La Producción de Celulosa Bacteriana

 

La producción de celulosa bacteriana (CB) por Acetobacter xylinum (Gluconacetobacter xylinus) se realiza en cultivos a partir de sustratos económicos e conómicos como el licor de maíz, la sacarosa, la remolacha, los jugos de frutas, la melaza entre e ntre otros; en este tr trabajo abajo se utilizó como fuente de carbono principal la melaza de caña debido a que se considera como una alternativa importante por su composición, además reduce costos a los procesos biotecnológicos; un aspecto determinante dentro de la producción de celulosa bacteriana es el e l oxígeno, donde se ha comprobado que actúa como sustrato limitante en las fases iniciales del cultivo (4).

5.3.2 Coeficiente de rendimiento de producto. (Yp/s) El coeficiente fue determinado como la relación que existe entre la CB seca producida en el tiempo de ccultivo ultivo y la cantidad de glucosa consumida, donde se pudo evidenciar un mejor rendimiento en cultivos estáticos con aireación que en cultivos estáticos sin aireación, dependiendo en gran manera maner a de la configuración del reactor con valores que oscilan entre 0,013 0 ,013 hasta 8,7 g Celulosa seca/g de glucosa o fructosa (Ver fig. 5.14 y 5.15). Lo anterior permitió concluir que utilizando el medio de cultivo en presencia de melaza como fuente principal de carbono, pero cuantificando rendimiento del producto en relación a la cantidad de glucosa y fructosa presente pre sente en el medio de cultivo y su consumo durante el proceso para las dos condiciones de cultivo, en el e l estático con aireación intermitente se  https://core.ac.uk/download/pdf/47072254.pdf   https://books.google.com.co/books?id=KFq4oEQQjdEC&pg=PA7&dq=que+bacterias+se+emplean+ en+la+industria&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwjJldoiuzhAhXC1FkKHfLyDgkQ6AEISDAF#v=onepage&q=que%20bacterias%20se%20emplean%20en%2 0la%20industria&f=false 

Seleccione un metabolito o producto de interés el cual sea obtenido a partir de un proceso de cultivo microbiano, descríbalo y justifique su elección, basado en la necesidad que exista de este en el mercado. Esto último es clave para el trabajo que se realizará e en n los PI futuros. file:///C:/Users/usuario/Desktop/PROYECTO%20INTEGRADO/CELULOSABACTERIANA.pdf   La celulosa no es simplemente el componente mayoritario de la biomasa de las plantas, sino que también la producen otros organismos como algas marinas y microorganismos procariotas. En los últimos años la celulosa de origen bacteriano (Celulosa Bacteriana, CB) ha ganado importancia debido a sus extraordinarias propiedades https://revistas.upb.edu.co/index.php/universitas/article/viewFile/1582/1538   https://revistas.upb.edu.co/index.php/universitas/article/viewFile/1582/1538 Es aquí donde surge la celulosa como el biopolímero más producido en el e l mundo con 10 a la 11 toneladas anuales, y que puede ser sintetizada por plantas, animales y microorganismos.

en matrices alimentarias. Entre los principales hallazgos obtenidos hasta el momento con esta celulosa se tienen, fibra dietaria en cárnicos y lácteos, fundas comestibles para embutidos y empaques para alimentos. En el mismo sentido, con el apoyo de la Escuela de Ciencias de la Salud se estudia el uso de la celulosa ce lulosa bacteriana producida por esta cepa nativa, en aplicaciones

 

biomédicas, en matrices para el cultivo de células y tejidos humanos y en la liberación controlada de medicamentos. No cabe duda que en Colombia se puede hacer nanotecnología desde el uso y explotación de nuestros propios recursos, enfatiza Piedad Gañán Rojo, líder del proyecto, quien expresa con orgullo que hay grupos de investigación en el e l mundo usando cepas comercialmente

