Efecto de μmáx de cepas Leuconostoc mesenteroides en fermentaciones simuladas

Elsa Díaz-Montes

doi:10.29057/icbi.v11iEspecial.10035

Elsa Díaz-Montes Universidad Tecnológica de Tecámac https://orcid.org/0000-0002-3016-9937

DOI: https://doi.org/10.29057/icbi.v11iEspecial.10035

Palabras clave: Simulación, Sacarosa, Dextrano, leuconostoc, mesenteroides, cinéticas, crecimiento

Resumen

Las fermentaciones son procesos bioquímicos en los que bacterias transforman sustratos en productos y metabolitos de interés comercial. Las bacterias ácido-lácticas (BAL) son microorganismos que producen ácido láctico a partir de fructosa y glucosa, sin embargo, al cultivarse en medio con sacarosa el producto principal es el dextrano. Este exopolisacárido tiene propiedades gelificantes, espesantes y reológicas importantes para el área alimentaria y médica. Al igual que en todos los procesos fermentativos, la producción de dextrano se ve afectada por las condiciones del medio como el pH, temperatura y sustrato, y además la cepa productora. Por lo anterior, el objetivo del trabajo fue predecir el efecto de la μ_máx de trece cepas de Leuconostoc mesenteroides en su crecimiento celular, consumo de sustrato y producción de dextrano en procesos fermentativos. Los resultados mostraron que la simulación es una herramienta valiosa para visualizar comportamientos cinéticos y poder encontrar y seleccionar los parámetros óptimos para ejecutar fermentaciones reales con resultados exitosos.

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Aman, A., Siddiqui, N. N., Qader, S. A. U. (2012). Characterization and potential applications of high molecular weight dextran produced by Leuconostoc mesenteroides AA1. Carbohydrate Polymers, 87(1): 910-915. DOI: 10.1016/j.carbpol.2011.08.094

Astuti, D. I., Noviana, Z. (2013). Optimization of Fermented Tofu with High Isoflavone Content through Variation of Inoculum Percentages and Ratios of Lactobacillus plantarum, Lactobacillus acidophilus, and Leuconostoc mesenteroides. Journal of Mathematical and Fundamental Sciences, 45(3): 263-273. DOI: 10.5614/j.math.fund.sci.2013.45.3.5

Barer, M. R. (2012). Bacterial growth, physiology and death. In Greenwood, D., Barerm M., Slack, R., Irving, W. Medical Microbiology. Elsevier Inc. pp. 39-53.

Benmechernene, Z., Chentouf, H. F., Yahia, B., Fatima, G., Quintela-Baluja, M., Calo-Mata, P., Barros-Velázquez, J. (2013). Technological Aptitude and Applications of Leuconostoc mesenteroides Bioactive Strains Isolated from Algerian Raw Camel Milk. BioMed Research International, 1-15. DOI: 10.1155/2013/418132

Bhavani, A. L., Nisha, J. (2010). Dextran - The polysaccharide with versatile uses. International Journal of Pharma and Biosciences, 1(4): 569-573.

Caipang, C. M. A.; Lazado, C. C. (2015). Nutritional impacts on fish mucosa: immunostimulants, pre- and probiotics. In Beck, B. H., Peatman, E. Mucosal Health in Aquaculture. Elsevier Inc. pp. 211-272.

Castañeda Alvarez, E., Sánchez, L. C. (2016). Evaluación del crecimiento de cuatro especies del género Bacillus sp., primer paso para entender su efecto biocontrolador sobre Fusarium sp. NOVA Publicación Científica, 13(26)- 53-65.

Chen F., Huang G., Huang H. (2020). Preparation and application of dextran and its derivatives as carriers. International Journal of Biological Macromolecules, 145: 827-834. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2019.11.151

Di Cagno, R., Filannino, P., Vincentini, O., Lanera, A., Cavoski, I., Gobbetti, M. (2016). Exploitation of Leuconostoc mesenteroides strains to improve shelf life, rheological, sensory and functional features of prickly pear (Opuntia ficus-indica L.) fruit puree. Food Microbiology, 59: 176-189. DOI: 10.1016/j.fm.2016.06.009

Díaz-Montes E. (2021). Dextran: Sources, Structures, and Properties. Polysaccharides, 2(3): 554-565. DOI: 10.3390/polysaccharides2030033

Escartin Torres, A. (2017). Producción de un exopolisacárido por la cepa de Leuconostoc mesenteroides ssp mesenteroides BL-UV04 en un medio de cultivo enriquecido con piloncillo mediante un sistema en lote y lote alimentado Tesis de grado de maestría. Instituto de Ciencias Básicas, Universidad Veracruzana, México.

Esmaeilnejad-Moghadam, B., Mokarram, R. R., Hejazi, M. A., Khiabani, M. S., Keivaninahr, F. (2019). Low molecular weight dextran production by Leuconostoc mesenteroides strains: Optimization of a new culture medium and the rheological assessments. Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre, 18: 100181. DOI: 10.1016/j.bcdf.2019.100181

Estela, W., Rychtera, M., Melzoch, K., Quintanilla, E., Egoavil, E. (2007). Producción de ácido láctico por Lactobacillus plantarum L10 en cultivos batch y continuo. Revista Peruana de Biología, 14(2): 271-275.

Florez Guzman, G. Y. (2014). Estudio de la enzima dextransacarasa (DS) producida por Leuconostoc mesenteroides cepa IBUN 91.2.98 Tesis de grado de doctorado. Instituto de Biotecnología IBUN, Universidad Nacional de Colombia: Colombia.

