CULTIVO CONTINUO

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Laboratorio de Bioprocesos Ing.Agroindustrial - UNS CULTIVO CELULAR CONTINUO AIREADO I.- RESUMEN Se desarrollo el Cultivo Celular Continuo Aireado de la L Kluyveromyces marxianus ATCC-16045 , la cual se inicio desde la resiembra del medio d usando Extracto de Levadura 10 gr, Extracto de malta20 gr, Peptona cepa utilizada estaba refrigerada. Se uso como sustrato limitante la sacarosa, siendo la concentració esperada de 3g/l el pH es de 5.98. Se empezó con la preparación de activación sacarosa 20 g/l, extracto de levadura 5 g/l y la soluci 2 HPO4= 5g/l (NH 4 ) 2 SO 4 =5g/l ; MgSO 4 .7H 2 O= 0.5 ;g/l )y HCl =0.57 g/l se llevo al shaker para la fermentación obtener el cultivo por lote. Del cual se obtuvo la gr crecimiento microbiano, curva de calibrado de biomasa y azucares r por medio del método de DNS. La grafica de la cinética de crecimi poder observar en que momento lalevadura alcanzo los 2/3de su crecimiento exponencial, para este fin se prepararon dos medios de fermentació control para el incremento de la biomasa y el otro para la exper Luego se prosiguió con la puesta en marcha del Quimiostato, el cua montaje e instalación de este sistema y su respectiva esterilizaci inoculación del medio liquido del Quimiostato y se control alcanzara los 2/3 de crecimiento logarítmico el cual fue al cabo d igual al obtenido en el cultivo celular por lote. Paralelo a esto alimentación para los estados estaciones a volumen ya calculado. De aquí en adelante se prosiguió con el muestreo y análisis de X y estados estacionarios, siendo estos tomados según lostiempos calculados 43h (F=0,8ml/min), 29h (F=1,2ml/min), 19h (F=1,80ml/min) ,14h(F=2,5ml/min), 12h(F=3,0ml/min) para cada estado. Con estos datos se obtuvo la cu cultivo continuo con cinco estados estacionarios. Paralelo cuarto y quinto estado estacionario se prepararon los medi limitación de nitrógeno reduciéndolo a la mitad (( NH 4 ) 2 SO 2 =1g/l) y perturbación del estado estacionario por aumento de la concentración de sacarosa(15 calculados. 1

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CULTIVO CELULAR CONTINUO AIREADO

I.- RESUMEN Se desarrollo el Cultivo Celular Continuo Aireado de la Levadura Kluyveromyces marxianus ATCC-16045, la cual se inicio desde la resiembra del medio de mantencin usando Extracto de Levadura 10 gr, Extracto de malta20 gr, Peptona 20 gr, Agar 20 gr la cepa utilizada estaba refrigerada. Se uso como sustrato limitante la sacarosa, siendo la concentracin celular mxima final esperada de 3g/l el pH es de 5.98. Se empez con la preparacin de los medios de activacin sacarosa 20 g/l, extracto de levadura 5 g/l y la solucin de sales (K2HPO4 = 5g/l (NH4)2SO4 =5 g/l ; MgSO4.7H2O= 0.5 ;g/l )y HCl =0.57 g/l se llevo al shaker para la fermentacin obtener el cultivo por lote. Del cual se obtuvo la grafica de la cintica de crecimiento microbiano, curva de calibrado de biomasa y azucares reductores (sacarosa) por medio del mtodo de DNS. La grafica de la cintica de crecimiento nos sirvi para poder observar en que momento la levadura alcanzo los 2/3 de su crecimiento exponencial, para este fin se prepararon dos medios de fermentacin uno que sirvi como control para el incremento de la biomasa y el otro para la experiencia en el Quimiostato. Luego se prosigui con la puesta en marcha del Quimiostato, el cual se inicio con el montaje e instalacin de este sistema y su respectiva esterilizacin, luego se prosigui ala inoculacin del medio liquido del Quimiostato y se controlo el lote hasta que este alcanzara los 2/3 de crecimiento logartmico el cual fue al cabo de 3 horas, dato que se igual al obtenido en el cultivo celular por lote. Paralelo a esto se prepararon los medios de alimentacin para los estados estaciones a volumen ya calculado. De aqu en adelante se prosigui con el muestreo y anlisis de X y S para los cinco estados estacionarios, siendo estos tomados segn los tiempos calculados 43h (F=0,8ml/min), 29h (F=1,2ml/min), 19h (F=1,80ml/min) ,14h(F=2,5ml/min), 12h(F=3,0ml/min) para cada estado. Con estos datos se obtuvo la curva caracterstica del cultivo continuo con cinco estados estacionarios. Paralelo a la toma de muestras del cuarto y quinto estado estacionario se prepararon los medios de fermentacin bajo limitacin de nitrgeno reducindolo a la mitad (( NH4)2SO2 =1g/l) y perturbacin del estado estacionario por aumento de la concentracin de sacarosa(15 g/l) en volmenes ya calculados.

