DISEÑO DE UN MEDIO DE CULTIVO PARA OPTIMIZAR LA PRODUCCIÓN DE BIOMASA DE Staphylococcus xylosus ACU-12

GALANTE, NADIA; PALAVECINO PRPICH, NOELIA; CAMPOS, CARMEN; CAYRÉ, MARÍA ELISA; CASTRO, MARCELA

Ciudad Autónoma de Buenos Aires

Congreso; XVIII Congreso Argentino de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (CyTAL) 2023; 2023

Asociación Argentina de Tecnólogos Alimentarios (AATA)

La optimización de medios de cultivo para la obtención de biomasa microbiana o sus metabolitos a escala industrial es fundamental para garantizar un mayor rendimiento a un menor costo. El objetivo de este estudio fue optimizar la composición de un medio de cultivo para aumentar la producción de biomasa de Staphylococcus xylosus ACU-12 utilizando un enfoque estadístico. Esta cepa fue aislada de un producto cárnico fermentado elaborado en forma artesanal y posee características deseables para ser aplicada como parte de un cultivo iniciador en la industria cárnica regional. En estudios previos, diversas diferentes fuentes de carbono y nitrógeno se evaluaron utilizando el diseño de Plackett-Burman, y las concentraciones de triptona y extracto de lavadura fueron seleccionadas como variables de interés. En este trabajo, un diseño experimental central compuesto se utilizó para optimizar la concentración de estos componentes del medio y estimar los efectos de cada variable y sus interacciones. Como variables independientes se utilizaron la concentración de triptona (g/L) y extracto de levadura (g/L) y como variable de respuesta la producción de biomasa expresada en gramos de peso seco por litro de cultivo (g/L). Las variables se estudiaron en cinco niveles diferentes (-α =8,8 g/L, -1=12,5 g/L, 0=21,2 g/L, 1= 30,0 g/L, α=33,6 g/L). El diseño central compuesto se compuso de un diseño factorial completo (22) con 4 puntos axiales y 4 puntos centrales. Los medios se formularon con cantidades fijas de cerelosa (4 g/L), cloruro de sodio (5 g/L), fosfato dipotásico (2,5 g/L), hidrolizado de soja (67,5 g/L), y diferentes concentraciones de triptona y extracto de levadura, según las combinaciones establecidas por el diseño. Frascos conteniendo 50 ml de los medios se inocularon al 1% (v/v) con el microorganismo y se incubaron por 24 h a 30°C en baño termostatizado con agitación constante. La biomasa obtenida se utilizó para ajustar una ecuación polinomial cuadrática para describir el efecto de las variables sobre la producción de biomasa. El análisis del diseño indicó una influencia significativa de triptona y las interacciones cuadráticas triptona×triptona, triptona×extracto de levadura y extracto de levadura×extracto de levadura sobre la respuesta. Se derivó un polinomio de segundo orden mediante análisis de regresión múltiple sobre los datos experimentales incluyendo sólo los efectos significativos. El valor del coeficiente de determinación (R2=0,936) y la prueba de falta de ajuste no significativa (p=0,29) confirmaron la confiabilidad en el modelo. Con esta metodología, los valores óptimos estimados para los componentes analizados fueron triptona=26,8 g/L y extracto de levadura=23,6 g/L, con los cuales se alcanzaría una producción de biomasa de 1,96 g/L. En condiciones óptimas, la producción experimental de biomasa fue de 2,06 g/L evidenciando una diferencia de 5,1% respecto del valor estimado por el modelo. Finalmente, cuando se cultivó S. xylosus ACU-12 en un biorreactor de 2L utilizando el medio optimizado a pH constante, se logró una mejora del 72,95% en la producción de biomasa, en comparación con su crecimiento en el medio comercial Tripticasa Soja + 0,6% extracto de levadura. Estos resultados avalan la utilización del medio diseñado para mejorar la producción de biomasa del microorganismo.