO DE PRODUCCIÓN DEL ASPARTAMEA continuaci...
intercambio de ion, la molécula de benciloxicarbonil se retira del Aspartame mediantehidrógeno, obteniendo finalmente una ...
CONCLUSIONES y RECOMENDACIONES  Al momento de realizar un proceso de esterilización en alimentos es necesario   tener en ...
GLOSARIOHidrogenólisis.- La hidrogenólisis es la separación del enlace C-X (X = O, S, N) medianteH2 para dar dos enlaces C...
BIBLIOGRAFÍA  Esterilización.   http://www.ucv.ve/fileadmin/user_upload/facultad_farmacia/catedraMicro/10   _M%C3%A9todos...
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Esterilizacion y Aspartame

  1. 1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERÍA EN MECÁNICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCIÓN INGENIERÍA EN ALIMENTOS PROYECTO DE CURSOTEMA: Esterilización Edulcorantes: AspartamoMATERIA: Bioingeniería AlimentariaPROFESORA: Ing. Mirella Bermeo GarayINTEGRANTES: Carlos Arregui Carla Cedeño Diana CoelloFECHA DE ENTREGA: 21 de Agosto del 2012
  2. 2. INDICEINDICE............................................................................................................................................ 2INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................. 3OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 4 OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................... 4 OBJETIVOS ESPECIFICOS ............................................................................................................ 4MARCO TEÓRICO ........................................................................................................................... 5 ESTERILIZACIÓN ......................................................................................................................... 5 CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE ESTERILIZACIÓN ........................................................ 6 CONTROL DEL PROCESO DE ESTERILIZACIÓN ....................................................................... 7 ALMACENAMIENTO DEL MATERIAL ESTÉRIL......................................................................... 8 MÉTODOS DE ESTERILIZACIÓN .............................................................................................. 9 CINÉTICA DE LA ESTERILIZACIÓN POR CALOR ..................................................................... 10 CONSERVACIÓN DE LA CALIDAD NUTRIENTE...................................................................... 12 EDULCORANTES....................................................................................................................... 14 USO DE LOS EDULCORANTES ARTIFICIALES POR LA INDUSTRIA ALIMENTARIA ................. 14 RAZONES PARA SU USO ...................................................................................................... 15 ASPARTAMO ............................................................................................................................ 16 USOS Y PROPIEDADES DEL ASPARTAMO ............................................................................ 16 PREOCUPACIÓN SOBRE EL ASPARTAMO............................................................................. 17 CONSUMO DE ASPARTAMO ................................................................................................ 17 BENEFICIOS.......................................................................................................................... 18 APLICACIONES ..................................................................................................................... 18 INGESTA DIARIA ACEPTABLE ............................................................................................... 18 SÍNTESIS DEL ASPARTAMO .................................................................................................. 19CONCLUSIONES y RECOMENDACIONES ...................................................................................... 22GLOSARIO .................................................................................................................................... 23BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................................. 24 -2-
  3. 3. INTRODUCCIÓN La esterilización es un proceso de suma importancia para las industrias en la actualidad, cuando se realiza este proceso se busca la eliminación completa, ya sea por destrucción o por separación, de toda forma de vida de un objeto o material. Como infortunadamente la única prueba de supervivencia para un microorganismo es su desarrollo en un medio de cultivo adecuado, no podemos distinguir entre esterilización y cualquier otro proceso que sin matar a los microorganismos les haga perder su capacidad de reproducirse. Este proceso se ha vuelto indispensable en muchas industrias, ya sea para prevenir la transmisión de enfermedades, prevenir la descomposición de materiales por microorganismos, eliminar la competencia por los nutrientes en un medio de fermentación y permitir así el desarrollo específico de un solo tipo de microorganismo de interés industrial, ya sea por ellos mismos o por algún producto generado por ellos. Es por eso que en este trabajo se profundizara sobre el tema, y se resaltará la importancia que tiene dicho proceso en la actualidad en las diversas industrias. El aspartamo es un edulcorante no calórico descubierto en 1965 y comercializado en los ochenta. Numerosas organizaciones nacionales e internacionales han evaluado la inocuidad del aspartamo y un comité internacional de expertos ha establecido un nivel de Ingesta Diaria