El consumo de fibras vegetales, en particular de madera, para fabricar pastas de celulosa es uno de los problemas más señalados a la hora de hablar de los impactos ambientales generados por la industria de fabricación de la celulosa. El principal motivo radica en que este e ste consumo representa el 19% de la extracción ext racción mundial de madera, lo que supone que el 42 42% % de toda la madera extraída para usos industriales -todos excepto el combustible- se destina a la fabricación de pastas de celulosa. Según datos de la FAO, en 1998 el 55% de las fibras para la producción de pasta de celulosa procedían de madera virgen, 9% de otras fibras vegetales denominadas no madereras y 16% de papel recuperado (figura 2.2). En España la industria papelera consumió c onsumió ese año 5 millones de m3 de madera y la tendencia es que este consumo siga aumentando. Actualmente la mayoría de la madera procede de plantaciones forestales de especies de crecimiento rápido, aunque aún se siguen explotando los últimos bosques vírgenes boreales y tropicales que existen ex isten en el planeta. https://www.tesisenred.net/bitstream/handle/10803/8503/Fundamentos5.pdf?sequence=4&isAllowed=y   5.pdf?sequence=4&isAllowed=y

La celulosa es la molécula natural de mayor abundancia, anualmente se producen 10  a 102  toneladas a partir de fuentes de origen or igen vegetal. Este polímero es el principal componente estructural de la pared celular de las plantas. Organismos pertenecientes a diferentes reinos son capaces de sintetizarla. La celulosa es una materia prima de multiples propósitos: es material de construcción, generación de fibras textiles y fabricación de papel, además, sus derivados (ésteres, acetatos, nitratos) están implicados en diversos procesos industriales. http://www.redalyc.org/html/432/43270103/ http://www.redalyc.org/html/432/43270103/   La celulosa bacteriana es un polímero extracelular sintetizado por bacterias principalmente del género Acetobacter. Aunque su formación fue reportada re portada por primera vez en 1886 por J. Brown, sólo ha sido objeto de atención a partir de la segunda mitad del siglo XX; debido a su alto grado de cristalinidad, pureza, conformación reticulada y estructura tridimensional, este polímero es atractivo en diversas aplicaciones, especialmente en el área de la salud [1],[7]. La celulosa es sintetizada por bacterias pertenecientes a los géneros g éneros Acetobacter, Rhizobium, Agrobacterium y Sarcina[8]. Los productores más eficientes son las bacterias Gram-Negativas G ram-Negativas del género Acetobacter, Acetobacter xylinum (reclasificadas como Gluconoacetobacter xylinus), que se usan como microorganismos modelo en los estudios básicos y aplicados sobre este producto. Un número importante de investigaciones se ha enfocado en el mecanismo de síntesis del biopolímero, así como en su estructura y en las propiedades que determinan su uso práctico; los estudios sobre la estructura y las propiedaing.c propiedaing.cienc., ienc., vol 8, n◦ 16, julio-diciembre. 2012. 309| Técnicas de fermentación y aplicaciones de la celulosa ce lulosa bacteriana: una revisión des de este

 

biopolímero muestran que su composición química es idéntica a la de la celulosa de origen vegetal, aunque presenta diferencias significativas respecto a su conformación estructural y propiedades físicas [9],[10]. Una de las características más importantes de la celulosa bacteriana es su pureza, que la distingue de la celulosa vegetal usualmente asociada a hemicelulosa y lignina[7]. Otra característica es su alto grado de cristalinidad (mayor a 60 %); estos cristales están compuestos de celulosa tipo Iα y Iβ; la relación entre las dos formas cristalinas depende del microorganismo y de las condiciones de cultivo (fuente de carbono, suplementos, temperatura) [7]. Una vez purificada, la celulosa bacteriana es no tóxica, no alergénica, biocompatible y biodegradable http://www.scielo.org.co/pdf/ince/v8n16/v8n16a12.pdf  