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La toma de la muestra bajo limitacin de nitrgeno con un flujo de 2.5ml/min. Nos sirvi para comprar este punto con el obtenido en la curva caracterstica de la grafica de los e. e. siendo el resultado que el hecho de limitar al microorganismo de la fuente de nitrgeno no afecta considerablemente su crecimiento. La perturbacin nos indica que a niveles altos de la fuente de carbono el microorganismo mantiene un equilibrio en su crecimiento. Se preparo el medio para el mtodo de lavado en volumen necesario dado por la velocidad de dilucin y el flujo requerido (F=12ml/min ) estos datos son un tiempo de 4 h. El mtodo de lavado nos permiti determinar la velocidad especfica de crecimiento mximo, Finalmente se prosigui con el desmontaje y lavado cuidadoso continuo montado en el laboratorio de Bioprocesos. del sistema

II.- INTRODUCCIN La vasta mayora de las levaduras son mesfilas, con una temperatura mxima de crecimiento entre 24 y 48C. Solo unas pocas (2%) son psicrfilas con una temperatura mxima de crecimiento por debajo de 24C, pero mayor es el nmero de las levaduras que tienen la temperatura ptima de crecimiento por debajo de 20C. No hay levaduras que puedan crecer a 50C y solamente unas pocas pueden desarrollar cerca de 0C, entre las que se encuentran Yarrowia lipolytica, Debaryomyces hansenii y Pichia membranaefaciens. Por otra parte, Kluyveromyces marxianus crece a 48C. En general, la presencia de etanol o bicarbonato aumenta la temperatura mnima de crecimiento (Dak & Beuchat 1996). La mayora de las levaduras que causan deterioro de alimentos crece a una actividad de agua mnima de 0,90-0,95. Sin embargo Zygosaccharomyces rouxii puede crecer sobre substratos azucarados a una actividad de agua igual a 0,62, pero son pocas las levaduras que desarrollan en presencia de altas concentraciones de azcar o sal. En general las levaduras toleran mejor altas concentraciones de azcar que de sal.(Dak & Beuchat 1996). La mayora de las levaduras toleran un rango de pH entre 3 y 10, pero prefieren un medio

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ligeramente cido con un pH de 4,5 a 6,5. las clulas son inactivadas a presiones entre 7 y 20 MPa, a 25-35C (Dak & Beuchat 1996). Las levaduras son organismos aerobios y aunque unas especies son fermentadoras otras no lo son, como por ejemplo los gneros Cryptococcus y Rhodotorula. Saccharomyces y unos pocos gneros ms, son fermentadores enrgicos de los azcares pero pronto detienen su crecimiento y multiplicacin por falta de oxgeno. Solo unos pocos glcidos, principalmente hexosas y oligosacridos, pueden ser fermentados por las levaduras, pero el rango de compuestos que pueden asimilar es mucho ms amplio incluyendo adems, pentosas, alcoholes, cidos orgnicos, aminocidos y glicsidos. La utilizacin de nitratos est confinada a ciertas especies de levaduras, mientras que las fuentes comunes de nitrgeno son amonio, urea y aminocidos. Muchas especies sintetizan todas las vitaminas necesarias pero otras requieren biotina y otros compuestos. Los aceites esenciales de ajedrea, ajo, canela, cebolla, clavo de olor, organo, pimienta de Jamaica y tomillo son inhibidores de varios gneros de levaduras. El aceite esencial de ajo inhibe a una concentracin de 25 mg/L y los de cebolla, organo y tomillo a 100 mg/L. La cafena presente en cacao, caf, nuez de cola, yerba mate y t, inhibe el crecimiento de las levaduras. Sin embargo, las levaduras casi no son afectadas por 20 mg de taninos/mL (Davidson 1997). El agua desionizada con 0,188 mg ozono/L causa la reduccin instantnea en 5 unidades logartmicas del nmero de clulas vivas por mL, de la levadura Z. bailii (Restaino et al. 1995)