Admisible (IDA). Sin embargo, ciertas voces han reabierto el debate sobre los riesgos que el aspartamo pudiera representar para la salud. El aspartamo es un polvo blanco e inodoro que se emplea en numerosos alimentos en todo el mundo. Se comercializa bajo varias marcas, como Natreen, Canderel o Nutrasweet, y corresponde al código E951 en Europa. La dulzura relativa del aspartamo es de 150 a 200 veces más dulce que el azúcar. Es necesario destacar que todos los edulcorantes se clasifican con respecto a la sacarosa o azúcar común, por lo que el valor de 200 veces es obtenido en comparación con diluciones hechas en laboratorio de sacarosa (dulzura relativa = 100) al 15% El presente trabajo de investigación no pretende crear un debate por el uso adecuado o no del aspartamo, sino trata de enfocarse en los procesos industriales que se llevan a cabo para obtener este producto, principalmente la parte de bioingeniería del proceso realizado en reactores. -3-
  4. 4. OBJETIVOSOBJETIVO GENERAL  Conocer las bases de la esterilización y los procesos que siguen en la industria para conseguir este método.  Conocer los procesos de obtención de un edulcorante.OBJETIVOS ESPECIFICOS  Recopilar información sobre el procedimiento industrial del edulcorante Aspartame, sus características principales y condiciones óptimas.  Establecer el procedimiento de obtención del edulcorante Aspartame, y de esa manera crear una maqueta que nos permita tener una mejor percepción del proceso industrial de obtención. -4-
  5. 5. MARCO TEÓRICOESTERILIZACIÓNNo se puede hablar de esterilización sin considerar el concepto de microorganismo. Unmicroorganismo es un agente microscópico vivo e imperceptible a los sentidos quegeneralmente esta agrupado en colonias, aunque bien puede estar como una unidadformadora de colonias (UFC), la que se desarrolla en un medio apropiado para formarcolonias perceptibles. Los microorganismos pueden ser patógenos (productores deciertas enfermedades) o banales (los habitualmente hallados en los alimentos, el aire,el polvillo ambiental, que no perjudican al hombre.) el hecho de que existan distintostipos de gérmenes en el medio ambiente, crea grandes dificultades en los estudiosbacteriológicos, cuando es necesario obtener las especies microbianas en estado depureza, ya que tanto el instrumental como los medios de cultivo son invadidos consuma facilidad por los microbios del medio ambiente.La esterilización es el proceso de eliminación de toda forma de vida, incluidas lasesporas. La esterilización es un término absoluto que implica perdida de la viabilidad oeliminación de todos los microorganismos contenidos en un objeto o sustancia,acondicionando de tal modo que impida su posterior contaminación. Se trata de untermino probabilístico, de modo que tras un adecuado proceso de esterilización, sedebe llegar a una probabilidad de encontrar microorganismos de una unidadcontaminada en un millón de unidades sometidas a un proceso de esterilización. Entérminos simples, la esterilización comprende a todos los procedimientos físicos,mecánicos y preferentemente químicos, que se emplean para destruir gérmenespatógenos. A través de esta, los materiales quirúrgicos y la piel del enfermo alcanzanun estado de desinfección que evita la contaminación operatoria. Existen variosmétodos para esterilizar: químicos (involucran el empleo de sustancias letales para losmicroorganismos tales como el oxido de etileno y el alcohol etílico) o físicos como laradiación ionizante o el calor.Esterilización significa la eliminación de toda forma de vida de un medio o material, loque se lleva a cabo generalmente por medios físicos, por ejemplo, filtración, o pormuerte de los organismos por calor, productos químicos u otra vía. Esta definiciónexcluye por lo tanto cualquier técnica que resulte solamente en un daño a losmicroorganismos o atenuación de la actividad de cualquier tipo.La esterilización es un proceso a través del que se logra la destrucción total de losmicroorganismos viables presentes en un determinado material.Este procedimiento es de gran utilidad dentro del campo farmacéutico, ya que existenmuchos procesos que requieren la utilización de materiales estériles. Entre éstospodemos destacar:• La esterilización de equipos quirúrgicos y otros materiales de uso médico con elpropósito de reducir el riesgo de infecciones en pacientes. -5-
  6. 6. • El acondicionamiento del material (pipetas, tubos, placas de Petri, pinzas, etc.) queva a ser utilizado en los laboratorios de microbiología.• La preparación de medios de cultivo que serán empleados con diferentes propósitos(cultivo de microorganismos, control de ambiente, equipos o personal, análisismicrobiológico de medicamentos, cosméticos, alimentos, etc.)• La descontaminación de material utilizado.Existen diversos métodos de esterilización. La selección del método a aplicar en cadacaso está determinada por el tipo de producto a esterilizar.CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE ESTERILIZACIÓNA continuación se presenta un esquema de los principales métodos de esterilización,clasificados de acuerdo al tipo de agente que actúa. -6-
