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Producción de Enzimas por Fermentación sobre substratos sólido

G. Viniegra-Gonz ález y E. Favela-Torres Universidad Autónoma Metropolitana México, D.F., MEXICO. Producción de Enzimas por Fermentación sobre substratos sólido. Gran variedad de soportes sólidos. A. niger crecido en espuma de poliuretano. Espacios intersticiales llenos de aire .

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Producción de Enzimas por Fermentación sobre substratos sólido

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Presentation Transcript

  1. G. Viniegra-González y E. Favela-Torres Universidad Autónoma Metropolitana México, D.F., MEXICO Producción de EnzimasporFermentaciónsobresubstratossólido

  2. Gran variedad de soportessólidos

  3. A. nigercrecido en espuma de poliuretano • Espaciosintersticialesllenos de aire. • El mosto se extiende en láminasdelgadas, portensión superficial. • El aguarodea a los mohos. • A/V > 100/cm Romero S. J. tesis doctoral, 2000

  4. CO2 micelio Soporte sólido O2 Diagrama de la FMS

  5. Ventajas de FMS (sólida) sobreFsM (sumergida) • Menorrepresióncatabólica. • Mayor rendimiento de la biomasa, con menosaireaciónforzada. • Mayor resistencia a substratostóxicos. • Menoractividadproteolítica en el mosto. • Mayor productividad del reactor. • Ahorro de agua y energía.

  6. O2 O2 O2 So So So So So So FMS sobre soportes porosos El O2desciendedelairehaciaelmicelio El Substrato asciendedelsoportealmicelio

  7. Mayor rendimiento de biomasa en la FMSF • A. niger en PUF. • Abcisas: So= [glucosa] • Ordenadas: Máximabiomasa, XM • FMS (); FsM () Romero S. J. Ph. D. thesis, 2000

  8. Interpretación • En PUF, A/V = 330/cm • En los matraces, A/V = 2/cm • Aunque los matraces están agitados, la transferencia de oxígeno es pobre. • En PUF, la transferencia pasiva de oxígeno es eficiente. • Si aumenta, S0, m/m fija en PUF y creciente en FsM.

  9. Menor proteólisis en la FMS Data from, Diaz-Godinez et al. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 26: 271 (2001)

  10. Interpretación • Las proteasas son respuestas al estrés fisiológico (deficiencias nutricionales, falta de oxígeno, etc.) • En FMS hay menos estrés que en FsM y por ello hay menos proteasas. • Se puede aumentar las proteasas en FMS si se desequilibran las proporción C/N.

  11. Productividad de la tanasa • A. niger en PUF • Ácidotánico: es un substratotóxico. • Productividad en función del volumen del mosto. • Mosto/PUF: 20 mL/g Aguilar et al., J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 26: 296, 2001.

  12. Interpretación: • El ácido tánico es menos tóxico en FMS que en FsM. • Por eso aumenta la productividad en la primera y disminuye en la segunda.

  13. TítulosEnzimáticos : FsM vs. FMS* EW(L), EW(S) = Títulospor L del mosto, FsM(L) ó FMS(S) ER(L), ER(S) = Títulospor L del reactor, FsM (L) ó FMS(S) *Recopilación: Viniegra-Gonzalez & Favela-Torres (2002)

  14. Comentario: • Se pueden aislar cepas específicas para FMS que igualan o superan a las cepas para FsM. • Ejemplos publicados de a-amilasa: • FsM, > 1x106 U/L;  1010 U/10 m3 • FMS, > 5x104 U/g;  1010 U/(133 bandejas)

  15. Limitaciones de la FMS • Problemas de transferencia de masay caloren el substratosólido. • Los miceliosno se puedenagitar muchoporque se rompen. • Asepsia del sólidomásdifícilque en el mosto. • Pocosdiseños de reactoresindustriales.

  16. Ventajas prácticas de la FMS • La ausencia de agua residual reduce a la mitad los costos de las instalaciones. • Si se puede usar el producto crudo, se abate el costo principal: la recuperación del producto. • Es ventajosa la FMS para producir complejos enzimáticos que degraden bio-polímeros complejos insolubles.

  17. Conclusiones: • Limitante principal: la cepa altamente productiva y especializada para FMS. • Ventaja principal de la FMS es la eliminación de la planta de tratamiento de aguas residuales. • Ventajas adicionales: complejos enzimáticos crudos recuperados como harinas o pastas con bajos costos de recuperación.

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