III.- OBJETIVOS:

3.1

Objetivos generales:

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16045 3.2

Disear y realizar una experiencia de cultivo celular continuo en

quimiostato empleando una cepa de Kluyveromyces marxianus ATCC-

Objetivos especficos: Disear medio de cultivo. Activar clulas y desarrollar el inculo. Obtener la curva caracterstica del cultivo continuo considerando al menos cinco estados estacionarios. Obtener y caracterizar un estado estacionario bajo limitacin por nitrgeno. Perturbar un estado estacionario mediante aumento de la concentracin del nutriente limitante en la alimentacin y su seguimiento hasta el nuevo estado estacionario. Determinar la velocidad especfica mxima de crecimiento mediante operacin de lavado.

IV.- FUNDAMENTO TERICO 4.1 Las levaduras : Son los microorganismos ms antiguamente conocidos, mejor estudiados y generalmente mejor aceptados por los consumidores. Las levaduras son raramente txicas o patognicas y pueden ser utilizadas en la alimentacin humana. A pesar de que su contenido de protenas no excede el 60%, su concentracin de aminocidos esenciales tales como la lisina, el triptofano y la treonina es satisfactoria, aunque tiene un bajo contenido de metionina y cisteina. Las levaduras son muy ricas en vitaminas (grupo B) y su contenido en cidos nucleicos es bajo ya que est en el rango de 4 a 10%.

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En cuanto a su tamao las levaduras son ms grandes que las bacterias, lo que facilita la separacin. CUADRO DE CLASIFICACION Especies mas frecuentes Gnero Saccharomyces cerevisiae Saccharomyce unisporus LEVADURAS Candida kefir Kluyveromyces marxianus var. marxianus. Caractersticas Levaduras no fermentadoras de la lactosa, que producen alcohol y CO2 a partir de glucosa. Levaduras fermentadoras de la lactosa. Responsables de formacin de CO2 y contribuyendo al caracterstico sabor y aroma. Fuente : SCHENEIDER, A; MERKLE, R.; CARVALHO, M.; JONAS, R.; BURLAN, S. Oxygen tranfer on b galactosidase production by Kluyveromyces marxianus using Sugar Cane molasses as Carbon Source. Biotechnol. Letters. 23 (7):547-550. 2001 4.1.1 Levaduras (Kluyveromyces marxianus ATCC-16045) Estas levaduras pertenecen a la divisin Ascomycotina. Las levaduras de este gnero se reproducen por gemacin multilateral, es una de las levaduras que ms abunda en los productos lcteos, son los microorganismos ms antiguamente conocidos, mejor estudiados y generalmente mejor aceptados por los consumidores. Las levaduras son raramente txicas o patognicas y pueden ser utilizadas en la alimentacin humana. A pesar de que su contenido de protenas no excede el 60%, su concentracin de aminocidos esenciales tales como la lisina, el triptofano y la treonina es satisfactoria, aunque tiene un bajo contenido de metionina y cisteina. Las levaduras son muy ricas en vitaminas (grupo B) y su contenido en cidos nucleicos es bajo ya que est en el rango de 4 a 10%. En cuanto a su tamao las levaduras son ms grandes que las bacterias, lo que facilita la separacin. Las levaduras son hongos unicelulares, con una morfologa caracterstica esfrica u ovalada.

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Figura 4.1.A : clulas de levadura Kluyveromyces marxianus s de agar placas petri usado para la inoculacin de glucosa media

Figura 4.1.B: clulas de lavadura Kluyveromyces marxianus en medio de glucosa media bajo condiciones aerobicas - shaker Fuente : KINETIC ANALYSIS OF KLUYVEROMYCES MARXIANUS YEAST STRAIN Erika Guimares Madeira Reeves B.S., Louisiana State University, 2001 May 2004 Las levaduras se hallan ampliamente distribuidas en la naturaleza y se encuentran frecuentemente en forma de polvillo blanco que cubre los frutos y las hojas.