  7. 7. Agentes físicosEl calor se puede aplicar como agente esterilizante de dos formas: el calor húmedo elcual destruye a los microorganismos por desnaturalización de las proteínas y el calorseco que destruye a los microorganismos por oxidación de sus componentes celulares.El calor es considerado como el método de esterilización por excelencia siempre ycuando el material a esterilizar soporte altas temperaturas sin sufrir ningún tipo dedaño.La radiación, o emisión y propagación de la energía a través de un medio, puede serutilizada como agente para la eliminación de microorganismos. Así tenemos que lasradiaciones ionizantes se pueden utilizar para la esterilización de materialestermolábiles, como por ejemplo materiales plásticos, y las radiaciones no ionizantes,como la luz ultravioleta, puede ser empleada en el control de áreas cerradas.Agentes mecánicosLa filtración permite la remoción de todos los microorganismos presentes en un líquidoo un gas reteniéndolos sobre la superficie de un material.Agentes químicosAlgunas sustancias químicas pueden ser usadas como agentes esterilizantes porquetienen la capacidad de promover una o más reacciones químicas capaces de dañar loscomponentes celulares de los microorganismos (proteínas, membranas, etc.)CONTROL DEL PROCESO DE ESTERILIZACIÓNTodos los procesos de esterilización se deben controlar para poder asegurar que hansido efectivos. Para ello se pueden utilizar indicadores físicos, químicos y/o biológicos,los cuales deben ser colocados en cada carga de esterilización.Indicadores físicosEntre los principales indicadores físicos se encuentran los medidores de presión y lostermómetros los cuales permiten constatar las condiciones físicas dentro de la cámarade esterilización. También existen los termógrafos los cuales, además de registrar latemperatura alcanzada en el proceso, permiten conocer durante cuánto tiempo éstase mantuvo.Indicadores químicosLa mayoría de estos indicadores son cintas adhesivas que se adhieren al material aesterilizar. Estas cintas están impregnadas con una sustancia química que cambia decolor cuando el material ha sido sometido al proceso de esterilización. Este tipo decintas no son completamente confiables debido a que muchas veces sólo indican quese llegó a la temperatura deseada, pero no indican por cuanto tiempo ésta semantuvo. También existen cintas diseñadas de manera que el cambio de color es -7-
  8. 8. progresivo, estas cintas son un poco más seguras porque permiten estimar si el tiempode esterilización fue el adecuado.Indicadores biológicosSon preparaciones de una población específica de esporas de microorganismos, lascuales son altamente resistentes a un proceso de esterilización en particular.Estos indicadores se deben colocar junto con la carga de esterilización, en el sitio quese considera que es más difícil que llegue el vapor y después del proceso, se debenincubar durante 24 horas en condiciones adecuadas. Si después de este periodo hayevidencia de crecimiento microbiano (por ejemplo cambio de color del medio decultivo), el proceso de esterilización no fue satisfactorio.Cuando se utilizan indicadores biológicos se debe verificar:• Tipo de microorganismo• Tipo de proceso de esterilización• Número de lote• Fecha de expiración• Medio de cultivo utilizado• Condiciones de incubación del indicador después de aplicado el proceso deesterilización• Métodos de descontaminación para evitar la diseminación de esporas en el medioambienteCon este tipo de indicadores se controlan la esterilización por vapor a presión, porcalor seco y la esterilización con óxido de etileno.ALMACENAMIENTO DEL MATERIAL ESTÉRILUna vez que un material está estéril puede mantener esta condición si está protegidoen la forma apropiada. Es decir, la duración de la esterilidad de un material no estárelacionada directamente con el tiempo, sino con factores que comprometen suexposición al medio ambiente.Los materiales estériles pierden su esterilidad:• Cuando se produce cualquier ruptura, accidental o no, del material que lo recubredurante su transporte o almacenamiento.• Al humedecerse el material de empaque.Es importante no manipular los materiales estériles con las manos húmedas, nicolocarlos sobre superficies mojadas.Al almacenar los materiales estériles se deben tomar una serie de precauciones, talescomo:• Controlar el acceso a las áreas de almacenamiento de materiales estériles.• Mantener el área de almacenamiento limpia, libre de polvo, sucio e insectos.• Controlar la temperatura y la humedad de las áreas de almacenamiento. -8-
  9. 9. La temperatura ideal debe estar por debajo de los 26ºC y la humedad relativa entre 30y 60%.Los periodos prolongados de almacenamiento en lugares tibios y húmedos, puedenproducir condensación de humedad sobre el material de empaque.• Utilizar, preferiblemente, estantes cerrados para colocar el material.• Dejar que los materiales que salen del horno o el autoclave alcancen la temperaturaambiente antes de ser almacenados; de esta forma se evita la condensación dentro delempaque.La razón fundamental para efectuar la esterilización en Microbiología Industrial es paraevitar la competición por los nutrientes en medios de cultivo y permitir así que elcultivo de microorganismos específicos que se utilizan en un proceso de fermentaciónde los rendimientos esperados en biomasa y/o metabolitos específicos.MÉTODOS DE ESTERILIZACIÓNLos métodos de esterilización pueden ser de 3 tipos: a. Por destrucción total de microorganismos; b. Por muerte o inactivación; y c. Por eliminación con medios físicos.Por destrucción total se entiende un proceso muy violento, que casi siempre implicacalentamiento apreciable del material, como ocurre con la aplicación de una llama,que es lo que hacemos en el laboratorio cuando flameamos un ansa de platino o lasbocas de tubo de ensayo o erlenmeyers. Otra manera de destruir contaminantes escon el uso de poderosos agentes oxidantes. Por supuesto ésta metodología, aunque esefectiva, está muy restringida en