Seleccione un microorganismo para la obtención del metabolito y justifique su elección. e lección. . La CB es un polímero extracelular insoluble, que es producido por varias especies de bacterias, como las pertenecientes a los géneros gé neros Acetobacter, Rhizobium, Agrobacterium y Sarcina (Jonas y Farah, 1998). El género Acetobacter engloba un grupo de bacterias con habilidad para oxidar azúcares y etanol generando ácido acético. acét ico. Entre los productores más eficaces de celulosa figuran A. xylinum, A. hansenii y A. pasteurianus. De entre ellos A. xylinum se ha tomado como organismo modelo para los estudios básicos y aplicados sobre CB, debido a su habilidad para producir, partiendo de diversas fuentes de carbono, altos niveles del polímero como producto primario de su metabolismo. Posteriormente esta especie fue reclasificada e incluida en el e l nuevo género Gluconacetobacter como Gluconacetobacter xylinus (Yamada et al., 1998), mientras m ientras que su cepa G. xylinus BPR2001, de alta capacidad para producir celulosa (Toyosaki et al., 1995), fue considerada una especie diferente y renombrada Gluconacetobacter sucrofermentans (Cleenwerck et al., 2010). Entre sus hábitats naturales se incluyen frutas y verduras en descomposición, zumos y disoluciones alcohólicas (Franke-Whittle et al., 2005). La estructura molecular de la celulosa que sintetiza G. sucrofermentans es idéntica a la de la celulosa vegetal, sin embargo, y a diferencia de ésta, é sta, la CB se halla e en n la naturaleza con un elevado grado de pureza, libre de lignina, hemicelulosas y pectinas (Bielecki et al., 2002). Otra Ot ra importante diferencia se encuentra en su estructura, que la confiere propiedades físico-químicas que la distinguen de la celulosa vegetal, como su elevada cristalinidad, durabilidad, resistencia mecánica, moldeabilidad y biocompatibilidad (Klemm et al., 2001). Gracias a esas propiedades, resultado de una estructura reticulada ultrafina, la CB ha encontrado numerosas aplicaciones en biotecnología, microbiología y ciencia de los materiales Entre los microorganismos, el mayor productor corresponde a las bacterias del género Gluconacetobacter. Esta es una bacteria estrictamente aerobia, capaz de sintetizar celulosa como una membrana en la superficie de medios líquidos. Su explotación industrial se ha visto frenada por los altos costos que implica su producción a gran escala; esc ala; sin embargo, ha sido posible obtenerla desde residuos agroindustriales para reducir sus costos de producción.

 

  La especie con mayor capacidad productora. Esta bacteria es e s el arquetipo para el estudio de biogénesis de celulosa, ya que el producto es de alta pureza y de estructura similar a la de origen vegetal, las ventajas obvias para manipulación y estudio del proceso de biosíntesis, ha hecho de esta un modelo único. Es una bacteria Gram negativa perteneciente a la familia acetobactereaceae; aerobio estrcito ue realiza la oxidación incompleta de diversos azucares y alcoholes( fermentación oxidativa. Su hábitat natural son frutas y vegetales en proceso de descomposición; es capaz de producir celulosa sobre medios liquidos y sólidos formando una película o nata sobre la superficie.

La película de celulosa funciona como mecanismo de flotación permitiéndole a la bacteria estar en la interfase aire/liquido para obtener con mayor facilidad el oxigeno necesario ne cesario para su crecimiento, la película es una barrera física que protege a la bacteria de la radiación UV, aumenta la capacidad de colonizar sustratos y su carácter altamente higroscópico le permite retener humedad previniendo la desecación del sustrato.

CONDICIONES DE CULTIVO El rango de temeperatura optima para los cultivos es de 28 a 30 grados Celsius, aunque la producción se lleva a cabo de 20 a 35 celsius,

 

Los periodos de incubación son dependientes del sistema de cultivo, en cultivo agitado lapsos de 24 a 72 h son empleados para la producción. El cultivo estático se caracteriza por largos periodos de cultivo que van de una a dos semanas.