4.1.2 Composicin tpica de las levaduras

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Algunos de estos usos estn basados en la composicin de las levaduras. Los componentes principales de la biomasa de levadura estn presentados en la siguiente tabla: Componentes % Componentes Protenas 45,0-55,0 Calcio Hidratos de carbono 25,0-35,0 Fsforo grasas 2,0-5,0 Potasio Cenizas 6,0-8,0 Magnesio Hierro 9,3-35,0 mg/% Cobre Molibdeno 1,3-12,3 mg/% Cinc Fuente: Departamento de Investigacin Agosto 2005 % 0,6-1,3 1,4-1,7 1,2-1,9 0,1-0,2 2,0-13,4 mg/% 3,3-16,3 mg/%

Alrededor del 70% del nitrgeno total de las levaduras esta en forma de protenas, el 8 10% como purina y el 4% como pirimidina. El resto esta en forma de aminocidos y nucletidos. Por ejemplo, analizando el extracto de la levadura Saccharomyces cerevisiae, que se usa en la industria alimentaria, se puede observar el alto contenido de aminocidos esenciales. Esta caracterstica de la levadura S. cerevisiae se utiliza para la produccin del complemento dietario.

Aminocidos Lisina Histidina Arginina Leucina

% 8.2 4.0 5.0 7.9

Aminocidos Valina Isoleusina tirosina

% 5.5 5.5 5.0

Fuente: Departamento de Investigacin Agosto 2005 4.1.3 Importancia de la levadura Kluyveromyces marxianus: a) Obtencin de la inulinasa , se sabe que la inulinasa es una enzima que es utilizada para la hidrolisis de la inulina en una nica etapa, obtenindose productos con 95% de frutosa esta puede ser obtenida de plantas o atravs de microrganismos como bactrias, hongos o levaduras. Las levaduras Kluyveromyces marxianus ATCC 16045 e NRRL Y-7571 es de gran interes industrial debido las caractersticas fisiolgicas de accecibidad. 7

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b) Obtencin de la lactasa o b-galactosidasa es una enzima exclusivamente intracelular en Kluyveromyces marxianus ATCC 8554, es una enzima que ha despertado gran inters biotecnolgico por razones bsicamente nutricionales e industriales. La enzima causa la hidrlisis del enlace b-1,4 de la lactosa hasta sus monmeros glucosa y galactosa, originando un producto con mayor poder edulcorante. Los jarabes obtenidos de esta hidrlisis sirven como sustituto del jarabe de maz o sacarosa en las industrias de heladeras, reposteras y panaderas; adems su adicin a productos lcteos como leche, yogurt, crema agria y mantequilla mejora el sabor sin que ocurra un incremento calrico, beneficiando el consumo en individuos con intolerancia a la lactosa. La hidrlisis enzimtica de la lactosa del suero permite el aprovechamiento de este subproducto de la industria lctea, el cual se ha convertido en un grave problema de contaminacin ambiental, debido a que generalmente se descarga en cuerpos de aguas, esto ha conllevado a que actualmente existe una amplia informacin sobre la b-galactosidasa obtenida de diferentes fuentes y donde se han considerado aspectos como seleccin de gneros, condiciones de cultivo, procedimientos de extraccin, purificacin, estabilidad, obtencin de plsmidos y mutantes, entre otras . Su aplicabilidad involucra mayoritariamente sistemas alimenticios, por lo que resulta idneo trabajar con enzimas generalmente reconocidas como seguras (GRAS) y aceptadas por agencias de control de alimentos y drogas como la Food and Drug Administration (FDA). Actualmente el estatus GRAS es validado slo para las lactasas de Aspergillus nger, Aspergillus orizae, Kluyveromyces lactis y Kluyveromyces marxianus [9]. La lactasa ms conveniente para utilizar en leche, productos lcteos y sueros dulces es la proveniente del gnero Kluyveromyces, donde representa un producto estrictamente intracelular . Varios mtodos han sido usados para solubilizar este tipo de enzimas, dependiendo de su localizacin dentro de la clula, intenciones de uso y estabilidad; los mtodos mecnicos son predilectos en aplicaciones a gran escala, pero requieren alta inversin, costos operacionales y adems el extracto obtenido resulta cargado de fragmentos celulares, sumando as mayor grado de dificultad al momento de purificar la enzima. La autlisis no es un mtodo apropiado, porque requiere de temperaturas que comprometen la estabilidad de la enzima y los detergentes. son difciles de remover de las preparaciones enzimticas.

