La Fermentación

Introducción

• ¿Por qué la masa del pan sube cuando se hornea? ¿Qué le da al pan su textura ligera aereada? ¿Qué limita la concentración de alcohol en la preparación de vino y cerveza?
• Los principales ingredientes en la preparación del pan son: harina, agua, levadura y sal. La levadura usa azúcares que se encuentran en la harina y los descompone en alcohol y dióxido de carbono gaseoso. Las burbujas celdas de aire en la masa con gas lo cual aumenta el volumen del pan y le da de gas que se forman quedan atrapadas en la masa y cuando se hornean llenan una textura única.
• En los experimentos que llevaremos a cabo, revisaremos el efecto de tres variables diferentes sobre la velocidad de la fermentación de la levadura. Las variables son: temperatura, concentración de azúcar y etanol. En todos los experimentos, se investigarán el rendimiento del proceso de la fermentación observando la cantidad de gas CO2 produciendo en cada experimento.

Objetivos

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

Parte A—Efecto de la temperatura en la velocidad de la fermentación

Materiales

• 1 vaso térmico para usarse como incubadora
• 1 termómetro
• Marcador
• 1 recipiente cónico de plástico pequeño para medir el azúcar (sacarosa)
• 1 recipiente cónico de plástico pequeño para medir la levadura seca
• 2 jeringas con tapa
• 1 vaso pequeño
• Vaselina y un hisopo
• Revolvedores
• Papel toalla
• Recipiente con azúcar (sacarosa)
• Recipiente con levadura seca

Pregunta de investigación

¿Cuál es la temperatura óptima para llevar a cabo la fermentación con la levadura?

La temperatura óptima para realizar este experimento es de 30-35 °C.

Preparación:

Preparación de la jeringa:

1. Saca el émbolo de la jeringa.
2.  Usa el hisopo para untar vaselina en el anillo de hule exterior del émbolo.
3. Regresa el émbolo a la jeringa y muévelo hacia adentro y afuera hasta que se deslice libremente. Para revisar si la jeringa está bien sellada, coloca la tapa en la punta cuando el émbolo está dentro de la jeringa por completo, trata de jalar el émbolo. El émbolo debe regresar al fondo de la jeringa como un resorte, si el émbolo no regresa a su posición original, aprieta la tapa de la punta y vuelve a intentarlo.

Instrucciones para llenar las jeringas con una cantidad medida de agua o solución:

1. Sostenga la jeringa de manera que el émbolo esté presionando hasta el fondo junto a la punta.
2. Sumerja la punta de la jeringa en agua o las soluciones que desea introducir a la jeringa y jale el émbolo para llenar la jeringa con la cantidad medida del líquido.
3. Empuje el émbolo hacia abajo (con la jeringa sobre el líquido y no dentro de este) y vacíe la jeringa sacando en líquido y el aire atrapado.
4. En la tercera y última vez, jale el émbolo hasta que el anillo de hule de arriba quede paralelo al volumen marcando en el lado de la jeringa.  

    Instrucciones para llevar a cabo este experimento:

1. Marca un vaso térmico y un segundo vaso con la temperatura que se te ha asignado para el experimento.
2. Vierte agua caliente al vaso térmico.
3. Mide la temperatura con medio del termómetro y ajusta la temperatura requerida, agregándole agua fría o caliente.
4. Por medio de la jeringa, pasa 20 ml de agua del vaso térmico (con la temperatura adecuada) al segundo vaso de la siguiente manera: llena la jeringa con 10 ml de agua (según las instrucciones anteriores para llenar la jeringa). Presiona el embolo de la jeringa y vacía el agua en el segundo vaso. De la misma manera, pasa otros 10 ml de agua. Revisa que el nivel de agua en el vaso sea de 20 ml.
5. Vierte un recipiente cónico pequeño lleno de azúcar en el vaso y revuelve para que se disuelva el azúcar. Asegúrate que toda la azúcar se disuelva.
6. Agrega un recipiente cónico pequeño de levadura al vaso y revuelve bien hasta que la solución quede homogénea (sin grumos visibles).
7. Llena la jeringa con 4ml de la solución que acabas de preparar (según las instrucciones anteriores para llenar la jeringa).
8. Coloca la tapa en la punta de la jeringa, introduce la jeringa en el vaso térmico con agua, asegurándote que la punta esté dirigida al fondo del vaso.
9. Revisa la temperatura del agua en el vaso térmico (la incubadora) cada varios minutos con un termómetro. Para mantener la temperatura de la incubadora constante, revísala a ver si es necesario agregar pequeñas cantidades de agua y revuelve.
10. Durante 30 minutos, a intervalos de 5 minutos, observa el volumen de la jeringa y registra tus observaciones en la Tabla .
11. Calcula el volumen promedio del gas CO2 y regístralo en tu tabla 1.

