Exopolisacárido producido por Lactobacillus fermentum Lf2: optimización de la producción mediante estrategias de diseño experimental y caracterización química del compuesto obtenido

BATISTELA, V.; CORREA OLILVAR, G.; FERRADO, J.; REINHEIMER, J. A.; VERA CANDIOTI, L.; BINETTI, A. G.

Buenos Aires

Congreso; V Congreso Argentino de Microbiología de Alimentos (V CAMA); 2019

AAM

Introducción y objetivos: Algunas bacterias lácticas (BAL) son capacesde producir exopolisacáridos (EPS), moléculas que pueden mejorar laspropiedades reológicas de ciertos productos lácteos y a la vez, ejercer efectosbenéficos para la salud del consumidor. La cepa autóctona {L. fermentum}Lf2 es capaz de producir 1 g/L de EPScon propiedades tecnológicas y funcionales demostradas, siendo este rendimientoelevado en comparación con otras BAL. Por lo tanto, se planteó como objetivooptimizar la producción de este EPS y realizar su caracterización química yestructural a los fines de proponer su aplicación como ingrediente alimentario.Materiales y Métodos: Primeramentese realizó una selección de factores mediante modelos D-Optimal para un mediode cultivo semi-definido (SDM, Kimmel yRoberts, 1998), con el fin de determinar las concentracionesde las fuentes nitrogenadas que optimicen la producción, como así también eltipo de fuente de carbono a utilizar y el tiempo de fermentación. Luego se realizarondiversas fermentaciones variando el pH (de 5 a 7) y la concentraciónde sacarosa (1 a 8% m/v) aplicando un modelo central compuesto. Se utilizó 0,53%m/v bacto casitona, 0,63% m/v base nitrogenada de levadura y 0,53% m/v citratode amonio según las proporciones obtenidas previamente. Las fermentaciones serealizaron en un biofermentador de 2 L Sartorius Biostat A plus a 30°C por 48 h,con una agitación de 6 x{g} y burbujeo de CO_2 a 0,2 L/min. Cadaexperiencia se realizó en un volumen final de 1 L. Se tomaron muestras de 200 mL para realizar recuentos y extraer EPS por precipitación alcohólica a partir delsobrenadante. Paralelamente, se tomaron100 mL de cada medio de cultivo sin inocular, con el fin de descontar lasinterferencias de cada punto experimental. A partir del EPS purificado según Ale et al. (2016), se procedió a realizar un análisis estructural aplicand:espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN) 1H (Maeda y col., 2004).Además, se determinó el peso molecular, el tamaño de partícula y la cargasuperficial de la molécula por espectroscopía de dispersión  estática (SLS) y dinámica (DLS) de luz.Resultados: La mayorproducción del EPS se obtuvo con 6,25% m/v sacarosa y pH 6,5, logrando un rendimientode 1,8 ± 0,2 g/L EPS crudo, duplicando el obtenidoen condiciones no optimizadas. El recuento celular fue de aproximadamente 8,5log(UFC/mL). Mediante SLS se determinó que lasolución de extracto de EPS presenta un peso molecular promedio de (2,53 ±0,03)10^3 kDa. De los resultados del DLS, el valor del índice depolidispersidad (PdI) fue cercano a 0,4, lo que sugiere una distribución deltamaño de partícula polidispersa, probablemente debido a la presencia dediferentes poblaciones de EPS con distintos tamaños de partícula. Además, seobservaron picos de diversos tamaños de partículas tanto en la distribución deIntensidad como de Volumen, lo que sugiere la presencia de dos poblacionesprincipales de EPS con diferentes tamaños. El valor potencial obtenido fue de-18 ± 2 mV (a una concentración de EPS de 0,75 mg/mL), por lo que se puededecir que el EPS tiene una carga neta negativa en una solución de NaNO_3 0,1 M.Finalmente,se analizó el espectro unidimensional 1H NMR obtenido a 300 MHz. Se observaron3 resonancias de protones en la región anomérica (δ 5,50-4,50 ppm). Los valoresde δ obtenidos para las 3 señales sugieren que los protones H1 corresponden acarbonos anoméricos en configuración α. Debido a que el espectro fue obtenido a293 K, no se pudo inferir sobre la presencia de protones en carbonos enconfiguración β. Conclusiones: Se ha logrado optimizar el rendimiento deEPS de la cepa {L. fermentum} Lf2, duplicando el valor obtenido en condicionesno optimizadas. Además, a partir de la caracterización química, se pudodilucidar que el extracto está principalmente formado por dos poblaciones dedistinto tamaño, presenta carga neta negativa en NaNO_3 0,1 M, un peso molecular promedio de (2,53 ± 0,03)10^3 kDa y se haidentificado la presencia de carbonos anoméricos α en su estructura.