Cultivos microbianos

Sistemas de Cultivo o Sistemas de Fermentación

• Lote agitado o sin agitar

• Lote alimentado

• Continuo

Cultivo en lote

Características del sistema de cultivo en lote

• Operación sencilla. • Contenedor cerrado • La esterilización se puede realizar en el contenedor. • Todos los nutrientes son adicionados antes de la inoculación

• Ambiente cultivo [células], [sustrato], [producto]

Cambia constantemente

• Crecimiento limitado por [sustrato] dada al inicio en concentración suficiente y alta

• T°, pH, fuerza iónica, etc Establecidas al inicio

Varían durante la fermentación

Necesidad de control externo

Características del sistema de cultivo en lote

• Medio modificado por metabolismo

• La producción de microorganismos es limitada por la C/N adicionada y por la producción de compuestos tóxicos

• Inhibición del crecimiento Término en inanición y muerte

• Las células o producto son cosechadas cuando los niveles de microorganismos y de producto empiezan a declinar

Cultivo en lote

Tapón de algodón

Matraz erlenmeyer

Medio

Gas

Tapa

“Baffles”

Aire o gases estériles

Gas de salida

Fermentador

Gas

Difusor

Burbujas

Medio Agitador

Motor Sensores: pH, temperatura, presión

Aire estéril

Impulsor (paletas)

Control de pH, presión

Difusor

Tapa hermética

Cultivo en lote (batch)

1. Medio adicionado 2. Contenedor esterilizado 3. Inoculo adicionado 4. Desarrollo del cultivo hasta su término 5. Cosecha del cultivo

Fisión binaria

Lote (en ocasiones con

agitación)

Cinética

ejercicios

• Al tiempo 0 se tienen 10 millones y

después de 2 h 40 millones calcule el

tiempo de generación

• Si se tiene un tiempo de generación de 20

min y se inicia un cultivo con 5 células,

cuántas células se tienen en 200 min

• Un cultivo contiene 17x108 cél, cuantas

células tiene este después de 6

generaciones

Cultivo en lote en presencia de varios sustratos

DIAUXIA

DIAUXIA

Observada cuando se utiliza más de una fuente de carbono

Inducción o desrepresión de

Segunda fase lac o acostumbramiento enzimas para utilizar segundo

sustrato

DIAUXIA

Fermentador /cultivo-alimentado

Reserva de medio (estéril)

Bomba

Características de un cultivo lote-alimentado • La concentración inicial de medio es relativamente baja (no hay inhibición del

crecimiento)

• Los componentes del medio (alimentación de C y/o N concentrados) son adicionados continuamente o en incrementos

• Generalmente se adicionan durante la fase exponencial

• La tasa de alimentación del sustrato genera rendimientos elevados de microorganismos o y productos

• El desarrollo microbiano es limitado también por acumulación de productos finales tóxicos

Glucosa

Biomasa

Producto

Biomasa

Producto

Glucosa

Lote Lote-alimentado

Cultivo continuo

Bomba 1

Recipiente de colecta

Bomba 2

Tasa de flujo1 = Tasa de flujo2

Reserva de medio (estéril)

Características de un cultivo continuo (quimiostato)

• Tasa de entrada = tasa de salida (volumen = constante)

• La tasa de flujo es seleccionada para asegurar un estado de crecimiento estable (tasa de crecimiento = tasa de dilución)

Tasa de dilución = Tasa de crecimiento Cultivo en estado

estacionario

• El producto es cosechado del flujo de salida

• Un quimiostato estable puede estar funcionando de forma continua por semanas o meses

QUIMIOSTATO

QUIMIOSTATO

Diagrama típico de un sistema de cultivo/fermentación continuo en pequeña escala.

TIPOS DE CULTIVOS (resumen)

Glucosa

Biomasa

Producto

Biomasa

Producto

Glucosa

LOTE LOTE-ALIMENTADO

QUIMIOSTATO DIAUXIA