1.3. ¿Cuál es la ruta metabólica que lleva a la producción del metabolito de interés?

http://www.redalyc.org/html/432/43270103/ http://www.redalyc.org/html/432/43270103/  

 

 

1.4. ¿Cuáles son los nichos más comunes de los cuales han aislado el microorganismo? mic roorganismo? Acetobacter xylinum es una bacteria del suelo que puede ser aislada de frutas caídas al suelo. Como parte del metabolismo de la glucosa, sintetiza subunidades de celulosa que son liberadas por extrusión al medio a través de los poros de la pared ce celular. lular. La unión de esas microfibrillas forma una película que retiene a las bacterias bacter ias formando un biofilm sobre el sustrato en descomposición. Desde el punto de vista metabólico, la celulosa es un metabolito secundario sintetizado cuando las condiciones del medio son satisfactorias desde el punto de vista nutritivo.

 

Diversas investigaciones indican que en Acetobacter xylinum, la síntesis de la celulosa estaría controlada por un operón.  operón. https://bteduc.com/guias_es/41_Biopolimeros_celulosa_bact.pdf  

1.5. ¿Qué permisos son necesarios para el uso del material biológico aislado de diferentes diferente s fuentes naturales? 1.6. ¿Compare entre diferentes medios reportados (máximo 3) y establezca e stablezca cuál es el medio de cultivo que presenta los mejores rendimientos re ndimientos para la producción del metabolito seleccionado? ¿Cuál es su composición? Efecto de las condiciones de cultivo sobre la producción de celulosa bacteriana Schramm y Hestrim (1954), realizaron uno de los primeros trabajos sobre producción de celulosa bacteriana, empleando Acetobacter xylinum en cultivo estático [28]. En ese estudio se encontró que la producción de celulosa es función del suministro de oxígeno, tanto para cultivo estático como agitado, pues bajo una atmósfera de nitrógeno no hubo producción significativa, mientras que la producción óptima se encontró utilizando aire enriquecido. Posteriormente Hestrin y Schramm (1954), desarrollaron un medio compuesto por: glucosa 2 % (p/v), peptona 0.5 %, extracto de levadura 0.5 %, fosfato disódico 0.27 % y ácido cítrico c ítrico 0.115 % a pH 6.0; este medio se concoe como H-S y es uno de los más utilizados en estudios de producción de celulosa bacteriana [32]. Trabajos posteriores se encaminaron a describir la síntesis del biopolímero, así como la ruta oxidativa de la fuente de carbono [33],[34]. Dudman (1959), presentó un estudio acerca del efecto de las condiciones de cultivo sobre la producción de celulosa empleando como microorganismo Acetobacter acetigenum y encontró que el uso de glicerol como fuente de carbono aumenta la producción de celulosa en un 40 %, comparado con glucosa y fructosa [8]. Para las fuentes de carbono complejas, este mismo autor muestra cómo al utilizar melaza hidrolizada se obtienen producciones hasta 88 % superiores a las alcanzadas en medios con glucosa como fuente de carbono. El aumento en la producción se atribuye a que el e l uso de glucosa como única fuente de carbono promueve la producción por parte del microorganismo de ácido á cido (ceto) glucónico, lo que no beneficia la producción de celulosa puesto que este ácido no sólo disminuye la cantidad de glucosa disponible para su polimerización, sino que conduce a niveles de pH que afectan la viabilidad celular. Más recientemente Keshk y colaboradores (2006) emplearon melaza de remolacha como fuente de carbono y Gluconacetobacter xylinus ATCC 10245 como microorganismo y obtuvieron un aumento en la producción de celulosa de 31 % con respecto al uso de glucosa como única fuente de carbono; c arbono; este aumento se atribuye a la ccantidad antidad de micronutrientes adicionales presentes en la melaza, especialmente sulfuros y nitrógeno orgánico, or gánico, que favorecen el crecimiento del microorganismo m icroorganismo [35]. Bae y Shoda (2005), también emplearon melaza previamente tratada con H2SO4 como fuente de carbono y Acetobacter xylinum subsp. sucrofermentans BPR2001 como microorganismo y encontraron que la producción de celulosa c elulosa se incrementa en 76 % con respecto a la melaza sin tratar; los autores encontraron que además de celulosa, el microorganismo produce algunos polisacáridos como acetan y levana y que su producción es mayor cuando se emplea la melaza sin tratar, tratar , razón por la cual la producción de celulosa decrece [36]. Con el fin de reducir los costos de producción asociados a la fuente de carbono, se han estudiado otras fuentes de carbono c arbono complejas. Hong y Qiu (2008) emplearon harina de konjac hidrolizada con hidróxido de calcio y como microorganismo Acetobacter aceti