Foster, J. H., Killen, D. A., Jolly, P. C., Kirtley, J. H. (1996). Low molecular weight dextran in vascular surgery: prevention of early thrombosis following arterial reconstruction in 85 cases. Annals of Surgery, 163(5): 764-770. DOI: 10.1097/00000658-196605000-00013

Herrera Ovando, M. G. (2017). Evaluación de la producción de dextrano por una cepa de Leuconostoc mesenteroides subespecie mesenteroides SF3 aislada de Agave salmiana Tesis de grado de maestría. Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología, Instituto Politécnico Nacional: México.

Jaishankar, J., Srivastava, P. (2017). Molecular Basis of Stationary Phase Survival and Applications. Frontiers in Microbiology, 8: 1-12. DOI: 10.3389/fmicb.2017.02000

Kampen, W. H. (2014). Nutritional Requirements. In Fermentation Processes. In Vogel, H. C., Todaro, C. M. Fermentation and Biochemical Engineering Handbook (Third Edition). William Andrew Publishing, pp. 37-57.

Karenzi, E., Destain, J., Thonart, P. (2015). Freeze-Drying Versus Spray-Drying of CWBI-B1465 Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides Isolated in kivuguto Milk. Advances in Bioscience and Bioengineering, 3(3): 20-29. DOI: 10.11648/j.abb.20150303.11

Lappan, R. E., Fogler, H. S. (1994). Leuconostoc mesenteroides Growth Kinetics with Application to Bacterial Profile Modification. Biotechnology and Bioengineering, 43(9): 865-873. DOI: 10.1002/bit.260430905

Lipson, D. A. (2015). The complex relationship between microbial growth rate and yield and its implications for ecosystem processes. Frontiers in Microbiology, 6(615): 1-5. DOI: 10.3389/fmicb.2015.00615

Luedeking, R., Piret, E. L. (2000). A kinetic study of the lactic acid fermentation. Batch process at controlled pH. Biotechnology and Bioengineering, 67(6): 636-644. DOI: 10.1002/(sici)1097-0290(20000320)67:6<636::aid-bit3>3.0.co;2-u

Mataragas, M., Drosinos, E. H., Tsakalidou, E., Metaxopoulos, J. (2004). Influence of nutrients on growth and bacteriocin production by Leuconostoc mesenteroides L124 and Lactobacillus curvatus L442. Antonie van Leeuwenhoek, 85: 191-198. DOI: 10.1023/B:ANTO.0000020291.01957.a2

Miao, M., Huang, C., Jia, X., Cui, S. W., Jiang, B., Zhang, T. (2015). Physicochemical characteristics of a high molecular weight bioengineered α-D-glucan from Leuconostoc citreum SK24.002. Food Hydrocolloids, 50: 37-43. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2015.04.009

Mozzi, F. (2016). Lactic acid bacteria. In Caballero, B., Finglas, P. M., Toldrá, F. Encyclopedia of Food and Health. Elsevier Ltd. pp. 501-508.

Nuwan, P., Piwpan, P., Jaturapiree, A., Jaturapiree, P. (2016). Production of dextran by Leuconostoc mesenteroides TISTR 053 in fed batch fermentation. Asia-Pacific Journal of Science and Technology, 21(2): 366-375. DOI: 10.14456/kkurj.2016.45

Paredes-López, O., Camargo-Rubio, E., Ornelas-Vale, A. (1976). Influence of Specific Growth Rate on Biomass Yield, Productivity, and Composition of Candida utilis in Batch and Continuous Culture. Applied and Environmental Microbiology, 31(4): 487-491. DOI: 10.1128/aem.31.4.487-491.1976

Pirt, S. J. (1965). The maintenance energy of bacteria in growing cultures. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 163(991): 224-231. DOI: 10.1098/rspb.1965.0069

Qader, S. A. U., Aman A. (2012). Low molecular weight dextran: Immobilization of cells of Leuconostoc mesenteroides KIBGE HA1 on calcium alginate beads Carbohydrate Polymers, 87(4): 2589-2592. DOI: 10.1016/j.carbpol.2011.11.046

Rodríguez, O. V., Hanssen, H. (2007). Obtención de dextrano y fructosa, utilizando residuos agroindustriales con la cepa Leuconostoc mesenteroides NRRL B512-F. Revista de EIA: Escuela de Ingeniería de Antioquia, 7: 159-172.

Sánchez Rodríguez, F. J. (2019). Características estructurales de dextranas producidas por Leuconostoc mesenteroides B512FMC utilizando diferentes fuentes de carbono y condiciones de cultivo, Tesis de grado de maestría, Universidad Politécnica del Estado de Morelos, México.

Wolf, B. F., Fogler, H. S. (2005) Growth of Leuconostoc mesenteroides NRRL-B523 in an alkaline medium: suboptimal pH growth inhibition of a lactic acid bacterium. Biotechnology and Bioengineering, 89(1): 96-101. DOI: 10.1002/bit.20315

Zarour, K., Llamas, M. G., Prieto, A., Rúas-Madiedo, P., Dueñas, M. T., de Palencia, P. F., Aznar, R., Kihal, M., López, P. (2017). Rheology and bioactivity of high molecular weight dextrans synthesised by lactic acid bacteria. Carbohydrate Polymers, 174: 646-657. DOI: 10.1016/j.carbpol.2017.06.113