Tabla No. 1: Resultados del grupo, volumen de la jeringa en función del tiempo a temperatura °C.

Nota: La primera línea de la tabla se refiere al volumen de la solución. Para calcular el volumen del gas CO2, resta 4ml de cada una de tus observaciones en cada temperatura. Así, el volumen de CO2 calculando en la primera línea dirá (4-4=0).

Volumen total de la jeringa (ml)	Temperatura del vaso térmico  30 °C
Tiempo (minutos)	Jeringa 1	Jeringa 2	Promedio
0	4	4	4
5	6	5	5.5
10	10	10	10
15	15	14	14.5
20	15	15	15

Preguntas de discusión:	Respuestas:
A. ¿Qué provee alimento para la levadura que pones en la jeringa?	Provee sacarosa.
B. ¿Qué se forma como resultado del metabolismo de la levadura?	Forma como resultado la fermentación.
C. ¿Cómo se llama el proceso descrito en la pregunta B, anaeróbico o aeróbico?	Fermentación, anaeróbico.
D. ¿Cómo cambia el volumen de la jeringa durante el experimento? Explica por qué	En el experimento, pudimos ver que entre más baja es la temperatura, el volumen de la jeringa cambia con más velocidad (más rápida).

A. Dibuja una gráfica que muestre los cambios en el volumen del gas recolectado en función de la temperatura.
B. Describe cómo el volumen del gas recolectado cambia en función de la temperatura.
C. ¿Qué podemos aprender sobre el volumen de CO2 que se recolecta después de 20 mins y a la velocidad de la recolección de la fermentación.
D. ¿Qué le sucedió a la velocidad de la reacción cuando se cambió la temperatura?	Las velocidades de la reacción cambia por la temperatura, entre más alta es la temperatura es más lenta la velocidad de la fermentación.
E. Basándote en la información, ¿cuál es la temperatura óptima para llevar fermentación con levadura?	La temperatura óptima que obtuvimos en este experimento fue de 30°C.
F. Basándote en la información de la clase, ¿cuál es la temperatura óptima para llevar a cabo la fermentación?	Para llevar a cabo una fermentación la temperatura óptima debería ser un rango de 30-35°C.
G. Cambios en la temperatura influencia la actividad de las enzimas responsables de mejorar el proceso de la fermentación. Trata de hacer una hipótesis por qué el proceso de la fermentación se hace más lento; a. Temperatura más bajas de la óptima b. Temperatura más alta de las optimas	a. La temperatura más bajas de las óptimas que son del rango de 30-35°C, las enzimas responsables puedan que actúen con dificultad y no logren una buena fermentación. b. La temperatura más altas de las óptimas del rango, debilitan las enzimas causando un fallo en la fermentación.

PARTE B—Efecto de la concentración de azúcar en la velocidad de la fermentación.

Pregunta de investigación

¿Cuál es la concentración óptima para llevar a cabo la fermentación con la levadura?

La concentración óptima de para llevar a cabo la fermentación con la levadura es de 0.1/ml.

   Materiales

• 1 vaso térmico para usarse como
• incubadora
• 1 termómetro
• Marcador
• 1 vaso pequeño
• 1 vaso graduado
• 2 jeringas con tapa
• 1 recipiente cónico de plástico pequeño
• para medir el azúcar (sacarosa)
• 1 recipiente cónico de plástico pequeño
• para medir la levadura seca
• Vaselina y un hisopo
• Revolvedores
• Recipiente con azúcar (sacarosa)
• Recipiente con levadura seca
• Papel toalla 

Preparación

A.               Prepara una solución de azúcar de 0.1g/1ml como siguiente:

*la temperatura óptima de la parte A fue _____°C

1. Escribe ¨Solución de azúcar 0,1g/ml¨ en
2. el vaso precipitado graduado.
3. Vierte agua caliente en un vaso térmico.
4. Mide la temperatura y ajústala por medio de agua fría o caliente y revuelve a
5. la temperatura óptima como se determinó en la parte A del experimento.
6. Vierte 100 ml de agua del vaso térmico al
7. vaso graduado.
8. Agrega 7 recipientes cónicos de plástico
9. pequeños llenos de azúcar (10g) al vaso y revuelve bien hasta que el azúcar se
10. disuelva por completo.