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Uno de los mtodos ms utilizados para la extraccin de la b-D-galactosidasa a partir de levaduras es el uso de solventes orgnicos como el tolueno, cloroformo y alcohol isoamlico. El anlisis por MET de las clulas de K. marxianus revel que el tolueno ejerce un efecto permeabilizante, ya que ninguna clula mostr rompimiento de la pared celular. En la FIG. 1 se observa el efecto plasmolizante producto del tratamiento con el solvente, manifestado por la formacin de pliegues de la membrana (_), vescula en el espacio intra y extracelular ( lo cual puede explicarse por la salida de compuestos marcadores del ), espacio intracelular y corroborado por la valoracin de la actividad de la enzima. Tambin se observa una desorganizacin de los organelos citoplasmticos con ausencia de ncleo y mitocondrias y la presencia de fragmentos de membrana ( que podran ser considerados ) como restos de organelos dentro de un citoplasma que se observa muy denso.

Fig : Muestra de clulas de Kluyveromyces marxianus ATTC 8554 tratada con tolueno en la extraccin de enzimas

c) Obtencin de concentrados proteicos: Se puede obtener un concentrado proteico a partir de biomasa microbiana Kluyveromyces marxianus var. marxianus cultivada en suero lcteo desproteinizado. El suero lacteo que se ha propuesto su empleo como sustrato de fermentacin para microorganismos capaces de asimilar la lactosa, tales como la levadura Kluyveromyces marxianus var. marxianus, con el propsito de obtener biomasa microbiana, tambin conocida como protena unicelular . Esta tiene un contenido proteico que oscila entre 40 y 80% en base seca y su calidad la asemeja ms a la protena animal que a la vegetal . Sin embargo, el uso de protena unicelular para consumo humano presenta importantes limitaciones: la presencia de las paredes celulares, pues stas reducen la biodisponibilidad de las protenas, adems contienen factores antignicos y alergnicos; el alto contenido de cidos nucleicos (bsicamente ARN) los cuales pueden ocasionar trastornos renales y gota, y por ltimo las reducidas propiedades funcionales que exhibe la biomasa celular deshidratada . Estas limitaciones pueden superarse mediante la elaboracin de concentrados proteicos, tal y como ha sido descrito para Candida tropicalis y para Kluyveromyces

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marxianus var. marxianus utilizando la extraccin alcalina y precipitacin isoelctrica; sin embargo, esto no es suficiente, dado que los niveles de cidos nucleicos deben ser reducidos, bien sea por mtodos qumicos o mtodos enzimticos. Entre los mtodos qumicos, uno de los ms aceptados es la fosforilacin con oxicloruro de fsforo o alternativamente con trimetafostato de sodio, donde se han obtenido concentrados proteicos a partir de Saccharomyces cerevisiae, los cuales han sido luego deshidratados a travs de mtodos sofisticados, como la liofilizacin o el secado por aspersin, respectivamente. La suplementacin de productos crnicos y de panadera con concentrados proteicos bajos en cidos nucleicos, mejora las propiedades funcionales de dichos alimentos. Se ha ensayado la incorporacin de harinas y autolizados obtenidos de Candida utilis y Saccharomyces cerevisiae en la elaboracin de los mencionados productos con excelentes resultados .

d) Obtencin de etanol : Tabla: Resumen de artculos de trabajo para parmetros de crecimiento cintico con especies de Kluyveromyces en la obtencin de etanol:

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Fuente : KINETIC ANALYSIS OF KLUYVEROMYCES MARXIANUS YEAST STRAIN Erika Guimares Madeira Reeves B.S., Louisiana State University, 2001 May

4.2 Sacarosa. La sacarosa (azcar de mesa) es un disacrido de glucosa y fructosa. Se sintetiza en plantas pero no en animales superiores. No contiene

ningn tomo de

carbono anomrico libre, puesto que los carbonos anomricos de sus dosunidades monosacridos constituyentes se hallan unidos entre s covalentemente 12

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mediante un enlace O-glucosdico. Por esta razn, la sacarosa no es un azcar reductor y tampoco posee un extremo reductor.