su empleo.La muerte o inactivación significa la eliminación de microorganismos sin que existanecesariamente desintegración de las células. Se puede efectuar por calentamiento,seco o húmedo, por radiaciones o por agentes químicos. El calor húmedo,generalmente en forma de vapor bajo presión, es muy útil y de gran valor en laesterilización en el laboratorio, que se efectúa en autoclave, o en la industria cuandose esterilizan los medios de cultivo y los equipos de fermentación. En el caso de losautoclaves, se pueden alcanzar presiones de 1 a 3 atmósferas. En escala grande elequipo de producción es esterilizado con vapor saturado bajo presión, y la presiónrequerida debe ser alcanzada en todas las partes del equipo y el aire debe ser purgadototalmente del sistema (como ocurre también en el caso de los autoclaves) porque latransferencia de calor disminuye mucho en ese caso. Después de la esterilización semantienen las condiciones asépticas, haciendo pasar vapor por las válvulas y sellos.La eliminación física está restringida a la esterilización de gases líquidos, y esfundamentalmente llevada a cabo por filtración mediante filtros absolutos o filtrosfibrosos.Los filtros absolutos son de materiales cerámicos, de vidrio o de metal sinterizado conporos tan pequeños que la penetración de los microorganismos no es posible. -9-
  10. 10. Los filtros fibrosos no son absolutos y el material filtrante puede ser lana de vidrio,amianto y esteres de celulosa, siendo las fibras de un diámetro variable de 0.5 a 15micrones.CINÉTICA DE LA ESTERILIZACIÓN POR CALORLa cinética de la esterilización por calor húmedo, que es la única que consideraremosen ésta monografía por su aplicación a la esterilización de medios de fermentación,está caracterizada bastante aproximadamente por una reacción cinética de primerorden.Si No es el número de organismos viables presentes inicialmente y N es número viableal final tendremos que la ecuación de velocidad de muerte será: es la fracción de organismos viables que sobreviven después del tratamientopor calor durante el tiempo t y K = constante de velocidad de destrucción, quedepende de la temperatura según la clásica ecuación de Arrhenius:donde A = constante E = energía de activación R = Constante general de los gases T = Temperatura en grados KelvinSi se gráfica el In k en función de 1/T se obtendrá una línea recta, siendo la inclinaciónigual a -E/R y la intersección de la recta con la ordenada, el valor de la constante deArrtherius.La ecuación de velocidad de muerte necesita una aclaración, ya que la misma noadmite una disminución del número de organismos a cero, porque si N es cero, tdebería ser infinito. Para resolver este problema supongamos que N = 0.1 y calculemosel valor correspondiente de t. No podemos decir que después de ese tiemposobrevivirá una décima parte de un microorganismo, pero si podemos decir que habrásólo una probabilidad de 1 en 10 de que sobreviva un microorganismo. Ya veremos - 10 -
  11. 11. que por razones de seguridad podemos fijar el valor de N = 0.001 o sea fijar unaprobabilidad de 1 en 1000 de sobrevivencia. En La figura 9 se muestra una curva típica de la esterilización en "batch" de un medio en un fermentador. La curva AB representa la etapa de calentamiento, la parte BC corresponde a la etapa de mantenimiento y CD es la etapa de enfriamiento. Durante la primera y última etapa ocurre parte de la destrucción térmica de organismos presentes en el medio debido a que se alcanza temperatura elevada sobre todo en la última parte de la curva AB y la primera parte de la curva CD. Se considera que latemperatura a partir de la cual se produce destrucción de esporos es 100 °C. Por lotanto tendremos eliminación de esporos de 100 a 120 °C durante la etapa decalentamiento y de 120 a 100 °C durante la correspondiente al enfriamiento. Lostiempos de calentamiento y enfriamiento varían de acuerdo al volumen del equipo. Enfermentadores industriales de 60.000 1 por ejemplo esos tiempos están en el orden de28-30 min. y 11-14 min. Para los períodos de calentamiento y enfriamientorespectivamente.En la práctica de la esterilización es necesario tener presente que la calidad nutrientedel medio debe ser preservada todo lo posible, razón por la cual, es imprescindiblediseñar un ciclo de esterilización lo más efectivo posible pero al mismo tiempo lo máscorto posible.Podremos definir un término (V) que representa la magnitud de la disminución delnúmero de organismos viables de manera que: - 11 -
  12. 12. Para el período de calentamiento y de enfriamiento con el fin de calcular la cantidadde esporos que se eliminan durante ambos períodos. Conociendo el valor inicial deesporos presentes en el volumen de medio considerado es posible calcular el tiempode mantenimiento a 120 °C para la esterilización completa del mismo.Existen datos, en bibliografía, de cálculo de tiempo de mantenimiento para laesterilización de 45.000 l de medio (con un valor de No = 2 x 107 esp/ml) quedemuestra que son necesarios solamente 8.8 min como tiempo de mantenimiento a120 °C.Debe tenerse en cuenta que estas consideraciones son válidas para el cálculo deltiempo de esterilización mínimo, a 120 °C, en fermentadores industriales del volumenconsiderado. En el caso del laboratorio cuando utilizamos un autoclave y deseamosesterilizar distintos recipientes con volúmenes diversos de medio, el tiempo decalentamiento y de enfriamiento no son generalmente considerados, salvo en el casode equipos que tengan un período de calentamiento y de enfriamiento prolongado, losque por otra parte no son recomendados