Estudio de la producción de inulinasa de Kluyveromyces marxianus en cultivos por lote

Transcripción

1 XIV CONVENCION ANUAL DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA DE DOCENTES UNS (Chimbote ) Estudio de la producción de inulinasa de Kluyveromyces marxianus en cultivos por lote

2 Justificación e importancia Se estudia el efecto del extracto de yacón como f.c.y e. en la producción inducida de inulinasa, como fuente vegetal de inulina. El uso de inulinasa provee una alternativa a los procesos químicos, de hidrolizar inulina a jarabe de fructosa de alta pureza, usada ampliamente en la industria de alimentos.

3 Justificación e importancia De la información que se logre a escala de laboratorio, se espera motivar realizar estudios de planta piloto, con miras a realizar estudios de factibilidad de instalación de una planta de producción de enzimas inulinasa, en el país.

4 Formulación del problema Cuáles son los perfiles de producción de inulinasa y parámetros de fermentación de Kluyveromyces marxianus NRRL-Y-7571 sobre extracto de yacón, como fuente de carbono y energía, en cultivos por lote?

5 Objetivo general Determinar los perfiles de la cinética de producción de inulinasa y parámetros de fermentación de levaduras de Kluyveromyces marxianus NRRL-Y7571 sobre extracto de yacón como fuente de carbono y energía, en cultivos por lote

6 Hipótesis La cinética de fermentación por lotes de Kluyveromyces marxianus para producir inulinasa dará origen a un perfil de producción tipo asociada al crecimiento con niveles de 50 mg/l de proteínas y de 4 U/ml de actividad volumétrica.

7 Antecedentes y marco teórico La inulinasa de levadura es una enzima extracelular parcialmente asociada con la pared celular y parcialmente excretada dentro del medio de cultivo. La inulinasa es una enzima denominada β-d (2,1) - fructan-fructanohidrolasa (EC ), caracterizada por catalizar la hidrólisis de enlaces β-d (2,1) fructosídicos en la inulina originando fructosa prácticamente pura (Sangeetha, Armas y Prapulla, 2005)..

8 Antecedentes y marco teórico Se ha probado que la inulinasas también ejercen actividad catalítica sobre la sacarosa, desdoblándola en glucosa y fructosa, es decir tienen actividad de invertasa. Se ha postulado que las inulinasas poseen sitios catalíticos comunes, pero diferentes sitios de enlace para hidrólisis de inulina y sacarosa (Kushi, Monti y Contiero, 2000 y Rouwenhorst, Van Dijken, 1988).

9 Antecedentes y marco teórico El yacón es una de las raíces reservantes comestibles con mayor contenido de agua, entre el 83 y 90% del peso fresco es agua. Los carbohidratos representan alrededor del 90% del peso seco de las raíces recién cosechadas, de los cuales entre el 50 y el 70% son FOS. El resto de los carbohidratos (entre el 15% y 40%) lo conforman la sacarosa, la fructosa y la glucosa (Seminario, Valderrama y Manrique, 2003).

10 Antecedentes y marco teórico También se ha determinado que el yacon es fuente de inulina (Madrigal y Sangronis 2007 y Chi et al., 2011).

11 Antecedentes y marco teórico Se ha reportado la producción en matraces, de inulinasa por K. marxianus var. bulgaricus en extracto de yacón (Cazetta, 2005), habiendo mostrado esta levadura un alto potencial de producción (4,1 U/ml a las 16 horas de cultivo); su gran capacidad de adaptación en diferentes sustratos; su gran crecimiento a diferentes valores de ph (ph 3,5 fue el óptimo) y en amplios rangos de temperatura (20 a 40 ºC).

12 Materiales y métodos Medio Sólido de mantención YM Activación Fermentación (Composición de medio optimizado de trabajo no publicado) Extracto de levadura Peptona Extracto de malta glucosa agar Nutrie Sacarosa (Loba Chemie) Extracto de levadura (Merck) Peptona (Bioceno) MgSO 4.7H 2 O (Sigma) ph 6,0 T 30 C, N 180 rpm Extracto de yacón %(v/v) Extracto de levadura KH 2 PO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 MgSO 4.7H 2 O ph 0 4,0 T 30 C, N 150 rpm nte ,0 Concentración (g/l) 5,0 0,65 26,2 10,0 1,0 10,

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14 Figura: Cultivo por lotes en matraces

15 Figura: Cultivo por lotes en matraces

16 Figura: Cultivo por lotes en el BIOSTAT-M

17 Figura: Cultivo por lotes en el BIOSTAT-M

18 Tabla 3. Valores de los parámetros de fermentación de K. marxianus cultivados durante 30 horas en matraces y en el bioreactor Biostat-M, en un medio con extracto de yacón al 26.2 %(v/v). Sistema de cultivo Parámetro de fermentación Y P/X (U/g celula) Q P (U/l*h) En matraces En Biostat-M

19 Conclusiones El microorganismo K. marxianus experimentó un buen crecimiento en el medio de cultivo líquido con extracto de yacón usado como f.c. y e. Los perfiles de las cinéticas de cultivo por lote de K. marxianus estudiados, tanto en matraces y en el bioreactor Biostat-M constituyen un ejemplo típico de un producto enzimático asociado al crecimiento celular.

20 Conclusiones Los niveles de producción de proteína alcanzados en ambos cultivos, relativamente altos, fueron inducidos por el extracto de yacón como fuente de carbono y energía que contiene inulina, pero no lograron expresar el valor esperado de la actividad catalítica inulinasa de 4 U/ml.

21 Agradecimientos Nuestro sincero agradecimiento y reconocimiento a United States Department of Agriculture Agricultural Research Service, por donarnos el microorganismo y al tesista Robert Contreras Salomón por el apoyo decidido en el trabajo experimental de laboratorio.

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