4.3 Quimiostato: El tipo ms frecuente de cultivo continuo es el quimiostato en el que se introduce medio fresco a un flujo constante denominado velocidad de dilucin (D) a la vez que se elimina cultivo viejo al mismo flujo. El medio de cultivo de un quimiostato contiene un nutriente esencial en una cantidad limitante (nutriente limitante). Estos parmetros se relacionan de acuerdo a la siguiente ecuacin:

Donde f es la velocidad de flujo (ml h-1) y V el volumen del recipiente en ml. Por consiguiente, las dimensiones de D son [h-1]. El valor D indica el nmero de volmenes de reactor (volmenes de fermentador) que pasan a travs el reactor por unidad de tiempo. Este valor es el recproco del tiempo de residencia o tiempo que una unidad de substrato est dentro del reactor. Tanto la tasa de crecimiento como el nivel de poblacin microbiana estn relacionados con el valor de D.

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Fuente: Microbiologa General, Cultivo de microorganismos.

A velocidades de D muy bajas, pequeos incrementos de la velocidad de dilucin producen un cierto incremento de la densidad del cultivo debido a que se aportan ms nutrientes al medio y el microorganismo no ve limitada su tasa de crecimiento () segn lo indicado en la ecuacin de Monod. La velocidad de crecimiento aumenta ( aumenta y disminuye) cuando la energa aportada por los nutrientes entrantes supera la energa de mantenimiento de los microorganismos del cultivo. A valores bajos de D la concentracin de nutriente limitante (S) en el efluente es baja porque es consumido casi completamente por los microorganismos del cultivo que alcanzan unas poblaciones de gran tamao creciendo a una tasa () baja porque se encuentran en condiciones de limitacin de nutrientes (S max, el microorganismo no es capaz de crecer lo suficiente como para evitar ser eliminado del cultivo por el rebosadero y, por consiguiente S alcanza un valor mximo (el nutriente limitante no es consumido en el cultivo y la concentracin del substrato en el efluente es igual a la del substrato en el medio inicial) y la tasa de crecimiento de microorganismos () dentro del cultivo se hace nula (el cultivo desaparece). La evolucin de la biomasa de un quimiostato se ajusta a la ecuacin siguiente: 14

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Microbiologa General, Cultivo de microorganismos.

4.4.- Metabolismo:

4.5 Factores Fisicoqumicos que Afectan la Rapidez de Crecimiento. Dentro de los factores ambientales que afectan el crecimiento de las levaduras tenemos: La temperatura puede, en parte, determinar la velocidad de crecimiento y

el grado total de desarrollo de los microorganismos, adems las variaciones de temperatura tambin pueden influir en los procesos metablicos y en la morfologa celular. Pelczar et al. (1977) report, cada especie de levadura crece a la temperatura que esta dentro de cierto lmite de 28 a 48 C ejemplo el Kluyveromyces marxianus crece a 48 C. (www.unsa.edu.ar)

El pH es un parmetro crtico en el cultivo de microorganismos ya que

estos slo pueden crecer en un rango estrecho de pH fuera del cual mueren rpidamente. El pH intracelular es ligeramente superior al del medio que rodea las clulas ya que, en muchos casos, la obtencin de energa metablica depende de la existencia de una diferencia en la concentracin de protones a ambos lados de la membrana citoplsmica.