para su uso en el laboratorio. Lo que esimportante en este caso es el tipo de recipiente, su geometría y el volumen de medio aesterilizar.El tiempo de esterilización (o sea el tiempo de mantenimiento a 120 °C) requerido porejemplo para tubos de ensayo de 18 x 50 mm es de 12-14 min y para tubos de 38 x 200mm, de 15-20 min. Erlenmeyers de 2000 ml requieren de 30-35 min mientras que sison de 125 ml el tiempo es de 12-14 min. En cambio un frasco pyrex cuadrado de 1000ml requiere 30-35 min y una botella de suero de 9000 ml 50-55 min. Estos tiemposaseguran la eliminación de esporos bacterianos de las especies más resistentes.CONSERVACIÓN DE LA CALIDAD NUTRIENTEComo ya dijimos anteriormente, los medios de fermentación utilizados en la industriason casi siempre complejos y a menudo con sólidos en suspensión, de manera tal quelos cambios que se producen durante la esterilización pueden ser importantes. A vecespuede haber modificaciones beneficiosas o perjudiciales dependiendo del tiempo deesterilización.Existen casos en los cuales si se prolonga la esterilización 50 a 60 min se producenpérdidas de rendimiento que llegan hasta el 65% con respecto al medio normal. Enciertos casos cuando el tiempo es solamente de 15-20 min se puede producir un efectobeneficioso.La naturaleza de las interacciones que tienen lugar entre los componentes de unmedio, durante la esterilización por calor, dependerá no solamente de la naturaleza delos componentes sino también de la temperatura, duración del calentamiento, pH delmedio, y de la agitación. Un ejemplo típico de interacción es la reacción de Maillardque tiene lugar entre los grupos carbonilos de los azúcares con los grupos amino deproteínas, aminoácidos, etc. Se forman así productos de condensación con lo cual seinactivan significativas cantidades de carbohidratos y nitrógeno amínico. Por ese - 12 -
  13. 13. motivo es necesario que los carbohidratos se esterilicen por separado de loscompuestos nitrogenados orgánicos.Las sales de NH4+ se deben autoclavar a pH 7 o menor, si no el amonio se volatiliza.En medios químicamente definidos se puede observar pérdida importante demagnesio, potasio, amonio, sodio y fosfatos por precipitación de sales poco solublescomo MgNH4PO4 , MgKP04 y MgNaP04. Es importante por lo tanto autoclavar las salesde calcio y magnesio aparte de los fosfatos.Los aminoácidos y factores de crecimiento son muy lábiles al calor. Entre losaminoácidos, el triptofano, glutamina, asparagina, y entre las vitaminas hidrosolubles,la tiamina, riboflavina y piridoxina son las más susceptibles de sufrir descomposición.En todos estos casos es aconsejable disolverlas separadamente en pequeñosvolúmenes de H2O y luego esterilizarlas por filtración.Como ya dijimos es fundamental, además de esterilizar correctamente los medios,conservar al máximo la calidad nutriente de los mismos. En la misma forma que lainactivación de microorganismos puede ser considerada una reacción cinética deprimer orden, también la destrucción de algunos compuestos sensibles al calor puedeser tratada en la misma forma.La energía de activación de tales reacciones está generalmente en el rango de 10.000-30.000 cal.mol-1 mientras que la correspondiente a la destrucción térmica de esporoses superior (65.000-85.000 cal.mol-1 ). Una representación gráfica daría una línea rectapara ambos casos con valores distintos de pendientes según se aprecia en la Fig. 10. La figura muestra que a medida que la temperatura aumenta, el valor de k para la reacción con baja E (curva A) aumenta más lentamente que en el otro caso. Esto significa que un aumento de la temperatura acelera la destrucción de esporos más que la degradación de nutrientes. Recordando la ecuación anterior: Vemos que el tiempo requerido para la destrucciónde esporos decrece en proporción al aumento de k. Por lo tanto si se emplea altatemperatura para la esterilización se requiere un tiempo menor, por lo cual seconcluye que la esterilización llamada de alta temperatura-corto tiempo favorece laconservación de la calidad nutriente al mismo tiempo que produce la destrucciónefectiva de los esporos.Es necesario aclarar que el uso de alta temperatura con tiempos cortos en escalagrande implica necesariamente el empleo de un sistema de calentamiento yenfriamiento continuo en lugar de proceso de esterilización en batch. - 13 -
  14. 14. EDULCORANTESSe le llama edulcorante a cualquier sustancia,natural o artificial, que edulcora, es decir, quesirve para dotar de sabor dulce a un alimentoo producto que de otra forma tiene saboramargo o desagradable. Dentro de losedulcorantes encontramos los de alto valorcalórico, como el azúcar o la miel, y los de bajovalor calórico, que se empleancomo sustitutos del azúcar. En ambos tiposencontramos edulcorantes naturales y artificiales. Pero la mayoría de los edulcorantesbajos en calorías son de origen artificial.Los tres compuestos primarios usados como sustitutos del azúcar en Estados Unidosson la sacarina (SweetN Low), el aspartame (Equal, NutraSweet) y la sucralosa deorigen natural (Sucralin producido en España). En muchos otros países el ciclamato y eledulcorante herbal stevia, son usados extensamente.La mayoría de los sustitutos del azúcar aprobados para el uso en alimentos soncompuestos sintetizados artificialmente. Sin embargo, algunos sustitutos naturales delazúcar son conocidos, incluyendo el sorbitol y el xilitol, los cuales son encontrados enlas bayas, frutas, vegetales y hongos. No es viable comercialmente la extracción deestos productos de frutas y vegetales, por lo que son producidos