PRODUCCIÓN DE ALGINATO A PARTIR DE AZOTOBACTER VINELANDII EN MEDIO SUMERGIDO A NIVEL MATRAZ

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PRODUCCIÓN DE ALGINATO A PARTIR DE AZOTOBACTER VINELANDII EN MEDIO SUMERGIDO A NIVEL MATRAZ

 Padilla Franco, Mariana 1 Rocío Rodríguez, Alejandra 2

 marianapafr@unisabana.edu.co 1  rocio@unisabana.edu.co 2

Abstract: In the present practice, the production of alginate from Azotobacter vinelandii, by means of the batch fermentation technique in submerged medium for the generation of biotechnological processes at flask level, was the objective of the present work. We identified the effectiveness of the production of different biomolecules from the isolation of the mentioned bacterial microorganism, such as alginate, biomass and nitrogen that the submerged medium presented, so that yields of 0.088 and 0.059 were obtained respectively, however the last one could not be measured due to the lack of sufficient data, on the other hand, 0.0120 g of alginate with a viscosity of 13.1 Cp was finally obtained.[pic 2][pic 3]

Key words: Alginate, Azotobacter vinelandii, fermentation, yield.

1. TRODUCCIÓN

En la presente práctica se produjo alginato a partir de Azotobacter vinelandii, en medio sumergido a nivel matraz, por lo cual es importante en primera instancia definir qué es alginato: el alginato es un polisacárido producido por varios tipos de seres vivos, especialmente algas marrones y bacterias del género Azotobacter, este ha sido empleado en la industria biotecnológica como agente viscosante, gelificante y estabilizador coloidal, además el alginato al ser biocompatible también tiene la capacidad de ser usado como una matriz para atrapar y/o dispensar una variedad de moléculas y/o partículas sin importar que sea resistente a la biodegradabilidad (Universidad de la Sabana, 2021); por su parte, Azotobacter vinelandii es una bacteria poliploide, es decir posee varias copias de su cromosoma, cabe destacar que tiene capacidades metabólicas y genéticas tales como: fijación de nitrógeno en presencia de oxígeno por tres sistemas diferentes de nitrogenasa, mecanismos de protección de la nitrogenasa, alta capacidad respiratoria que en condiciones diazotróficas o de fijación de nitrógeno es hasta 10 veces más alta que la de Escherichia coli y sufre un proceso de diferenciación morfológica para formar quistes resistentes a la desecación. (Espín G. 2010).

Como se mencionó inicialmente la materia prima empleada es la bacteria Azotobacter vinelandii, la cual fue elegida debido a que los genes que codifican para las enzimas que participan en la síntesis, excreción y modificación del alginato han sido identificados en A. vinelandii, por tanto, al haber elegido una materia prima incorrecta no se habría podido llevar a cabo la práctica. Todos los genes estructurales de esta bacteria se encuentran agrupados en el cromosoma y se transcriben a parir de varios promotores, excepto algC que codifica para la (PMM).  El gen algD, que codifica la GDP-manosa deshidrogenasa (GMD), se transcribe a partir de tres promotores.Los genes alg8, alg44, algK y algJ que se localizan inmediatamente abajo de algD están organizados en una unidad transcripcional y sus productos participan en la polimerización y secreción del alginato: el producto de alg8 es una glicosil transferasa membranal que se ha propuesto con actividad de polimerasa; alg44 codifica otra proteína de membrana interna, la cual se propone forma parte de un complejo de polimerización o que tiene que ver con el transporte del polímero al periplasma, algJ codifica para una proteína de membrana externa con actividad de canal iónico que es esencial para la secreción del alginato y el producto de algK es una proteína periplásmica que pudiera participar en la incorporación de AlgJ en la membrana externa. Inmediatamente después de este operón se encuentra el operón algGXLVIFA . algG codifica para una epimerasa , algL para un alginato liasa o alginasa . Los productos de algX, algV, algI y algF son los responsables de la acetilación de los residuos manurónicos en el periplasma y el producto de algA es la enzima bifuncional que cataliza el primer y tercer pasos de la vía (Espín G. 2010).

Por otro lado, en esta práctica se planteó determinar el rendimiento en la producción de biomasa y alginato a partir de glucosa usando la mencionada Azotobacter vinelandii, además del rendimiento de fuente de nitrógeno en la biomasa y rendimiento de fuente de nitrógeno en el alginato  a partir de las siguientes ecuaciones respectivamente:

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1. METODOLOGÍA

Inicialmente activamos la cepa de Azotobacter vinelandii ATCC® 12518 en medio Ashby suplementado con agar y se incubó durante 48 horas a 30°C. La fermentación se realizó en un Erlenmeyer de 250 ml con 100 ml de medio de cultivo y la composición de dicho medio por litro de agua desionizada fue: glucosa 40 g; extracto de levadura 3.0 g; MgSO4.7H2O, 0.4 g; NaCl, 0.4 g; KH2PO4, 0.16 g; K2HPO4, 0,64 g; CaCl2.2H2O, 84 mg; NaMoO4.2H2O, 2 mg; FeSO4.7H2O, 6 mg; H3BO4, 2.9 mg; CoCl2, 1.2 mg; CuSO4.5H2O, 0.1 mg; MnCl2. 4H2O, 0.09 mg; ZnSO4. 7H2O, 1.2 mg.

 Debido a que la glucosa usada era un azúcar reductor y que se empleó en alta concentración, se requirió esterilizarla por separado para evitar su caramelización con sales y previo a la inoculación se adicionó en el medio de cultivo. Igualmente, debido a que la presencia de hierro y fosfatos hace que se precipiten ciertas sales en la esterilización, se preparó la solución de microelementos concentrada por separado de la solución de macroelementos.

 Preparamos 10 Erlenmeyer de 100 ml de medio de cultivo cada uno teniendo en cuenta:

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