 

subsp. xylinus ATCC 23770 y encontraron que la producción de celulosa fue tres veces mayor que al emplear glucosa como fuente de carbono. car bono. El aumento en la producción se atribuye tanto a la hidrólisis de la harina como a la presencia del ión Ca++ en el medio de cultivo, lo que favorece la acción de la celulosa sintasa, y por ende, e nde, la producción de celulosa [37]. Kurosumi y colaboradores (2009) compararon el uso de diversos jugos de fruta (naranja, piña, manzana, pera japonesa y uva) como fuente de carbono en un medio me dio H-S modificado con éstos (medio I), con el me dio H-S suplementado con glucosa, sacarosa y fructosa ajustados en la proporción en que se encuentran en los respectivos jugos de fruta (medio II), II ), y con un medio compuesto por el jugo de fruta al que solamente se le ajustó el pH inicial (medio III). III ). El microorganismo fue Acetobacter xylinum. La mayor producción de celulosa se obtuvo con el medio I para todos los jugos de fruta empleados, lo que, según los autores, se debe a la presencia de las fuentes de nitrógeno propias del medio H-S y a algunos compuestos adicionales presentes en las frutas que favorecen el e l crecimiento del microorganismo y la producción de celulosa [38]. Wu y Liu (2012) evaluaron e valuaron la vinaza proveniente de la producción de vino de arroz como fuente de carbono en un medio H-S sobre la producción de celulosa bacteriana, empleando como microrganismo Gluconcetobacter xylinus BCRC Watanabe y Yamanaka (1995), examinaron los efectos de la tensión t ensión de oxígeno en la fase gaseosa del medio de cultivo y encontraron que su incremento increme nto favorece la producción de celulosa; sin embargo, cuando el valor de la tensión de oxígeno ox ígeno supera el 15 % la producción de celulosa comienza a decrecer mientras aumenta la cantidad de CO2 producida, por lo que se verifica que el oxígeno es indispensable para el metabolismo de estas bacterias como ya y a había sido observado por Schramm (1954), pero también se puede concluir que la alta tensión de oxígeno estimula el proceso oxidativo de la ruta metabólica disminuyendo la producción de celulosa [40]. En cultivo agitado, Matsuoka y colaboradores (1996) desarrollaron un medio sintético para producción de celulosa, compuesto por: fructosa 4 % (p/v); fosfato ácido de potasio 0.1 %; sulfato de magnesio 0.025 %; solución de sales mixtas 1 %; solución de vitaminas 1 %. Este medio se utilizó como referencia y se comparó con éste é ste mismo suplementado con lactato y metionina y con un medio complejo que contiene licor de maíz; el microorganismo mic roorganismo empleado fue Acetobacter xylinum subsp. Sucrofermentans. Se encontró que el medio me dio sintético alcanza producciones de celulosa 10 % inferiores a las alcanzadas con el licor de maíz. m aíz. El lactato al ser consumido por el microorganismo e ir hacia el ciclo de los ácidos tricarboxílicos en la ruta metabólica, permite que la fructosa fruc tosa sea empleada para producción de celulosa. La metionina por su parte, estimula e stimula el crecimiento celular en las primeras etapas de cultivo, disminuyendo la fase lag y por tanto aumentando la velocidad de producción de celulosa [41]. En su trabajo, Jung y colaboradores (2010) estudiaron el proceso con glicerol como fuente de carbono car bono en cultivo agitado empleando Acetobacter sp. V6 y encontraron que la producción de celulosa es 91 % superior con el empleo de glicerol en lugar de glucosa, resultado similar al encontrado por Dudman (1959) en cultivo estático [42]. Una explicación a este comportamiento puede encontrarse en el trabajo de Sternberg y colaboradores (1986), quienes proponen que el microorganismo convierte este sustrato en dihidroxiacetona fosfato, que puede ser precursor de la síntesis de celulosa, pero que también puede convertirse en D-gliceraldehido 3-fosfato (ésta reacción es reversible), precursor del ácido glicérico. g licérico. La reversibilidad de esta última reacción permite Otros autores han estudiado el efecto de la adición de polisacáridos solubles al medio de cultivo sobre la producción de celulosa; se cree que su presencia disminuye los esfuerzos cortantes dentro del reactor y que de esta forma reducen el riesgo de mutación de las células productoras a no productoras de celulosa. Bae y Shoda (2005)

