UNA BAJA TENSIÓN DE OXÍGENO DISUELTO FAVORECE LA

XI CONGRESO NACIONAL DE BIOTECNOLOGÍA Y BIOINGENIERÍA
CONSTANTES CINÉTICAS DEL CRECIMIENTO DE ASPERGILLUS NIGER EN MEDIO
SÓLIDO CON DIFERENTES SOPORTES.
Juan Manuel González Ayala y Ernesto Favela Torres
Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Av. San Rafael Atlixco 186. Col Vicentina. C.P. 09340.
México D.F., Fax 58044712, [email protected]
UI/g s.i.
Palabras clave: Fermentación en medio sólido, soportes inertes, Aspergillus niger.
por sustrato (Ki) se da a concentraciones de fuente de
Introducción. La Fermentación en Medio Sólido (FMS)
carbono superiores a 400 g/L.
consiste en el crecimiento de microorganismos en partículas
de substrato sólido húmedas en la ausencia o casi ausencia
250
de agua libre (1). Estas condiciones favorecen el crecimiento
de hongos filamentosos y reducen la represión catabólica
200
asociada a altas concentraciones de fuente de carbono (2). En
este estudios se evaluaron tres diferentes soportes para el
150
crecimiento de Aspergillus niger y se determinaron las
constantes cinéticas en medios de cultivo con altas
100
concentraciones de sacarosa.
Metodología. Se usaron tres soportes inertes (agrolita 1.0
mm, espuma de poliuretano 0.25 mm y vermiculita 0.85
mm), a los cuales se les determinó la humedad crítica. Se
realizaron fermentaciones en reactores tubulares con
diferentes concentraciones de fuente de carbono (de 12.5 a
400 g/L) manteniendo constante la relación de concentración
de nutrientes. Se usó la cepa de A. niger C28B25, con el
medio de cultivo Pontecorvo modificado. Se determinó la
producción de CO2 en línea. La tasa específica de
crecimiento se estimó, en base a la producción de CO2,
utilizando los modelos logístico, exponencial y Gompertz.
Con los valores de µ obtenidos, se estimaron los valores de
µ max y Ks y µ max, Ks y Ki con los modelos de Monod y de
inhibición por sustrato respectivamente. La actividad
invertasa se evaluó a través del análisis de azúcares
reductores (3).
Resultados y discusión. Las humedades críticas obtenidas
fueron: 0.4315, 0.5168 y 0.6147 gH2O/gs.i para agrolita,
espuma
de
poliuretano
(PUF)
y
vermiculita
respectivamente. Estas se utilizaron como base para
determinar la humedad inicial del medio de cultivo; de tal
manera que el contenido de humedad no sea menor a la
humedad crítica del soporte. Con los tres soportes utilizados,
la producción de invertasa aumentó al incrementar la
concentración de sacarosa en el medio de cultivo;
obteniéndose la mayor producción de enzima en el medio
con agrolita con una concentración inicial de sacarosa de 400
g/L. El valor de los parámetros cinéticos (µ max, Ks y Ki)
dependió del modelo utilizado, obteniéndose valores más
altos de µ max al emplear el modelo exponencial. Los altos
valores de Ks obtenidos con los tres soportes pueden estar
relacionados con la ausencia de represión catabólica en este
tipo de procesos. Se observa que con el soporte con el que se
obtuvieron mayores valores de actividad enzimática
(agrolita) se obtuvieron los mayores valores de Ks. El uso de
los modelos logístico y Gompertz demostró que la inhibición
50
0
0
100
200
300
400
S a c a r o s a ( m g /m L )
V e r m ic u lita
A g r o lita
PUF
Fig. 1 Producción de invertasa por A. niger en FMS con diferentes
soportes inertes.
Cuadro 1. Obtención de las constantes µmax, Ks por Monod y µmax,
Ks y Ki por inhibición de substrato.
Monod
PUF
A
V
Inhibición
G
µmax
(1/h)
0.090
Ks
(mg/g)
14.308
Modelo
µmax
(1/h)
0.084
Ks
(g/L)
4.88
Ki
(g/L)
NI
L
0.145
19.05
0.134
7.67
NI
E
0.249
4.43
0.301
8.62
526
G
0.122
16.40
0.157
26.58
416
L
0.187
17.73
0.218
23.57
671
E
0.247
5.39
0.431
19.76
119
G
0.081
n.r
0.081
NR
NI
L
0.127
n.r
0.131
0.25
NI
E
0.188
n.r
0.273
NR
255
Nota: NR: no registrado. NI = sin inhibición por sustrato
Conclusiones. Los resultados obtenidos permiten demostrar
la ausencia de represión catabólica en cultivo en medio
sólido con soportes inertes y altos valores de Ki; los cuales
pueden estar relacionados con los altos valores de Ks.
Bibliografía.
1. Mitchell, David, et al. (2000). Biochemical Engineering Aspects
of Solid State Bioprocessing. adv in Bioch Eng. 68(1) 65
2. Viniegra G, Favela Ernesto. (2003). Advantages of fungal enzyme
production in solid state over liquid fermentation systems. Bioch
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3. Miller G, e al. (1960). Measurement of carboxymethylcellulase
activity. Annal Bioch. 2: 127-132