Evolución del pH durante la fermentación alcohólica de los mostos de uva: modelización e interpretación metabólica


Resumen

Este trabajo presenta un análisis e interpretación metabólica de la evolución del pH durante la fermentación alcohólica de los mostos de uva por Saccharomyces cerevisiae. La variación de la composición del medio durante la fermentación no es suficiente para explicar las variaciones de pH observadas experimentalmente. Mientras que la influencia del metabolismo del nitrógeno amoniacal en el pH está bien desarrollada en la literatura, los resultados son más inciertos en lo que respecta a la asimilación de los aminoácidos. Para discriminar entre las diferentes hipótesis, se desarrolló un modelo de cálculo del pH. El pH se calcula resolviendo un sistema de ecuaciones algebraicas no lineales compuesto por las ecuaciones de conservación de la materia, los equilibrios químicos y el principio de electroneutralidad de la solución. La constante de disociación de los ácidos orgánicos está en función del alcohol y de la temperatura. Los coeficientes de actividad media e iónica se determinan por la ley de Debye-Hückel. Una formulación original basada en la noción de invariantes de reacción ha facilitado la etapa de inicialización del sistema. El modelo se ha validado en medios sintéticos perfectamente controlados. La aplicación del modelo al caso de la fermentación en medios en los que la fuente de nitrógeno es únicamente el nitrógeno amoniacal dio resultados muy satisfactorios. El descenso del pH observado en la primera fase puede explicarse por la asimilación de la fuente de nitrógeno. Una vez agotado el sustrato de nitrógeno, el aumento del pH está directamente relacionado con la producción de alcohol. Los ácidos orgánicos producidos durante la fermentación sólo tienen una influencia muy pequeña en la evolución del pH. El uso del modelo nos permitió invalidar dos hipótesis relativas al impacto de la asimilación de aminoácidos en el pH. La hipótesis más probable es que la asimilación de las moléculas de aminoácidos cargadas positivamente conduce a la emisión de protones en el medio extracelular.

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