por hidrogenacióncatalítica del azúcar reductor apropiado. Por ejemplo, la xilosa es convertida en xilitol,la lactosa es convertida en lactilol y la glucosa es convertida en sorbitol. Sin embargoocho sustitutos naturales son conocidos, pero están todavía por ganar la aprobaciónoficial para su uso en alimentos.Algunos edulcorantes no azúcares son polioles, también conocidos como "alcoholes deazúcar". Éstos son en general, menos dulces que la sacarosa, pero tienen propiedadesde volumen similares y pueden ser usados en un amplio rango productos alimentarios.USO DE LOS EDULCORANTES ARTIFICIALES POR LA INDUSTRIAALIMENTARIALa industria de alimentos y bebidas está reemplazando de forma creciente el azúcar oel jarabe de maíz por endulzantes artificiales en muchos productos quetradicionalmente contenían azúcar. Aunque el margen de ganancias sobre los endulzantes artificiales es extremadamente alto para los fabricantes, estos todavía le cuestan a la industria de alimentos sólo una fracción del costo del azúcar y del jarabe de maíz. El jarabe de maíz fue introducido por la industria como una alternativa económica al azúcar. Por lo tanto, no es sorprendente que la industria de alimentos - 14 -
  15. 15. esté promoviendo altamente sus productos de "dieta" o "light", promoviendo elmovimiento de los consumidores hacia estos productos endulzados artificialmente queson aún más rentables.El aspartame es actualmente el edulcorante más popular en la industria de alimentosde los Estados Unidos, desde que el precio cayó significativamente ya que la patentede Monsanto expiró en 1992. Sin embargo, la sucralosa podría reemplazar dentro depoco como un proceso alternativo a la patente de Tate y Lyle.RAZONES PARA SU USOHay cuatro razones principales por las cuales los individuos usan un sustituto delazúcar: Para ayudar en la pérdida de peso: algunas personas escogen limitar su ingesta energía reemplazando azúcar de alta energía o jarabe de maíz por edulcorantes que aportan poca o ninguna energía. Esto les permite consumir los mismos alimentos que normalmente consumían, mientras se pierde peso y evitan otros problemas asociados con el consumo excesivo de calorías. Sin embargo, un estudio realizado por el centro de ciencias de la salud en la Universidad de Texas en San Antonio mostró que, más que promover la pérdida de peso, las bebidas dietéticas fueron un marcador para el incremento en la ganancia de peso y la obesidad. Cuidado dental: los sustitutos del azúcar son "amigables" para los dientes, puesto que no son fermentados por la microflora de la placa dental. Diabetes mellitus: las personas con diabetes tienen dificultad para regular sus niveles de azúcar sanguínea. Limitando el consumo de azúcar con edulcorantes artificiales, pueden disfrutar de una dieta variada mientras controlan su consumo de azúcar. Hipoglicemia reactiva: los individuos con hipoglicemia reactiva produce un exceso de insulina que es la absorción rápida de glucosa a la corriente sanguínea. Esto causa que sus niveles de glucosa sanguínea, caigan por debajo de la cantidad necesitada para la función adecuada del organismo y el cerebro. Como resultado, al igual que los diabéticos, estos pacientes deben evitar el consumo de alimentos que aumenten la glicemia tales como el pan blanco y frecuentemente escogen edulcorantes artificiales como una alternativa. Evitar alimentos procesados: algunos individuos pueden optar por sustituir el azúcar blanca refinada por una azúcar menos refinada, tal como jugo de frutas o jarabe de arce. - 15 -
  16. 16. ASPARTAMOEl aspartame es un edulcorante y sustitutivo del azúcar debajo contenido calórico que es utilizado en muchosalimentos que consumimos diariamente, incluyendocereales en el desayuno, bebidas carbonatadas, productosderivados del yogurt, pasta de frutas para untar el pan ydulces. El aspartame es también ampliamente usado comoedulcorante de mesa. Por cuanto el aspartame es hasta 200veces más dulce que el azúcar, puede reducir hasta un 99%de las calorías en la mayoría de los productos. Sin esteedulcorante de bajo contenido calórico, no podrían existir muchos de los productoslivianos y otros de calorías reducidas, que disfrutan de una demanda tan alta hoy endía.Es un polvo blanco, cristalino sin olor, que se deriva de dos aminoácidos el ácidoaspártico y la fenilalanina. Es aproximadamente 200 veces más dulce que el azúcar ypuede ser usado como edulcorante de mesa o en postres congelados, gelatinas,bebidas y en goma de mascar. Su nombre químico es L-alfa-aspartil-L-fenilalanina metiléster y su fórmula química es C14H18N2O5. Aunque no tiene el sabor amargo que deja lasacarina, su inconveniente es que podría no saber exactamente igual que el azúcarporque reacciona con otros sabores de la comida. Cuando es consumido, el aspartamees metabolizado en sus aminoácidos originales y tiene un bajo contenido energético.USOS Y PROPIEDADES DEL ASPARTAMOEl aspartamo se comercializa como edulcorante de mesa (Natreen, Canderel oNutrasweet, por ejemplo). También está incorporado en numerosos productosalimenticios en todo el mundo, entre otros en bebidas, postres y dulces (secorresponde con el código europeo E951). El aspartamo es un polvo blanco e inodoro,unas 200 veces más dulce que el azúcar, que se obtiene mediante la combinación defenilalanina y de ácido aspártico. Su principal impureza es la dicetopiperazina, que noposee propiedades edulcorantes.El aspartamo es estable en estado seco o en los productos congelados. No obstante,cuando se conserva en líquidos a temperaturas por encima de los 30°C, se convierteprogresivamente en diketopiperazina, que se descompone en metanol, ácido aspárticoy fenilalanina. Estas transformaciones resultan en una pérdida de poder edulcorante.Es por ello que el aspartamo no puede ser utilizado en alimentos cocinados oesterilizados. - 16 -
