Upstream: Aislamiento de Cepas
- Jimenez Pasillas Mayte De los Angeles
- Magaña Gonzáles Evelyn América
- Parra Pérez Arani Elisa
- Pérez Martínez Gloria Alejandra
- Vega Vega Paulina
¿Qué es el Upstream?
- Procesos previos a la fermentación para asegurar el crecimiento masivo de microorganismos.
Importancia del Aislamiento
Colecciones de cultivos (ATCC)
Centros globales que proveen cepas identificadas, preservadas y certificadas para uso comercial.
El éxito industrial depende de seleccionar la cepa con el mayor rendimiento específico.
Características de la Cepa Saccharomyces cerevisiae
S. cerevisiae (Cepa ejemplo: ATCC 204508).
Taxonomía
- Reino Fungi, Filo Ascomycota. Es una levadura unicelular.
Fisiología (parámetros de selección)
- Metabolismo: Fermentación alcohólica (conversión de azúcares en etanol).
- Temperatura: 25°C - 30°C.
- pH: 4.5 - 6.5.
- Resiliencia: Capacidad de crecer en condiciones anaerobias para la producción de metabolitos.
Genética
- Presencia de genes PDC (piruvato descarboxilasa) y ADH (alcohol deshidrogenasa) para la síntesis de etanol.
www.tupáginaweb.com
Diagrama de flujo
Proceso Upstream para Saccharomyces cerevisiae
Inicio
1. Preparación de insumos y medio de cultivo.
Selección del sustrato: Se utiliza melaza de caña o jarabes de glucosa enriquecidos con nitrógeno (amoniaco o urea) y fósforo.
Esterilización: El medio se somete a procesos de SIP (Sterilization in Place) en el biorreactor o mediante HTST (Alta Temperatura, Corto Tiempo) de forma continua.
2. Estrategia de Inóculo
Banco de células: comienza con una cepa pura criopreservada.
Escalamiento secuencial: se realiza una propagación en etapas de volumen creciente (usualmente una expansión de 10x por paso), desde matraces en el laboratorio hasta tanques de 50, 400 y miles de litros.
3. Fermentación principal
Biorreactor a gran escala: La producción masiva ocurre en tanques que pueden superar los 100 m 3 como columnas de burbujas o tanques agitados.
Control del Bioproceso: Se mantienen estrictamente la temperatura (30-34°C), el pH (3.5-5.0) y la aireación para optimizar el crecimiento.
Estrategia Fed-Batch: Se alimenta el azúcar de forma incremental para evitar el Efecto Crabtree, impidiendo que la levadura produzca alcohol prematuramente y permitiendo que se enfoque en generar biomasa.
4. Acondicionamiento celular
Inducción de Quiescencia: Al final de la fermentación, se reduce la alimentación y se ajusta la temperatura para inducir un estado de quiescencia (G0).
Robustez de la Cepa: Este paso acumula trehalosa y engrosa las paredes celulares, preparando a la biomasa para sobrevivir al estrés del procesamiento posterior.
5. Cosecha y transferencia
Fin del Upstream: Una vez alcanzada la densidad celular deseada, la levadura está lista para ser separada (centrifugación) o utilizada directamente en el proceso de fermentación industrial.
Referencias
- Attfield, P. V. (2023). Crucial aspects of metabolism and cell biology relating to industrial production and processing of Saccharomyces biomass [Aspectos cruciales del metabolismo y la biología celular relacionados con la producción industrial y el procesamiento de biomasa de Saccharomyces]. Critical Reviews in Biotechnology, 43(6), 920–937. https://doi.org/10.1080/07388551.2022.2072268
- Guajardo, N., & Schrebler, R. A. (2024). Upstream and downstream bioprocessing in enzyme technology [Bioprocesamiento upstream y downstream en tecnología enzimática]. Pharmaceutics, 16(1), 38. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics16010038
- Shi, S., Chen, Y., & Nielsen, J. (2025). Metabolic engineering of yeast [Ingeniería metabólica de la levadura]. Annual Review of Biophysics, 54, 101–120. https://doi.org/10.1146/annurev-biophys-070924-103134
Upstream: Aislamiento de Cepas
PAULINA VEGA VEGA
Created on April 29, 2026
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Transcript
Upstream: Aislamiento de Cepas
¿Qué es el Upstream?
Importancia del Aislamiento
Colecciones de cultivos (ATCC)
Centros globales que proveen cepas identificadas, preservadas y certificadas para uso comercial.
El éxito industrial depende de seleccionar la cepa con el mayor rendimiento específico.
Características de la Cepa Saccharomyces cerevisiae
S. cerevisiae (Cepa ejemplo: ATCC 204508).
Taxonomía
Fisiología (parámetros de selección)
Genética
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Diagrama de flujo
Proceso Upstream para Saccharomyces cerevisiae
Inicio
1. Preparación de insumos y medio de cultivo.
Selección del sustrato: Se utiliza melaza de caña o jarabes de glucosa enriquecidos con nitrógeno (amoniaco o urea) y fósforo.
Esterilización: El medio se somete a procesos de SIP (Sterilization in Place) en el biorreactor o mediante HTST (Alta Temperatura, Corto Tiempo) de forma continua.
2. Estrategia de Inóculo
Banco de células: comienza con una cepa pura criopreservada.
Escalamiento secuencial: se realiza una propagación en etapas de volumen creciente (usualmente una expansión de 10x por paso), desde matraces en el laboratorio hasta tanques de 50, 400 y miles de litros.
3. Fermentación principal
Biorreactor a gran escala: La producción masiva ocurre en tanques que pueden superar los 100 m 3 como columnas de burbujas o tanques agitados.
Control del Bioproceso: Se mantienen estrictamente la temperatura (30-34°C), el pH (3.5-5.0) y la aireación para optimizar el crecimiento.
Estrategia Fed-Batch: Se alimenta el azúcar de forma incremental para evitar el Efecto Crabtree, impidiendo que la levadura produzca alcohol prematuramente y permitiendo que se enfoque en generar biomasa.
4. Acondicionamiento celular
Inducción de Quiescencia: Al final de la fermentación, se reduce la alimentación y se ajusta la temperatura para inducir un estado de quiescencia (G0).
Robustez de la Cepa: Este paso acumula trehalosa y engrosa las paredes celulares, preparando a la biomasa para sobrevivir al estrés del procesamiento posterior.
5. Cosecha y transferencia
Fin del Upstream: Una vez alcanzada la densidad celular deseada, la levadura está lista para ser separada (centrifugación) o utilizada directamente en el proceso de fermentación industrial.
Referencias