INCAPE   05401
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN CATALISIS Y PETROQUIMICA "ING. JOSE MIGUEL PARERA"
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
OBTENCION DE UN MEDIO DE CULTIVO CONTENIENDO MELAZA PARA LA PRODUCCION DE LIPIDOS POR Rhodotorula graminis
Autor/es:
PABLO C. GIORDANO; HECTOR C. GOICOECHEA; ALEJANDRO J. BECCARIA
Lugar:
Santa Fe
Reunión:
Simposio; Tercer Simposio Argentino de los Procesos Biotecnologicos; 2014
Institución organizadora:
Facultad de Bioquimica y Ciencias Biologicas- Universidad Nacional del Litoral
Resumen:
INTRODUCCIÓN: El biodiesel es un biocombustible líquido que consiste en ésteres de monoalcoholes de cadena corta con ácidos grasos, los que se obtienen principalmente del aceite extraído desde vegetales oleaginosos, lo cual puede implicar la distracción de recursos alimenticios y el empobrecimiento de suelos. Una alternativa al empleo de estos vegetales es el uso de microorganismos oleaginosos, productores de ?aceite unicelular?. Para incrementar los rendimientos y reducir los costos es útil la aplicación de herramientas quimiométricas y el uso de recursos de bajo valor económico. METODOLOGÍA: Se empleó una cepa de Rhodotorula graminis que se mantuvo en agar PDA a 4ºC. Todos los cultivos se incubaron a 28ºC y 150 rpm en frascos Erlenmeyer y fueron inoculados con un precultivo de la cepa incubado en medio conteniendo melaza y NH4NO3. Una vez cumplido el tiempo de cultivo, se centrifugó la biomasa y se cuantificó espectrofotométricamente (600 nm). Luego, se cuantificó gravimétricamente el contenido de lípidos saponificables siguiendo un protocolo basado en extracción con solventes desarrollado en el laboratorio. Para obtener la formulación de un medio de cultivo basado en melaza que permitiera la maximización de la acumulación de lípidos por parte de R. graminis, se planteó un diseño central compuesto en el que se consideraron 3 factores: concentración de melaza (40-180 g/L) (M), relación carbono/nitrógeno libre asimilable (1-50) (CN) y tiempo de cultivo (3-7 días) (T). Se tuvieron en cuenta 2 respuestas: concentración de biomasa (g/L) (B) y contenido de lípidos saponificables (g/L) (L). Los datos colectados se analizaron usando un software de diseño experimental (Design Expert versión 7.0.0). Una vez obtenido un modelo satisfactorio para explicar la variabilidad en las respuestas, se aplicó la función deseabilidad para obtener una combinación óptima de factores que permitiera maximizar la acumulación de lípidos. Finalmente, paralelamente a la verificación experimental de la combinación óptima, se evaluó un medio de cultivo que solo contenía melaza (111 g/L) en su composición con el objeto de analizar si la melaza por si sola era capaz no solo de sostener el crecimiento de R. graminis sino también si era posible obtener concentraciones de lípidos similares. Las condiciones de incubación de este medio de cultivo fueron las mismas que para el medio de cultivo optimo. RESULTADOS: Ambas respuestas se ajustaron con modelos cúbicos siendo los 3 factores significativos en el caso de la respuesta L, y M y D en el caso de la respuesta B, con coeficientes de determinación (R2) de 0,963 y 0,800, respectivamente, lo cual refleja la buena calidad de ambos ajustes. Se pudo comprobar que la biomasa se maximiza con un tiempo de cultivo prolongado y una concentración media de melaza, mientras que la concentración de lípidos se maximiza también con una concentración media de melaza pero con tiempos prolongados de cultivo, decrece. Estos efectos pueden deberse a que una concentración baja de melaza no puede sostener el crecimiento de la biomasa, y una alta concentración puede llegar a ser toxica. En cuanto al tiempo de cultivo, por debajo de los 4 días, es probable que el nitrógeno todavía no haya sido consumido totalmente, no existiendo escasez que active la acumulación de lípidos; mientras por encima de los 6 días, se agotaría la fuente de carbono, haciendo que los lípidos acumulados en las células sean consumidos para mantener el metabolismo celular. Luego, se aplicó la función deseabilidad para obtener la combinación óptima de factores que garantice la mayor acumulación de lípidos, tomando como criterios maximizar la acumulación de lípidos y minimizar la generación de biomasa de forma de destinar los nutrientes a la generación del metabolito de interés. La combinación optima resultó ser: M=111 g/L, CN=50 y D=5 días con valores predichos para las respuestas B y L de 13,7 g/L y 4,3 g/L, respectivamente. Se realizo la correspondiente verificación experimental, y simultáneamente, la levadura también se creció en una formulación que, respecto de la formulación óptima, no contenía nitrato de amonio (fuente de nitrógeno). La comprobación experimental fue satisfactoria ya que se obtuvieron 4,9 g/L de lípidos y 15,1 g/L de biomasa, mientras que el medio alternativo permitió obtener 5,3 g/L y 13,7 g/L de lípidos y biomasa, respectivamente. Mediante tests estadísticos se comprobó que los resultados para ambos medios eran estadísticamente iguales. CONCLUSIONES: Mediante la aplicación de herramientas quimiométricas, se obtuvo una formulación óptima que permite emplear a R. graminis como un productor de biomasa rica en lípidos. Esta formulación óptima incluye casi exclusivamente melaza, un material de desecho de la industria azucarera, lo cual permite un considerable ahorro en la economía del proceso. Más aún, se pudo comprobar que la no inclusión de una fuente de nitrógeno extra en la formulación del medio de cultivo permite obtener las mismas concentraciones tanto de lípidos como de biomasa. Así, se logra un ahorro ulterior en la economía del proceso.