  17. 17. PREOCUPACIÓN SOBRE EL ASPARTAMOSe ha suscitado cierta preocupación sobre el aspartamo y sus productos dedescomposición (metanol, fenilalanina y ácido aspártico). Se los ha asociado, entreotros, con la epilepsia, tumores de cerebro y efectos sobre el sistema nervioso.Otra preocupación atañe a posibles efectos de los productos de descomposición delaspartamo sobre poblaciones específicas, como los bebés sanos, niños, adolescentes,adultos, individuos obesos, diabéticos, mujeres en período de lactancia y personasfenilcetonúricas.CONSUMO DE ASPARTAMOEl consumo de aspartamo en Europa se sitúa entre 2,8 y 10,1 mg/kg de peso corporalpor día. Se estima que estas cifras están muy por debajo, incluso en el caso de losniños y de grandes consumidores como los diabéticos, del nivel de Ingesta DiariaAdmisible (IDA) establecido por el comité internacional de expertos de la Organizaciónpara la Agricultura y la Alimentación (FAO) y la Organización Mundial de la Salud(OMS).Tras su ingestión, el aspartamo se descompone en el tubo digestivo para formar ácidoaspártico, fenilalanina y metanol. Así, casi nada de aspartamo llega a la sangre.El cuerpo metaboliza rápidamente tanto el ácido aspártico como el metanol, sin quepor ello se incrementen de manera significativa sus concentraciones en el flujosanguíneo, aún en el caso en que el aspartamo se tome en dosis única equivalente a ladosis entera de Ingesta Diaria Admisible (IDA).Con altas dosis de aspartamo, superando el nivel de IDA, el nivel de fenilalanina en lasangre puede aumentar con la dosis administrada. Sin embargo, estas altas dosis engeneral no incrementan el nivel en la sangre más que una comida normal, con laexcepción de los individuos que padecen fenilcetonuria (homocigotos PKU).Se han llevado a cabo numerosos estudios sobre el aspartamo y sus productos dedescomposición en animales de laboratorio y en humanos. Hasta ahora, lasconclusiones son las siguientes:No hay ninguna relación entre el aspartamo y el daño a los genes o el cáncer.El aspartamo no afecta a la reproducción o al desarrollo, exceptuando efectosmarginales a una dosis muy alta, que supere en 100 veces el nivel de Ingesta DiariaAdmisible (IDA).El aspartamo no produce trastornos en el sistema nervioso.El aspartamo no afecta al comportamiento, a la cognición o al humor, exceptuandoquizás a las personas que padecen depresión.No se ha encontrado que el aspartamo ocasione dolores de cabeza.Un gran número de científicos han refutado una supuesta relación entre el aspartamoy las crisis de epilepsia.El aspartamo no causa alergias y no se ha demostrado que haga ganar peso. - 17 -
  18. 18. BENEFICIOS Sabe como el azúcar. Realza e intensifica los sabores, particularmente los de los citrus y otras frutas. Pueden reducirse las calorías en los alimentos y las bebidas mediante la sustitución de azúcar por aspartamo. Una pequeñísima cantidad de aspartamo, con una décima de caloría, produce el mismo nivel de dulzura que una cuchara de té de azúcar con 16 calorías. No provoca caries dentarias.APLICACIONESEl aspartamo se utiliza para endulzar una variedad de alimentos y bebidas y tambiéncomo edulcorante de mesa. Es usado corrientemente en prestigiosas marcas de lossiguientes alimentos y bebidas: Refrescos carbonatados Jugos Budines, rellenos y jaleas Cereales para desayuno Postres y agregados Edulcorantes de mesa (en polvo y en tabletas) Polvos para preparar refrescos Goma de mascar Conservas de frutas Aderezos untables para el pan Postres congelados Productos lácteos Dulces y mermeladas Confituras Bebidas calientes chocolatadas Multivitaminas Pastillas de menta Productos farmacéuticosINGESTA DIARIA ACEPTABLELa ingesta diaria aceptable para el aspartamo ha sido establecida en 40 mg porkilogramo de peso corporal (según JECFA, 1981 y SCF, 1984). - 18 -
  19. 19. SÍNTESIS DEL ASPARTAMOA finales de los 70´s, la compañía Toyo Soda, patentó el uso de enzimas del enlaceprotector N-ácido aspártico a β-metilfenilalanina, seguido por los procesos decristalización y purificación. Este biocatalizador (las enzimas) posee una granespecificidad mejor que las levaduras.Los materiales básicos para la producción de aspartamo son dos aminoácidos: L-fenilalanina (producida por fermentación) y el ácido L-aspártico. El proceso de ToyoSoda puede usar DL-fenilalanina (químicamente sintetizado) y el ácido aspártico.Los grupos reactivos de los aminoácidos son protegidos primero, con la excepción delgrupo que formará la unión del ester metílico. Los aminoácidos son acoplados porenzimas o químicamente y el grupo reactivo es removido, posteriormente le siguenprocesos de cristalización para la eliminación de impurezas.La ventaja de este método es que a partir de una mezcla racémica de Fenilalanina seproduce únicamente α-Aspartame (la forma ß no es deseable debido a su saborpicante). Además, las mezclas racémicas de Fenilalanina son más baratas que la L-fenilalanina pura. - 19 -
  20. 20. DIAGRAMA DE EQUIPOS PARA LA ELABORACION DE CRISTALES DEASPARTEMOPROCESO BIOQUÍMICO DE PRODUCCIÓN DEL ASPARTAMEA continuación, se explica el procedimiento de obtención de aspartame, el procesoempieza con el reactor, la L-fenilalanina de una mezcla racémica (D,L) es condensadacon una molécula de N-benciloxicarbonil-L-ácido Aspártico catalizadas por termolisinaproduciendo N-benciloxicarbonil-aspartame.El efluente del reactor es bombeado a una serie de tambores de filtro rotatorios, aquíla bacteria es filtrada fuera de la mezcla.En los depósitos de almacenamiento, la mezcla es bombeada a una torre deintercambio de iones, donde el compuesto es removido usando una resina de - 20 -