Preparación de la jeringa:

Repite las instrucciones de la Parte A del experimento.

Tabla No. 3: Instrucciones de disolución de la solución de azúcar usando la solución de azúcar concentrada (0,1 g/ml)

Nota: el primer experimento servirá como referencia o control.

Concentración	Volumen de azúcar solución (ml)	Volumen de agua (ml)	Concentración final de la solución de azúcar (g/ml)
a	0	20	0
b	4	16	0.02
c	8	12	0.04
d	10	10	0.05
e	20	0	0.1

Instrucciones para llevar a cabo el experimento:

1. Revisa que tu vaso térmico está a la temperatura óptima. Si no, vuelve a ajustarlo.
2. Señala uno de los vasos con la concentración de azúcar que se te pidió xaminar.
3. Usando una jeringa, pasa el volumen apropiado de la solución concentrada de azúcar al vaso de precipitados.
4. Usando una jeringa, pasa el volumen apropiado de agua del vaso térmico (incubadora) al vaso de precipitados. Revuelve bien y revisa que tengas 20 ml de solución en el vaso de precipitados.
5. Agrega un recipiente cónico pequeño de levadura al vaso y revuelve bien.
6. Llena la jeringa con 4 ml de la solución que acabas de preparar.
7. Coloca la tapa en la punta de la jeringa, y pon la jeringa en el vaso térmico (incubadora) con agua con la punta hacia el fondo del vaso.
8. Revisa la temperatura del agua en la incubadora cada varios minutos con un termómetro. Si fuera necesario, agrega agua caliente y revuelve cuidadosamente el agua, para mantener la temperatura constante.
9. Durante 30 minutos, a intervalo de 5 minutos, observa el volumen total de la jeringa, y registra tus resultados en la siguiente tabla (no.4)
10. Calcula el volumen promedio de la jeringa y regístralo en la Tabla No. 4

Tabla No. 4: Volumen del CO2 gaseoso en función de la concentración de azúcar a una temperatura óptima.

Nota: Para calcular el volumen de CO2 gaseoso producido, resta de tus observaciones el volumen de la solución en la jeringa. De esta manera, la lectura de la primera línea mostrará un volumen cero.

	Concentración de azúcar 0.1 a 30 °C
Tiempo (minutos)	Jeringa 1	Jeringa 2	Promedio
0	4	4	4
5	5	5	5.0
10	6.5	6.5	6.5
15	7	7	7.0
20	9.5	9	9.25

Preguntas de discusión:	Respuestas:
A. Dibuja una gráfica que muestre los cambios en el volumen del gas recolectado en función de la concentración de azúcar.
B. Describe tus observaciones ¿cómo cambia el volumen del gas recolectado cambia en función de la concentración de azúcar .	En una mayor concentración de azúcar, la velocidad de fermentación disminuye.
C. ¿Cómo cambia la velocidad de la fermentación con levadura cuando cambia la concentración de azúcar?	Las concentraciones altas de azúcar se da una disminución en la velocidad de la fermentación y a concentraciones bajas se necesita mayor volumen para la fermentación. La concentración de azúcar debe ser considerada ya que esta afecta la velocidad de la fermentación.
D. Trata de hacer una hipótesis de por qué el proceso se hace más lento con concentraciones de azúcares bajas (y con concentraciones excepcionalmente altas?	Las concentraciones de azúcar puede que influyan mucho en la velocidad de la fermentación.
E. Trata de hacer una hipótesis de porqué el proceso se hace más lento con concentraciones más altas de azúcar.	Las concentraciones altas de azúcar puede que el tiempo de fermentación sea mayor.
F. Basándote en tus observaciones, ¿cuál es la concentración óptima para llevar a cabo la fermentación con levadura?	La concentración óptima de azúcar para la fermentación con levadura es de 0,1 g/ml.

Conclusiones

La fermentación es una transformación que sufren un gran número de sustancias orgánicas en determinadas circunstancias. Este proceso lo realiza la levadura y ha sido utilizado para la producción de alimentos y bebidas durante miles de años, desde los 6000 a.C. en Sumaria y Babilonia utilizaba la levadura para producir cerveza y en Egipto lo usaban para la fermentación de masa.

En este experimento se pudo observar que para la fermentación de la levadura tienen un rango de temperatura la cual o menor o mayor pueden ser afectadas. Y en la fermentación con la concentraciones pudimos observar que entre mayor es la concentración de azúcar la fermentación es mayor.

Anexos