Producción de escleroglucano por Sclerotium rolfsii ATCC 201126 y ATCC 15205 a escala biorreactor de tanque agitado

VALDEZ, ALEJANDRA; DANILOVICH, MARIANA; SCHMID, JOCHEN; DELGADO, OSVALDO; FARIÑA, JULIA

Buenos Aires

Congreso; to Simposio Argentino de Procesos Biotecnológicos; 2016

ResumenEscleroglucano es un exopolisacárido (EPS) producido por hongos filamentosos del género Sclerotium. La amplia gama depotenciales aplicaciones que presenta este EPS, justifican los actuales esfuerzos por optimizar su producción en lo que refiere a lapreparación del inóculo y al diseño y modo de operación del biorreactor, entre otros aspectos.Es el objetivo de este trabajo evaluar la producción de escleroglucano con nuestra cepa de trabajo ATCC 201126 frente a una cepa testigo de colección ATCC 15205.Disgregador manual y bisturí se compararon para la preparación de inóculo, alcanzándose mayor producción de EPS con el uso de bisturí para ambas cepas, aunque acompañado de mayor biomasa, lo que representa una dificultad durante las etapas de recuperación del EPS.A escala de biorreactor, la cepa de colección ATCC 15205 mostró mayor Prx(Productividad específica) frente a la cepa ATCC 201126, mostrando una producción ligeramente superior en EPS (12.36 vs 10.87 g/L) acompañada de un menor crecimiento (8.08 vs. 9.26 g/L).Al evaluar la producción de EPS con la cepa ATCC 201126 se demostró la influenciadel diseño del reactor. Este tema deberá ser abordado en ensayos posteriores en más detalle.Palabras claveSclerotium rolfsii; Escleroglucano; Fermentaciones.1. Introducción El escleroglucano es un homo-exopolisacárido (EPS) neutro e hidrosoluble producido por hongos filamentosos del género Sclerotium. Su alto costo de producción, sobre todo si se compara a su principal competidor el xantano, han limitado en gran medida su comercialización. A escala biorreactor, los factores que pueden afectar el rendimientoincluyen la preparación del inóculo, composición del medio de cultivo, condiciones operativas y formación de subproductos. En nuestro país la producción de escleroglucanoen fermentadores a escala industrial no se ha encarado hasta la fecha y considerando el gran numero de aplicaciones propuestas para este EPS, optimizar su producción se ha convertido en un tema imperativo.Esel objetivo de este trabajo estudiar el efecto de la preparación del inoculo, del diseño y modo de operación del biorreactor, sobre la producción de escleroglucanocon nuestra cepa de trabajo ATCC 201126frente a una cepa testigo de colección ATCC 15205 (Schmid, 2011).2. MetodologíaCepas y estrategias de inoculación: S. rolfsii ATCC 201126(originalmente aislada del medioambiente por nuestro grupo de trabajo) y la cepa de colección ATCC 15205 fueron activadas en medio CZM agar (48 h, 30 ºC) y luego repicadas a medio MP20 sólido cubierto en su superficie con papel celofán (48 h, 30 ºC). A partir del micelio activo, se estudiaron dos estrategias de homogeneización para la preparación de inoculo: miniprocesador manual y bisturí. Los homogenatos obtenidos fueron inoculados en medio MOPT (Fariña y col., 1998) para evaluar la producción de EPS(72 h, 30 ºC, 250 rpm).Producción en biorreactor: se evaluó la producción del EPS en medio MOPT con la cepa ATCC 15205 (New Brunswick Bioflo 110, vaso de 10 L de capacidad con volumen de trabajo de 8 L, 2 turbinas rushton de 6 paletas y 4 cortacorrientes) y ATCC 201126 (New Brunswick Bioflo/CelliGen 115, vaso de 7 L de capacidad con volumen de 4 L de trabajo, 2 turbinas rushton de 6 paletas y 4 cortacorrientes).Condiciones operativas: 72 h: 30 ºC, 250 rpm, 0.5 vvm, y pH 4.5 libre.Además se evaluó comparativamente la producción de EPS por la cepa ATCC 201126 en medio MOPT en dos reactores de diferente configuración (Infors HT Labfors 5, con vaso de capacidad y volumen de trabajo de 3 L, 2 turbinas rushton de 6 paletas y 3 cortacorrientes / New Brunswick Bioflo 110, vaso de 7 L de capacidad con volumen de trabajo de 3 L, 2 turbinas rushton de 6 paletas y 4 cortacorrientes).Condiciones operativas: 72 h: 30 ºC, 400 rpm, 0.5 vvm, y pH 4.5 libre.Determinaciones analíticas: El EPS y biomasa fueron estimados por gravimetría (Fariña y col., 1998). El sobrenadante etanólico recuperado luego de la filtración del EPS fue utilizado para la determinación de azucares reductores residuales por el método del DNS (Miller, 1959).3. Resultadosy DiscusiónLos valores más altos de producción de EPS se alcanzaron al utilizar bisturí para preparación del inóculo (ATCC 15205=26.88 g/L; ATCC 201126=17.99 g/L) y el crecimiento fúngico tambiénse vio favorecido en estas condiciones (aproximadamente 28 g/L para ambas cepas).Sin embargo, una mayor producción de biomasa puede afectar la recuperación del EPS.Cuando se compararon ambas cepas para la producción de EPS en biorreactor, el rendimiento alcanzado fue de 12.36 y 10.87 g/L para las cepas ATCC 15205 y ATCC 201126, respectivamente. La cinética de producción mostró ser bastante similar para ambas cepas. La producción de EPS para la cepa ATCC 201126 en el biorreactor Infors HT Labfors 5 mostróun crecimiento fúngico (21.35 g/L) superior al EPS (13.02 g/L), mientras que en el biorreactor New Brunswick Bioflo, el crecimiento y EPS se mantuvieron con valores próximos entre sí (16.17 y 16.12 g/L respectivamente).4. ConclusionesLa estrategia de inoculación más adecuada fue la utilización del disgregador manual. Además de su practicidad condujo a un menor crecimiento fúngico que se traduce enuna clara mejora durante la etapa de recuperación del EPS.La cepa ATCC 15205 mostró productividad específica (Prx) superior a la cepa ATCC 201126, mostrando mayor rendimiento de EPS a expensas de un menor crecimiento.El diseño del biorreactor empleado mostró clara influencia en el rendimiento de EPS alcanzado cuando se trabajó con la cepa ATCC 201126, señalando la necesidad de continuar estudiando posibles cambios en el diseño del biorreactor (distintos tipos de agitadores, ausencia de cortacorrientes, entre otras) como así también parámetros asociados al modo de operación del mismo (velocidad de agitación, aireación, control de pH y de espuma, entre otros).5. Bibliografía Fariña, J. I., Siñeriz F., Molina O.E. &Perotti N.I. (1998). High scleroglucanproduction bySclerotiumrolfsii: Influence of medium composition. Biotechnology Letters, 20: 825-831.Miller, G. L. (1959). Use of dinitrosalycilic acid reagent for determination of reducing sugars. Analytical Chemistry, 31: 426-428.Schmid, J. (2011). Genetics of scleroglucan production by Sclerotiumrolfsii.▪EJE TEMATICO: Sesión 2: Fermentación microbiana y biotransformaciones