Efecto de la Edad del Inóculo en Fermentación

Efecto de la edad del inóculo en la duración de la fase de latencia

• La edad del inóculo tiene un fuerte efecto en la duración de la fase de latencia: Cuanto mayor es la edad del inóculo, mayor es la duración de la fase de latencia.
• La edad se refiere al tiempo que un cultivo ha permanecido en un cultivo por lotes.
• En algunos casos, existe una edad óptima del inóculo que da como resultado un período de latencia mínimo.
• Para minimizar la duración de la fase de latencia, las células deben adaptarse al medio de crecimiento y las condiciones previas a la inoculación.
• Las células deben ser jóvenes (en fase exponencial) y activas.
• El tamaño del inóculo debe ser grande (5% a 10% en volumen).

Optimización del medio

• Es posible que sea necesario optimizar el medio nutricional para minimizar la fase de latencia.
• Muchos cultivos de fermentación comercial dependen del cultivo por lotes.
• Para obtener una alta productividad a partir de un tamaño de planta fijo, la fase de latencia debe ser lo más corta posible.

Calibración de la densidad óptica (DO)

• Existe una curva de calibración que relaciona la densidad óptica (DO) con las mediciones de peso seco.
• Dichas curvas de calibración pueden volverse no lineales a valores altos de DO (>0,3).
• Las curvas de calibracion dependen en cierta medida del estado fisiológico de las células.

Métodos indirectos de medición del crecimiento

• En muchos procesos de fermentación, como las fermentaciones de mohos, no se pueden utilizar métodos directos para medir el crecimiento.
• En estos casos, se utilizan métodos indirectos.
• Los métodos indirectos se basan principalmente en la medición del consumo de sustrato y/o la formación de producto durante el curso del crecimiento.
• Los componentes intracelulares de las células, como el ARN, el ADN y las proteínas, se pueden medir como medidas indirectas del crecimiento celular.
• Durante un ciclo de crecimiento por lotes, las concentraciones de estos componentes intracelulares cambian con el tiempo.
• La concentración de ARN (peso ARN/célula) varía significativamente durante un ciclo de crecimiento por lotes.
• Sin embargo, las concentraciones de ADN y proteínas se mantienen bastante constantes.
• Por lo tanto, en un medio complejo, la concentración de ADN se puede utilizar como una medida del crecimiento microbiano.
• Las mediciones de proteínas celulares se pueden obtener utilizando diferentes métodos.
• Para este propósito, se pueden utilizar los aminoácidos totales, Biuret, Lowry (reactivo de Folin) y las mediciones de nitrógeno Kjeldahl.
• Los aminoácidos totales y el método de Lowry son los más confiables.

Parámetros cinéticos del modelo de Monod

• El modelo de Monod contiene 3 parámetros: Y, μmax y Ks.
• Estos parámetros dependen de la naturaleza del organismo, la naturaleza del medio, el sustrato limitante, la temperatura y el pH.
• Se encuentra que el rendimiento Y es aproximadamente independiente de la temperatura.
• Por otra parte, Ks disminuye al elevarse la temperatura.
• Los valores recíprocos de Ks se pueden ajustar a una ecuación tipo Arrhenius.
• La tasa de crecimiento máxima, μmax, se incrementa al aumentar la temperatura hasta alcanzar un máximo.
• Después de este punto, la tasa de crecimiento disminuye si se sigue elevando la temperatura.
• La dependencia de la tasa de crecimiento máxima con la temperatura se puede expresar como una ecuación.
• Los datos de energía de activación indican que la etapa de decadencia del crecimiento con la temperatura es mucho más sensible a ésta.
• Aunque no está muy claro el significado físico de estas energías de activación, puesto que no se conoce a qué cantidad molar están referidas, lo cierto es que la relación de Arrhenius es muy útil como medida para calcular el efecto de la temperatura.
• Monod estudió por primera vez los datos de cultivos por carga y obtuvo los valores para los parámetros de su modelo tratando los datos experimentales.
• Se observó que los valores de KS son generalmente pequeños.

Validez de los parámetros del modelo de Monod

• Se ha cuestionado la validez de los parámetros del modelo de Monod obtenidos por el procedimiento anterior.
• Esto se debe a que las situaciones no son estacionarias y las células están sometidas a unas condiciones en continuo cambio, por lo que pueden no haberse adaptado totalmente a dicho entorno.

Reactores intermitentes

• Un reactor intermitente no tiene flujo de entrada de reactivos ni flujo de salida de productos mientras se lleva a cabo la reacción.

Patrón de crecimiento y cinética en cultivos por lotes

• Cuando se inocula un medio nutritivo líquido con un cultivo de semillas, los organismos absorben selectivamente los nutrientes disueltos del medio y los convierten en biomasa.
• Una curva de crecimiento por lotes típica incluye las siguientes fases:
• Fase de retraso
• Fase de crecimiento logarítmico o exponencial
• Fase de desaceleración
• Fase estacionaria
• Fase de muerte.