  21. 21. intercambio de ion, la molécula de benciloxicarbonil se retira del Aspartame mediantehidrógeno, obteniendo finalmente una molécula de Aspartame.La masa recuperada se cristaliza, filtra y se seca. El producto luego es enviado al áreade almacenamiento del producto de la instalación.Enzimas ProteasasEstas enzimas son utilizadas para la hidrólisis de péptidos y proteínas, pero la reacciónopuesta de condensación de aminoácidos también es catalizada por las proteasas enciertas condiciones. La síntesis de péptidos con proteasas como termolisina, subtilisinao papaína, es muy utilizada debido a su estéreo y regio selectividad.La proteasa termolisina es utilizada específicamente para la catálisis en la producciónde Aspartame ya que origina desde 83 hasta 96% de rendimiento produciendo estecomo precipitado. La ventaja de la precipitación es que el precipitado puederemoverse fácilmente del sistema vetando así la posibilidad de la hidrólisis delproducto. - 21 -
  22. 22. CONCLUSIONES y RECOMENDACIONES  Al momento de realizar un proceso de esterilización en alimentos es necesario tener en cuenta la adecuada combinación de Tiempo-Temperatura letales para eliminar microorganismos que pueden causar daño a la salud del consumidor o deteriorar el alimento, además que ayuden a conservar los nutrientes adecuados de los diversos alimentos.  Es necesario aplicar los alimentos en equipos o recipientes cerrados y someterlos a elevadas temperaturas durante suficiente tiempo, para asegurar la destrucción de todos los gérmenes y enzimas.  Cuanto más alta sea la temperatura de esterilización menor será el tiempo que se requiera.  El valor nutritivo de las conservas, debido a las condiciones de fabricación y el reducido tiempo de calor, es bastante óptimo, ya que no existe alteración de proteínas, carbohidratos ni lípidos. Los edulcorantes son sustancias naturales o artificiales que edulcoran es decir, que sirven para dotar de sabor dulce a un alimento o producto. Dentro de los edulcorantes encontramos los de alto valor calórico, como el azúcar o la miel, y los de bajo valor calórico, que se emplean como sustitutos del azúcar. En ambos tipos encontramos edulcorantes naturales y artificiales, pero la mayoría de los edulcorantes bajos en calorías son de origen artificial  El aspartamo es un edulcorante que deriva de dos aminoácidos el ácido aspártico y la fenilalanina, es un sustituto del azúcar debido a su bajo contenido calórico por ello puede reducir hasta un 99% de las calorías en la mayoría de los productos como refrescos carbonatados, jugos, budines, rellenos, jaleas, polvos para preparar refrescos, goma de mascar, postres congelados, etc. La ingesta diaria aceptable para el aspartamo ha sido establecida en 40 mg por kilogramo de peso corporal.  La síntesis del aspartamo puede darse por métodos químicos y enzimático, el enzimático emplea la enzima proteasa termolisina, la cual realiza la hidrólisis de los aminoácidos D,L fenilalanina y el ácido aspártico, formando así N- benciloxicarbonil-aspartame, que luego es separado por hidorgenólisis obteniendo así el aspartamo. - 22 -
  23. 23. GLOSARIOHidrogenólisis.- La hidrogenólisis es la separación del enlace C-X (X = O, S, N) medianteH2 para dar dos enlaces C-H y H-X.Mezcla racémica.- Es una mezcla en la cual productos de una reacción química, conactividad óptica debido a isomerismo son encontrados en proporcionesaproximadamente equivalentes. Es decir L y D estereoisómeros están presentes en un50%. Dicha mezcla es ópticamente inactiva.Isómero.- Los isómeros son compuestos que tienen la misma composición atómicapero diferente fórmula estructuralEstereoisómeros.- Un estereoisómero es un isómero que tiene la misma fórmulamolecular y la misma secuencia de átomos enlazados, con los mismos enlaces entresus átomos, pero difieren en la orientación tridimensional de sus átomos en el espacio. - 23 -
  24. 24. BIBLIOGRAFÍA  Esterilización. http://www.ucv.ve/fileadmin/user_upload/facultad_farmacia/catedraMicro/10 _M%C3%A9todos_de_esterilizaci%C3%B3n.pdf. Fecha de consulta: 5/08/2012  Métodos de esterilización de acuerdo al tipo de agente. http://www.ual.es/~jfernand/TA/Tema8/Tema8-Esterilizacion.pdf. Fecha de consulta: 5/08/2012  Clasificación de métodos de esterilización. http://www.higiene.edu.uy/cefa/2008/esterilizacionydesinfeccion.pdf. Fecha de consulta: 5/08/2012  Aspartame. http://www.greenfacts.org/es/aspartamo/index.htm. Fecha de consulta: 05/08/2012  Aspartame. http://espana.aspartame.net/pdfs/Aspartame_brochure_ES.pdf. Fecha de consulta: 6/08/2012  Intercambio iónico. http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/mgilarra/experimentacionIQII/Inter cambioionico2006.pdf. Fecha de consulta: 8/08/2012  Edulcorantes. http://www.alimentacion- sana.com.ar/informaciones/novedades/edulcorantes%20tipos.htm. Fecha de consulta: 12/08/2012  Edulcorantes. http://es.wikipedia.org/wiki/Sustitutos_del_az%C3%BAcar. Fecha de consulta: 12/08/2012  Aspartamo. http://www.mundohelado.com/materiasprimas/edulcorantes/imprimir/aspart amo-a.htm. Fecha de consulta: 12/08/2012  Síntesis de aspartamo. http://es.scribd.com/doc/47860549/Bioprocesos- importantes. Fecha de consulta: 12/08/2012 - 24 -

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