Fisiología de crecimiento de Aspergillus niger en fermentación en medio sólido con diferentes soportes - Juárez Cárdenas, María Isabel (Universidad Autónoma Metropolitana, 2015)
En este trabajo se estudió el efecto de dos tipos de soporte (agrolita y aserrín) sobre la fisiología de crecimiento de Aspergillus niger CH4 en fermentación en medio sólido (FMS). En la primera etapa se caracterizaron los soportes inertes, evaluando la capacidad de retención de agua, humedad crítica, velocidad máxima de secado e isotermas de adsorción. Los valores de la capacidad de retención de agua fueron 4.2 ± 0.3 gramos de agua (gagua)/g de soporte seco (Ss) y 4.7 ± 0.2 gagua/gSs para agrolita y aserrín respectivamente. Mediante curvas de secado se obtuvo la humedad crítica y las velocidades máximas de secado de cada soporte, obteniendo valores de 1.52 ± 0.1 y 0.61 ± 0.01 gagua/gSs, respectivamente, para la agrolita y de 1.70 ± 0.1 y 0.56 ± 0.01 gagua/gSs para el aserrín. Los datos obtenidos en las isotermas de adsorción fueron ajustados al modelo de Henderson, encontrando que las constantes del modelo para cada soporte fueron: n de 0.32 y 0.91, k de 6.13 y 7.57 en agrolita y aserrín respectivamente. Las diferencias obtenidas en los valores de las constantes son atribuidas a la naturaleza de cada soporte. Una vez caracterizados los soportes inertes, en la segunda etapa se evaluó el efecto del soporte sobre la fisiología de crecimiento de A. niger. El crecimiento del hongo se estimó en los sistemas de FMS mediante la medición en línea de la producción de CO2 y consumo de O2 en un respirómetro y por el consumo de glucosa (GC). Se evaluaron concentraciones iniciales de glucosa de 50 a 300 g/L en ambos soportes. En todas las concentraciones evaluadas se obtuvo una conversión de glucosa mayor al 90%. Se cuantificó también el contenido de humedad y el pH al inicio y al final del cultivo. La fase Lag se mantuvo casi constante (tLag= 8.44 ± 0.4 h) independientemente de la concentración inicial de glucosa cuando se utilizó aserrín; en contraste, altas concentraciones de glucosa incrementaron el tLag en agrolita, alcanzando valores cercanos a 15 h. Se registró una mayor actividad respiratoria cuando A. niger creció en aserrín, encontrando que la producción de CO2 fue de 1.4 a 1.8 veces mayor que la obtenida en agrolita. Las tasas de producción de CO2 en aserrín fueron entre 1.4 y 2.1 veces mayores que las obtenidas con agrolita y las de consumo de O2 de 1.5 a 2.3 veces. Para ambos soportes, la producción de CO2 fue mayor que el consumo de O2, indicando que la mineralización del carbono se favoreció en todas las condiciones evaluadas. En el Capítulo 3 se evaluaron diferentes relaciones C/N en orden creciente (8.3 a 65.6) y se observó que cuando el microorganismo crece en aserrín al aumentar la relación C/N el tiempo de la fase Lag disminuye de 16 h a 8 h, mientras que en agrolita la fase Lag se mantuvo con un tLag=15.6 ± 1.1 h. Para relaciones C/N entre 16.5 y 65.6, se encontraron tasas máximas de producción de CO2 (0.44 ±0.1 mgCO2/gGC h) y de consumo de O2 (0.37 ± 0.07 mgO2/gGC h) muy similares en ambos soportes. Sin embargo en la relación C/N de 8.3, los valores de las tasas máximas de CO2 y O2 obtenidas en aserrín (0.55 mgCO2/gGC h y 0.44 mgO2/gGC h) fueron casi el doble que en agrolita. Tanto la producción total de CO2 como el consumo de O2 obtenidos en cada soporte fueron independientes de la relación C/N; esto se vio reflejado en el coeficiente respiratorio que se encontró ligeramente mayor a 1. El grupo de Solis 1996 utilizó agua como disolvente en sus medios de cultivo y nosotros utilizamos agua comercial Bonafont®, probablemente en las relaciones C/N más grandes no notamos diferencias en los parámetros de crecimiento entre soporte, es por eso que decidimos evaluar el efecto del tipo de agua (destilada y Bonafont®) sobre la fisiología de crecimiento de A. niger. Con los datos obtenidos en línea mediante el sistema respirométrico obtuvimos diferentes parámetros asociados al crecimiento. En primera instancia so observó que la fase Lag fue menor en aserrín (12 h) que en agrolita (15 h), y no hubo diferencia significativa entre tipos de agua. Probablemente, el pH influyó en los resultados de la fase de adaptación, la humedad en ambos soportes fue similar (50%). Los valores obtenidos de las tasas máximas de producción de CO2 y de consumo de O2 fueron semejantes en ambos soportes y en los dos tipos de agua evaluados. Por lo descrito anteriormente, debido a las diferencias encontradas en el grado de interacción del agua con los soportes y en los parámetros obtenidos a partir de la fisiología de crecimiento, es posible concluir que la interacción entre el agua y el soporte en FMS tiene efecto sobre la fisiología de crecimiento de Aspergillus niger bajo las condiciones ambientales controladas.