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Hay que considerar que, como consecuencia del metabolismo, el pH del medio de cultivo suele tender a bajar durante el cultivo. El decremento del pH se puede deber a varios factores, uno de los cuales es la liberacin de cidos orgnicos de cadena corta .Por consiguiente, es necesario controlar el pH de los cultivos para evitar que un descenso excesivo pueda producir la auto esterilizacin del cultivo. Por ejemplo el pH ptimo de crecimiento de las levaduras esta en el rango de 3 a10. (www.unsa.edu.ar) El potencial redox y el oxgeno son factores determinantes del crecimiento

y del metabolismo del cultivo. El potencial redox del medio de cultivo nos indica su capacidad para aceptar o donar electrones, esto es: sus caractersticas oxidantes o reductoras. Uno de los factores que intervienen en el potencial redox, aunque no el nico, es la concentracin de oxgeno, O2. Hay microorganismos que requieren ambientes oxidantes para crecer, mientras que otros necesitan ambientes reductores. El requerimiento de condiciones oxidantes o reductoras no debe confundirse con la necesidad de presencia o ausencia de oxgeno para que se produzca el crecimiento. Un microorganismo es aerobio cuando necesita oxgeno para vivir y es anaerobio cuando o bien no lo necesita (anaerobios facultativos) o anaerobios aerotolerantes como las bacterias lcticas o cuando muere en presencia de oxgeno (anaerobios estrictos como los clostridios). El rendimiento Yx/s de los procesos fermentativos es menor que el de los respiratorios: las levaduras producen menos biomasa cuando crecen fermentando que cuando lo hacen respirando. Actividad de agua: Se denomina actividad de agua a la relacin entre la

presin de vapor de agua del substrato de cultivo (P) y la presin de vapor de agua del agua pura (P0). El valor de la actividad de agua est relacionado con el de la humedad relativa (HR). El valor de la actividad de agua nos da una idea de la cantidad de agua disponible metablicamente. Por ejemplo: comparemos el agua pura donde todas las molculas de agua estn libremente disponibles para reacciones qumicas con el agua presente en una disolucin saturada de sal comn (NaCl) donde una parte importante de las molculas de agua participa en la solvatacin 16

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de los iones de la sal disuelta. En este ltimo caso, la actividad de agua es mucho menor que en el primero. Conforme aumenta la cantidad de solutos en el medio, disminuye su actividad de agua. Cuando un microorganismo se encuentra en un substrato con una actividad de agua demasiado baja, su crecimiento se detiene. Esta detencin del crecimiento no suele llevar asociada la muerte del microorganismo, sino que ste se mantiene en condiciones de resistencia durante un tiempo ms o menos largo. En el caso de las esporas, la fase de resistencia puede ser considerada prcticamente ilimitada. La gran mayora de los microorganismos requiere unos valores de actividad de agua muy altos para poder crecer. De hecho, los valores mnimos de actividad para diferentes tipos de microorganismos son, a ttulo orientativo, los siguientes: bacterias aw >0.90, levaduras aw>0.85, hongos filamentosos aw >0.80. La concentracin de los compuestos que se necesitan para el crecimiento es importante porque puede provocar una disminucin de la tasa de crecimiento a causa de la alta presin osmtica del medio. 4.6 Extracto de Levadura Los extractos de levadura son excelentes para muchos microorganismos. Son producidos a partir de la levadura de panadera mediante autlisis a 50 55 C o mediante plasmlisis en presencia de altas concentraciones de NaCl. El extracto de levadura contiene aminocidos, pptidos, vitaminas solubles en agua y carbohidratos. Muestra algunos anlisis tpicos, la composicin del extracto vara parcialmente debido a que los substratos utilizados para el cultivo de las levaduras afectan la calidad del extracto de levadura.

Tabla N xxxx. Composicin del Extracto de Levadura. 17

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Extracto de Levadura producido mediante Autlisis Composicin (%) Materia seca Nitrgeno total Protena (N*6.25) NaCl Aminocidos (%) Alanina cido aminobutrico Arginina Asparagina Cistina cido glutmico Glicina Histidina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Ornitina Fenilalanina Prolina Serina Treonina Tirosina Valina Contenido en vitaminas (ppm) Tiamina Riboflavina Piridoxina Niacinamida 20-30 50-70 25-35 600 10-15 50-70 20-30 100 350 3.4 0.1 2.1 3.8 0.3 7.2 1.6 0.9 2.0 2.9 3.2 0.5 0.3 1.6 1.6 1.9 1.9 0.8 2.3 2.3 0.1 1.1 3.1 0.2 5.1 1.6 0.8 1.6 2.3 2.9 0.5 0.9 1.6 1.5 1.5 1.4 0.5 1.9 70 8.8 55