Primera etapa del proceso de escalado de la producción de polihidroxibutirato en cultivo batch.

NYGAARD D; YASHCHUK O; NOSEDA D; HERMIDA E

Bahia Blanca

Jornada; XVII Jornadas Argentinas de Microbiología y las Jornadas Bioquímicas del Sur Argentino.; 2017

El polihidroxibutirato (PHB) es un biopolímero sintetizado por una gran variedad de microorganismos, como reserva de carbono y energía bajo condiciones limitantes de nutrientes esenciales y en presencia de una fuente de carbono en exceso. En los últimos años aumentó el interés de los PHAs en aplicaciones biomédicas, por sus propiedades de biodegradabilidad y biocompatibilidad. El objetivo de este trabajo fue realizar el escalado de la producción de PHB con la cepa Cupriavidus necator aplicando un sistema de cultivo en lote (batch) aeróbico utilizando un biorreactor de tanque agitado. Los primeros experimentos se realizaron en Erlenmeyers de 250 ml, conteniendo 60 ml de medio de cultivo, con fructosa 30 g/l, como fuente de carbono y sulfato de amonio 2,5 g/l, como fuente de nitrógeno. Las condiciones de incubación fueron: 30±1°C, pH inicial 7 y agitación constante de 150 rpm. El escalado se realizó en un biorreactor de tanque agitado de 6 L, aplicando un factor de escala de 1:35. El pH se mantuvo constante en 7, la temperatura en 30±1°C y la aireación en 0,5 LPM. Durante el proceso de producción de PHB se activó una cascada de agitación entre 500 y 200 rpm para mantener el oxígeno disuelto del cultivo en un valor de 20%. Se monitoreó el consumo de sulfato de amonio y fructosa, mediante técnica colorimétrica y medición de carbono orgánico total, respectivamente. Se cuantificó la producción de biomasa, a través de gravimetría, y la acumulación cuantitativa de PHB a partir de muestras digeridas con ácido sulfúrico al 80%, midiendo la absorbancia a 234 nm.En los Erlenmeyers, las concentraciones de biomasa y PHB fueron de 8,4±0,1 g/l y 5,2±0,2 g/l, respectivamente, luego de 68 hs de incubación. Se consumió totalmente el sulfato de amonio y la concentración de fructosa decayó de 30 g/l a 8 g/l, siendo el rendimiento de biomasa en función del sustrato, Yx/s de 0,43±0,01 g/g, el de producto en función de sustrato, Yp/s de 0,27±0 g/g y el de producto en función de biomasa, Yp/x de 0,62±0,02 g/g, con una productividad de 0,08±0 g/(l.h)En el biorreactor las concentraciones de biomasa y PHB, fueron de 12±1,2 g/l y 8±0,1 g/l, respectivamente, a las 66 hs de incubación. A las 22 h se consumió totalmente el sulfato de amonio, coincidiendo con un aumento abrupto en la concentración del biopolímero. A partir de ese punto se mantuvo relativamente constante la biomasa residual, indicando que todo el aumento en la biomasa se debe a la metabolización de fructosa acoplada al almacenamiento de PHB. La concentración de fructosa cayó de 30 g/l a 1,5g/l, y mejoró notablemente su aprovechamiento, como lo muestran los rendimientos: Yx/s de 0,39±0 g/g, Yp/s de 0,26±0,03 g/g y Yp/x de 0,67±0,08 g/g. La productividad máxima alcanzada fue de 0,15±0,01g/(l.h) entre las 45 y 48 hs. Por lo tanto, el escalado del proceso de producción de PHB en biorreactor agitado permitió aumentar más del 50 % la concentración de biopolímero y duplicar la productividad del proceso.