 

encontraron a través de un trabajo de optimización en un medio con licor de maíz suplementado con fructosa con Acetobacter xylinum BPR2001, que al incrementar la viscosidad del medio con pequeñas cantidades de agar, la producción de celulosa en cultivo agitado aumenta [44]; otros polisacáridos empleados son: Alginato de sodio [45], Agar [46] y goma xantana [47]. El aumento en la producción de celulosa respecto al medio sin adición de polisacárido es de 58 %, 56 % y 17 % respectivamente. Ha y Park (2012), evaluaron la producción de celulosa por Acetobacter xylinum adicionando al medio de cultivo un oligosacárido soluble en agua producido por Gluconacetobacter hansenii PJK. Se encontró que la adición de 1 % de este oligosacárido incrementa la producción de celulosa en cultivo estático en 89 % si el microorganismo usado es Acetobacter xylinum y en 52.3 % si se emplea Gluconacetobacter hansenii. La explicación de este incremento se atribuye a que estos microrganismos m icrorganismos producen oligopolisacárid oligopolisacáridos os junto con la celulosa 1.7. Proponer la(s) ecuación estequiometria para la producción del metabolito y el crecimiento crec imiento microbiano (consultar la fórmula química del microorganismo seleccionado) y balancearla. Según la estequiometria, determinar la relación C/N tanto tan to para el medio de cultivo como para la biomasa. 1.8. Seleccione un sustrato agroindustrial en Antioquia que el microorganismo pueda utilizar como fuentes de C y N, justifique su selección. Keshk y colaboradores (2006) emplearon melaza de remolacha como fuente de carbono y Gluconacetobacter xylinus ATCC 10245 como microorganismo y obtuvieron un aumento en la producción de celulosa de 31 % con respecto al uso de glucosa como única fuente de carbono; este aumento se atribuye a la cantidad c antidad de micronutrientes adicionales presentes en la melaza, especialmente sulfuros y nitrógeno orgánico, que favorecen el crecimiento del microorganismo [35]. Bae y Shoda (2005), también emplearon em plearon melaza previamente tratada con H2SO4 como fuente de carbono y Acetobacter xylinum subsp. sucrofermentans BPR2001 como microorganismo y encontraron que la producción de celulosa se incrementa en 76 % con re respecto specto a la melaza sin tratar; los autores encontraron que además de celulosa, c elulosa, el microorganismo produce algunos polisacáridos como acetan y levana y que su producción es mayor cuando c uando se emplea la melaza sin tratar, razón por la cual la producción de celulosa decrece [36]. Con el fin de reducir los costos de producción asociados a la fuente de carbono, se han estudiado otras fuentes de carbono complejas. Hong y Qiu (2008) emplearon harina de konjac hidrolizada con hidróxido de calcio y como microorganismo Acetobacter aceti subsp. xylinus ATCC 23770 y encontraron e ncontraron que la producción de celulosa fue tres veces mayor que al emplear glucosa como fuente de carbono. El aumento en la producción se atribuye tanto a la hidrólisis de la harina como a la presencia del ión Ca++ en el medio de cultivo, lo que favorece la acción de la celulosa sintasa, y por ende, la producción de celulosa [37]. Kurosumi y colaboradores (2009) compararon el uso de diversos  jugos de fruta (naranja, piña, manzana, pera japonesa y uva) como fuente de carbono en un medio H-S modificado con éstos (medio I), con el medio me dio H-S suplementado con glucosa, sacarosa y fructosa ajustados en la proporción en que se encuentran e ncuentran en los respectivos jugos de fr fruta uta (medio II), y con un medio compuesto por el e l jugo de fruta al que solamente se le ajustó el pH inicial (medio III). El microorganismo fue Acetobacter xylinum. La mayor producción de celulosa se obtuvo con el medio I para todos los jugos de fruta empleados, lo que, según los autores, se debe a la presencia de las fuentes de nitrógeno propias del medio H-S y a algunos compuestos

