Mariela Rizo1, Nemecio González2, Luís Ramos1, Daynel Basulto3

Presentación del tema: "Mariela Rizo1, Nemecio González2, Luís Ramos1, Daynel Basulto3"— Transcripción de la presentación:

1 Mariela Rizo1, Nemecio González2, Luís Ramos1, Daynel Basulto3
Diseño del proceso fermentativo para la obtención de biomasa del Bacillus licheniformis, cepa C-232, para su utilización como probiótico aplicado en el cultivo del camarón Mariela Rizo1, Nemecio González2, Luís Ramos1, Daynel Basulto3 1Universidad de Camagüey, Facultad de Química, Dpto. Ing. Química; 2Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología, Camagüey, Grupo de Desarrollo Tecnológico; 3 Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología, Camagüey, Subdirección de Producción. Resumen Los probióticos se perfilan actualmente como una alternativa real al uso de antibióticos en la camaronicultura, la que a nivel internacional involucra un uso indiscriminado de químicos y antibióticos para prevenir la mortalidad de larvas y juveniles. El presente trabajo se realizó en el Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología de Camagüey y tuvo como objetivo diseñar un proceso fermentativo técnica y económicamente eficiente de obtención de biomasa de B. licheniformis, cepa C-232 para su utilización como probiótico aplicado en el cultivo del camarón a partir de la modelación matemática. Se diseñó un medio de cultivo para la producción del microorganismo B. licheniformis, cepa C-232 constituido por 40 g/L de extracto de levadura y 75 g/L de sacarosa con el que se obtienen entre g/L de biomasa seca. Se estableció el modelo cinético fenomenológico de la fermentación sumergida de B. licheniformis, cepa C-232 en un biorreactor discontinuo tipo tanque agitado con un volumen efectivo de 3 L y se determinaron las constantes del modelo. Se seleccionó un proceso de operación discontinuo y se determinaron sus parámetros de operación que hacen que la propuesta tecnológica sea técnica y económicamente factible para la producción de un probiótico de uso en la camaronicultura cubana. Materiales y métodos la inclusión de otro término para la limitación por el sustrato complejo extracto de levadura. Se confeccionó un banco de células primario que garantizara la pureza y viabilidad de los cultivos de la cepa C-232. Se estudiaron las fuentes de carbono y nitrógeno adecuadas, la conveniencia de la adición de sales al medio y la posibilidad de lograr mayores velocidades de crecimiento mediante la suplementación con aminoácidos y vitaminas con el objetivo de proponer los sustratos que formarán parte del medio de cultivo para la obtención de biomasa de Bacillus licheniformis mediante fermentación sumergida. La velocidad de crecimiento específica: 𝜇= 𝜇 𝑚𝑎𝑥 𝑆 1 𝐾 𝑠 + 𝑆 𝑆 𝐾 𝑖 . 𝑆 2 𝐾 𝑛 + 𝑆 2 La velocidad de producción de biomasa viene dada por: 𝑟𝑋=𝜇𝑋 La velocidad de consumo de sacarosa: 𝑟𝑆 1= − 𝑟𝑋 𝑌 𝑋 𝑆 𝑚 𝑠 𝑋+ 𝑟𝑃 𝑌 𝑃 𝑆 1 La velocidad de consumo de extracto de levadura: 𝑟𝑆 2= − 𝑟𝑋 𝑌 𝑋 𝑆 𝑟𝑃 𝑌 𝑃 2 Se estudió y optimizó la relación extracto de levadura-sacarosa, así como la inhibición por sustrato. La formación del producto sigue una cinética asociada al crecimiento: 𝑟𝑃=𝛼.𝑟𝑋+𝛽.𝑋 Se realizaron fermentaciones a escala de 3 L con el objetivo de modelar el cultivo discontinuo de Bacillus licheniformis en un reactor tipo tanque agitado. Tabla 1. Parámetros del modelo cinético Se utilizó un modelo modificado de Andrew y Noack para representar la cinética de crecimiento de la cepa bajo los efectos de una inhibición por sustrato. Este modelo fue desarrollado a partir de un término representativo de la inhibición por el sustrato sacarosa y 𝝁 𝒎𝒂𝒙 𝑲 𝒔 𝑲 𝒏 𝑲 𝒊 𝜶 𝒎 𝒔 𝒀 𝑿 𝑺 𝟏 𝒀 𝑷 𝑺 𝟏 𝒀 𝑿 𝑺 𝟐 𝒀 𝑷 𝑺 𝟐 (h-1) (g l-1) (g g-1 h-1) (g g-1) 1.92 89.25 1.72 393.7 0.7 0.025 1.28 0.16 2 4 Análisis de los resultados La suplementación con sales, aminoácidos y vitaminas no aportó resultados sobresalientes de lo que resulta que lo aportado por el extracto de levadura resulta suficiente para el crecimiento microbiano. Fig 1. Valores experimentales (puntos) y modelo ajustado (líneas) del cultivo discontinuo de B. licheniformis en el medio propuesto. Perfiles de las concentraciones de peso seco (▲), producto (), extracto de levadura (■) y sacarosa () y los valores predichos por el modelo (líneas): PS (-.-), Producto (), extracto de levadura (---) y sacarosa () Se diseña un medio conformado por dos sustratos únicos: sacarosa y extracto de levadura que se optimizan las concentraciones de ambos sustratos en base a lograr una máxima velocidad de crecimiento, una densidad óptima máxima y un costo mínimo del medio obteniéndose valores de 75 g/L de sacarosa y 40 de extracto de levadura. Como tecnología a utilizar para el proceso de fermentación sumergida en 3L para la obtención de biomasa de Bacillus licheniformis se empleará un sistema discontinuo en un biorreactor tipo tanque agitado con unas condiciones de operación de 37 ºC, una agitación de 500 rpm, una aeración de 1 vvm (1 L/min), un pH ajustado a 6,2-6,3 y una presión de 0,5 bar. El medio de fermentación estará en composición de 40 g/L de extracto de levadura y 75 g/L de sacarosa. Se añadirá 1 mL de antiespumante por litro de medio de cultivo. Conclusiones Se diseñó un medio de cultivo para la producción de un probiótico en el que se obtienen crecimientos favorables. Se establecieron los parámetros cinéticos y el modelo que describe la fermentación sumergida de Bacillus licheniformis en un biorreactor discontinuo tipo tanque agitado con un volumen efectivo de 3 L. Se establecieron los parámetros de operación y las condiciones de fermentación.