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XIV CONVENCION ANUAL DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA DE DOCENTES UNS
(Chimbote 14.09.12)
“Estudio de la producción de inulinasa de Kluyveromyces marxianus en
cultivos por lote”
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 alternativaa los procesos químicos, de hidrolizarinulina a jarabe de fructosa de alta pureza,usada ampliamente en la industria dealimentos.
Justificación e importancia
• De la información que se logre a escala delaboratorio, se espera motivar realizarestudios de planta piloto, con miras arealizar estudios de factibilidad deinstalación de una planta de producciónde enzimas inulinasa, en el país.
Formulación del problema
• ¿Cuáles son los perfiles de producción deinulinasa y parámetros de fermentación deKluyveromyces marxianus NRRL-Y-7571sobre extracto de yacón, como fuente decarbono y energía, en cultivos por lote?
Objetivo general
Determinar los perfiles de la cinética deproducción de inulinasa y parámetros defermentación de levaduras deKluyveromyces marxianus NRRL-Y7571sobre extracto de yacón como fuente decarbono y energía, en cultivos por lote
Hipótesis
• La cinética de fermentación por lotes deKluyveromyces marxianus para producirinulinasa dará origen a un perfil deproducción tipo asociada al crecimientocon niveles de 50 mg/l de proteínas y de 4U/ml de actividad volumétrica.
Antecedentes y marco teórico
• La inulinasa de levadura es una enzimaextracelular parcialmente asociada con lapared celular y parcialmente excretadadentro del medio de cultivo. La inulinasaes una enzima denominada β-D – (2,1) -fructan-fructanohidrolasa (EC 3.2.1.7),caracterizada por catalizar la hidrólisis deenlaces β-D – (2,1) fructosídicos en lainulina originando fructosa prácticamentepura (Sangeetha, Armas y Prapulla, 2005).
• .
Antecedentes y marco teórico
• Se ha probado que la inulinasas tambiénejercen actividad catalítica sobre lasacarosa, desdoblándola en glucosa yfructosa, es decir tienen actividad deinvertasa. Se ha postulado que lasinulinasas poseen sitios catalíticoscomunes, pero diferentes sitios de enlacepara hidrólisis de inulina y sacarosa (Kushi,Monti y Contiero, 2000 y Rouwenhorst, VanDijken, 1988).
Antecedentes y marco teórico
• El yacón es una de las raíces reservantescomestibles con mayor contenido deagua, entre el 83 y 90% del peso fresco esagua. Los carbohidratos representanalrededor del 90% del peso seco de lasraíces recién cosechadas, de los cualesentre el 50 y el 70% son FOS. El resto delos carbohidratos (entre el 15% y 40%) loconforman la sacarosa, la fructosa y laglucosa (Seminario, Valderrama y Manrique,2003).
Antecedentes y marco teórico
• También se ha determinado que el yacones fuente de inulina (Madrigal y Sangronis2007 y Chi et al., 2011).
Antecedentes y marco teórico
• Se ha reportado la producción enmatraces, de inulinasa por K. marxianusvar. bulgaricus en extracto de yacón(Cazetta, 2005), habiendo mostrado estalevadura un alto potencial de producción(4,1 U/ml a las 16 horas de cultivo); sugran capacidad de adaptación endiferentes sustratos; su gran crecimiento adiferentes valores de pH (pH 3,5 fue elóptimo) y en amplios rangos detemperatura (20 a 40 ºC).
Materiales y métodosMedio Nutrie
nte
Concentración (g/l)
Sólido de mantención YM Extracto de levaduraPeptonaExtracto de maltaglucosaagar
3531020
Activación Sacarosa (Loba Chemie)Extracto de levadura (Merck)Peptona (Bioceno)MgSO4.7H2O (Sigma)pH 6,0T 30°C, N 180 rpm
103,0
5,00,65
Fermentación (Composición de medio optimizado de trabajo no publicado)
Extracto de yacón %(v/v)Extracto de levaduraKH2PO4(NH4)2SO4MgSO4.7H2OpH0 4,0T 30°C, N 150 rpm
26,210,01,010,00.386
Figura: Cultivo por lotes en matraces
Figura: Cultivo por lotes en matraces
Figura: Cultivo por lotes en el BIOSTAT-M
Figura: Cultivo por lotes en el BIOSTAT-M
Tabla 3. Valores de los parámetros de fermentación de K. marxianuscultivados 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
YP/X (U/g celula) QP (U/l*h)
En matraces 319.0 77.3
En Biostat-M 217.5 36.7
Conclusiones
• El microorganismo K. marxianusexperimentó un buen crecimiento en elmedio de cultivo líquido con extracto deyacón usado como f.c. y e.
• Los perfiles de las cinéticas de cultivo porlote de K. marxianus estudiados, tanto enmatraces y en el bioreactor Biostat-Mconstituyen un ejemplo típico de unproducto enzimático asociado alcrecimiento celular.
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.
Agradecimientos
• Nuestro sincero agradecimiento yreconocimiento a United StatesDepartment of Agriculture – AgriculturalResearch Service, por donarnos elmicroorganismo y al tesista RobertContreras Salomón por el apoyo decididoen el trabajo experimental de laboratorio.