 

adicionales presentes en las frutas que favorecen el crecimiento c recimiento del microorganismo y la producción de celulosa [38]. Wu y Liu (2012) evaluaron la vinaza v inaza proveniente de la producción de vino de arroz como fuente de carbono en un medio H-S sobre la producción de celulosa bacteriana, empleando como microrganismo Gluconcetobacter xylinus BCRC 1.9. ¿Qué pretratamiento químico o enzimático se ha reportado que se les realizan a estas materias primas para mejorar la disponibilidad de los nutrientes? encontraron a través de un trabajo de optimización en un medio con licor de maíz suplementado con fructosa con Acetobacter xylinum BPR2001, que al incrementar la viscosidad del medio con pequeñas cantidades de agar, la producción de celulosa en cultivo c ultivo agitado aumenta [44]; otros polisacáridos empleados son: Alginato de sodio [45], Agar [46] y goma xantana [47]. El aumento en la producción de celulosa respecto al medio sin adición de polisacárido es de 58 %, 56 % y 17 % respectivamente. Ha y Park (2012), evaluaron la producción de celulosa por Acetobacter xylinum adicionando al medio de cultivo un oligosacárido soluble en agua producido por Gluconacetobacter hansenii PJK. Se encontró que la adición de 1 % de este oligosacárido incrementa la producción de celulosa en cultivo estático en e n 89 % si el microorganismo usado es Acetobacter xylinum Otros autores han estudiado el efecto de la adición de polisacáridos solubles al medio de cultivo sobre la producción de celulosa; se cree que su presencia disminuye los esfuerzos cortantes dentro del reactor y que de esta forma reducen el rriesgo iesgo de mutación de las células productoras a no productoras de celulosa. Bae y Shoda (2005) encontraron e ncontraron a través de un trabajo t rabajo de optimización en un medio con licor de maíz suplementado con fructosa con Acetobacter Ac etobacter xylinum BPR2001, que al incrementar la viscosidad v iscosidad del medio con pequeñas cantidades de agar, la producción de celulosa en cultivo agitado aumenta [44]; otros polisacáridos empleados son: Alginato de sodio [45], Agar [46] y goma xantana [47]. El aumento en la producción de celulosa respecto al medio sin adición de polisacárido es de 58 %, 56 % y 1 17 7 % respectivamente. Ha y Park (2012), evaluaron la producción de celulosa por Acetobacter xylinum adicionando al medio de cultivo un oligosacárido soluble en agua producido por Gluconacetobacter hansenii PJK. Se encontró que la adición de 1 % de este oligosacárido incrementa la producción de celulosa ce lulosa en cultivo estático en 89 % si el microorganismo usado es Acetobacter xylinum y en 52.3 % si se emplea Gluconacetobacter hansenii. La explicación de este incremento se atribuye a que estos microrganismos producen oligopolisacáridos junto con la celulosa Con el fin de incrementar la producción de celulosa se ha estudiado el efecto de la adición de algunos co-sustratos como CO2, etanol y ácidos orgánicos en un medio con Acetobacter Aceto bacter xylinum subsp. sucrofermentans BPR3001A. Los resultados muestran que la adición de etanol y lactato al medio de cultivo c ultivo incrementa la producción de celulosa en 16 % y 22 % respectivamente [49],[50]. Por el contrario, se observó que la adición de CO2 inhibe el crecimiento del microorganismo y por ello disminuye la producción de celulosa [51]. Por su parte, Son y colaboradores (2001), evaluaron el efecto de la adición de varios co-sustratos, entre ellos algunos ácidos orgánicos para el microorganismo Acetobacter sp A9; en todos los casos hubo un incremento en la celulosa obtenida con respecto al medio sin co-sustrato. El aumento en la producción de celulosa puede deberse deber se a que la presencia de co-sustratos permite a la glucosa una mayor disponibilidad para producir celulosa por parte del microorganismo mientras el co-sustrato se utiliza en el crecimiento cr ecimiento y producción de energía, pues la mayor parte de estos compuestos generan gener an metabolitos cercanos al ciclo de los ácidos

