Propuesta de modificación de la ecuación de Luedeking y Piret para bioproducción fúngica de ácido láctico

GROFF, M.C; SCAGLIA, GUSTAVO JUAN EDUARDO; ORTIZ, OSCAR ALBERTO; NOERIEDA, SANDRA EDITH

Posadas, Misiones

Simposio; SAPROBIO 2021 6º Simposio Argentino de Procesos Biotecnológicos: transfiriendo biotecnología para el desarrollo; 2021

Universidad Nacional de Misiones

El ácido Láctico (AL) es un bioproducto con aplicaciones en la industria farmacéutica, cosmética, química y alimentaria, y se usa como monómero en la producción de ácido poliláctico (polímero biodegradable). El AL tiene una alta demanda mundial (1.220 kilotoneladas en 2016), y en Argentina se importa totalmente ya que no hay producción local. El uso de hongos en sistemas fermentativos líquidos o sólidos, presenta varias ventajas (no son estrictos a nivel nutricional, son capaces de producir el enantiómero puro Levógiro-(+)-AL y poseen enzimas hidrolíticas capaces de degradar estructuras lignocelulósicas). El escalado de los procesos fermentativos es complejo, por existir una variabilidad de los parámetros al aumentar de escala, por lo que el modelado matemático sirve para conseguir un escalado adecuado del bioproceso. Los submodelos que describen las ecuaciones cinéticas involucradas en el crecimiento de la biomasa microbiana y la producción de AL son los primeros y más importantes a desarrollar. Los modelos más utilizados son, en la cinética de crecimiento microbiano el Modelo Logístico (L); y en la producción de AL el Modelo de Luedeking y Piret (LP). También se puede aplicar el Modelo de Primer Orden con Retardo (POCR), ampliamente utilizado en el campo del control de procesos debido a su simplicidad y reproducibilidad. Este modelo presenta dos parámetros importantes y sencillos de calcular, el Tp [h] que proporciona información sobre la velocidad de crecimiento, y el T0 [h] que permite conocer la duración aproximada de la fase de latencia. En este trabajo se analizan y comparan las cinéticas del crecimiento microbiano y la producción de AL de nuestro trabajo experimental (producción de AL a partir de escobajo de uva (EU) usando R. oryzae en un sistema de crecimiento sobre membrana a 30ºC, 50%HR por 5 días); y el trabajo de Jin et al. (2005) (producción de AL a partir de residuos agroindustriales en fermentación líquida con agitación utilizando R. oryzae, a 30ºC por 5 días). Al aplicar el modelo POCR, en el trabajo de Jin et al (2005), se observó un tiempo de retardo (TR) entre la curva de cinética microbiana y la curva de producción de AL, lo que motivó a agregar un término que involucra el TR en la ecuación de LP, mejorando considerablemente el ajuste de las curvas. En nuestro experimento, TR = 0, lo que sugiere una influencia positiva del EU que permite una producción de AL casi en simultáneo con la generación de biomasa fúngica. Obtuvimos los parámetros cinéticos de crecimiento microbiano. El ajuste del Modelo POCR es comparable e incluso superior al Modelo L. Para la producción de LA, el parámetro TR añadido al Modelo LP consiguió una mejora significativa de los R2. El crecimiento fúngico y la producción de AL presentaron el mismo valor de Tp, pero difieren en el T0. El TR no ha sido definido en otros trabajos, lo cual es un aporte novedoso y supone un avance en la modelización matemática del proceso, que evidencia un fenómeno no tenido en cuenta hasta ahora en la etapa de fermentación.