a partir de la fermentación de Kluyveromyces marxianus

Presentación del tema: "a partir de la fermentación de Kluyveromyces marxianus"— Transcripción de la presentación:

1 “Producción de biomasa microbiana enriquecida en leucina, lisina e isoleucina
a partir de la fermentación de Kluyveromyces marxianus en un medio de cultivo a base de lactosuero” Mario Calafat1, Nicolas Gurdo2, Diego Noseda2 e Isabel Gigli1 (1) Facultad de Agronomía UNLPAM, Santa Rosa, La Pampa, Argentina. (2) Instituto de Investigaciones Biotecnológicas, Universidad Nacional de San Martín, Buenos Aires, Argentina. Introducción. El lactosuero, residuo de la producción quesera, representa el 80% del volumen de leche que procesan las plantas lácteas industriales. Se encuentra principalmente compuesto por agua en una proporción cercana al 90-95% y presenta 2% de proteínas en solución; 0,8% de materia grasa y aproximadamente 4,5% de lactosa. Es altamente contaminante para las napas por su alta demanda bioquímica de oxígeno (DBO). En agosto de 2016, se realizó un encuentro de todos los sectores lácteos convocados por el área de vinculación tecnológica de la UNLPam, debido a inminentes clausuras/multas a PYMES por parte de la secretaría de Ecología del gobierno de La Pampa que por no tener otra alternativa, descartaban el lactosuero en caminos vecinales. Esta situación que se venía produciendo, se agravó el último año por el descenso del más de un 50 % del ingreso de divisas generado por la exportación. Como una alternativa a su uso, proponemos como objetivo del presente trabajo la producción de biomasa de levadura para alimentación animal reemplazando Saccharomyces por Kluyveromyces quien a diferencia de la primera, utiliza lactosa como fuente energética. Además, Kluyveromyces presenta un perfil de aminoácidos más apropiado para suplementación de bovinos de leche (García y col., 1993). El uso de lactosuero como fuente de carbono permitirá obtener un medio de cultivo rentable, (Furlan y col. 2009, Cori y col. 2006) y también permitirá llevar a cabo la revalorización de un subproducto residual agroindustrial evitando la disposición final del mismo y reduciendo la contaminación ambiental. Para tal fin, se evaluaron 4 medios de cultivo a base de lactosuero, se realizó el escalado del proceso en un biorreactor agitado y se determinó el perfil de aminoácidos de la biomasa obtenida (Rech y Ayub, 2007). Metodología: Para decidir la cepa a utilizar, primero se evaluó el crecimiento de las cepas de Kluyveromyces marxianus DSM y lactis mediante la construcción de curvas de crecimiento (peso seco de biomasa vs tiempo) en medios de cultivos ricos. Se utilizaron los siguientes medios: YPD (1% Extracto de levadura, 2% peptona y 2% dextrosa) e YPL (1% Extracto de levadura, 2% peptona y 2% lactosa). Se evaluó el agregado de distintos nutrientes al lactosuero: peptona, extracto de levadura, (NH4)2SO4, y K2HPO4. Dichos cultivos se realizaron en frascos Erlenmeyer, incubando los cultivos en shaker a 30°C y 150 rpm. En los diferentes ensayos se cuantificó el nivel de biomasa alcanzado. Determinación de Proteína bruta y perfil de aminoácidos totales: Se realizó por detección y cuantificación mediante Cromatografia liquida de alta performance (HPLC). El equipo empleado fue un Hewlett Packard Serie 1100. Resultados: Tabla 1. Caracterización composicional del lactosuero proveniente de una PYMES láctea pampeana. Fig.1: Análisis comparativo del crecimiento de K. marxianus y K. lactis en un medio de cultivo complejo. Fig. 2. Evaluación del crecimiento de K. marxianus con distintos medios de cultivo a base de lactosuero. Determinamos que a partir del medio de cultivo conformado por lactosuero (NH4)2SO4 (5 g/L) y K2HPO4 (1 g/L) (medio 3) se alcanza la mayor producción de biomasa, con el costo más bajo. Tabla 2: Composición de los medio de cultivo a base de lactosuero. Este medio de cultivo (Medio 3) fue utilizado para efectuar el escalado de la producción en un bioreactor BioFlow 110 NewBruswick ® de tanque agitado. Dicho escalado permitió obtener un nivel de biomasa de 60 g/L (peso húmedo) en 48 horas de fermentación batch. Tabla 3: Cantidad de Proteína total y perfil de aminoácidos totales: La biomasa obtenida posee un 45/48 % de proteínas y fundamentalmente es muy concentrada en Leucina (9,7g/100g), Lisina (9,4g/100g) e Isoleucina (3,4g/100g), aminoácidos esenciales en la alimentación animal. Concluimos que el uso de lactosuero como fuente de carbono permite obtener un medio de cultivo económico o rentable, permite revalorizar un subproducto residual agroindustrial evitando la disposición final del mismo y por ende reduciendo la contaminación ambiental. Fig.1: Análisis comparativo del crecimiento de K. marxianus y K. lactis en medios YPD e YPL. Tabla 1. Caracterización suero de leche (g/100 ml) Fuente: Elaboración propia. Fig. 2. Evaluación del crecimiento de K. marxianus con distintos medios de cultivo a base de lactosuero medios descriptos en metodología Medio Composición 1 Lactosuero 2 Lactosuero + 2% peptona + 1% Extracto de levadura 3 Lactosuero + 0,5% Peptona + 0,25% Extracto de levadura + 1 g/L K2HPO4 4 Lactosuero + 5g/L (NH4)2SO4 + 1 g/L K2HPO4 Tabla 2: Composición de los medio de cultivo a base de lactosuero. Tabla 2.Perfil de aminoácidos totales (g/100g) Fuente: Elaboración propia K. marxianus