 

tricarboxílicos [31]. En relación con la temperatura, algunos autores han observado que la máxima producción de celulosa tanto para glucosa como para sacarosa, se logra a 30◦C. A 25◦C y 35◦C las producciones son similares en si, pero menores que a 30◦C, mientras a 40circC no existe crecimiento del microorganismo y, consecuentemente, no se presenta producción de celulosa [52],[53].  http://www.scielo.org.co/pdf/ince/v8n16/v8n16a12.pdf   [52],[53]. 1.10. Con base en la información obtenida en los numerales 1.7, 1.8 y 1.9, proponga el diseño de un medio de cultivo a partir del sustrato agroindustrial ag roindustrial que usted ha seleccionado, que justifique y demuestre la factibilidad del cultivo

Efecto de las condiciones de cultivo sobre la producción de celulosa bacteriana Schramm y Hestrim (1954), realizaron uno de los primeros trabajos sobre producción de celulosa bacteriana, empleando Acetobacter xylinum en cultivo estático [28]. En ese estudio se encontró que la producción de celulosa es función del suministro de oxígeno, tanto para cultivo estático como agitado, pues bajo una atmósfera de nitrógeno no hubo producción significativa, mientras que la producción óptima se encontró utilizando aire enriquecido. Posteriormente Hestrin y Schramm (1954), desarrollaron un medio compuesto por: glucosa 2 % (p/v), peptona 0.5 %, extracto de levadura 0.5 %, fosfato disódico 0.27 % y ácido ác ido cítrico 0.115 % a pH 6.0; e este ste medio se concoe como H-S y es uno de los más utilizados en estudios de producción de celulosa bacteriana [32]. Trabajos posteriores se encaminaron a describir la síntesis del biopolímero, así como la ruta oxidativa de la fuente de carbono [33],[34]. Dudman (1959), presentó un estudio acerca del efecto de las condiciones de cultivo sobre la producción de celulosa empleando como microorganismo Acetobacter acetigenum y encontró que el uso de glicerol como fuente de carbono aumenta la producción de celulosa en un 40 %, comparado con glucosa y fructosa [8]. Para las fuentes de carbono complejas, este mismo autor muestra cómo al utilizar melaza hidrolizada se obtienen producciones hasta 88 % superiores a las alcanzadas en medios con glucosa como fuente de carbono. El aumento en la producción se atribuye a que el e l uso de glucosa como única fuente de carbono promueve la producción por parte del microorganismo de ácido (ceto) glucónico, lo que no beneficia la producción de celulosa puesto que este ácido no sólo disminuye la cantidad de glucosa disponible para su polimerización, sino que conduce a niveles de pH que afectan la viabilidad celular. Más recientemente

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