Desarrollo de modelos cinéticos segregados para el control de procesos fermentativos

Abstract

Uno de los principales objetivos en ingeniería de bioprocesos es el desarrollo de modelos matemáticos que describan las cinéticas de crecimiento y la viabilidad celular. En este sentido, el desarrollo de modelos cinéticos cinéticos segregados, que describan la relación entre los diferentes estados fisiológicos celulares y su contribución al proceso, conlleva la obtención de una herramienta de gran valor para la optimización y el control de los procesos. En este trabajo, se aplicó la técnica de citometría de flujo (CF), en combinación con determinados colorantes de fluorescencia, para la evaluación a nivel individual de las células de dos tipos de microorganismos (levaduras y bacterias). Inicialmente, la aplicación de la CF al análisis de cultivos puros de la levadura (Saccharomyces cerevisiae) y la bacteria láctica (Lactobacillus hilgardii), permitió definir unos patrones de tinción característicos relacionados con los distintos estados fisiológicos. El protocolo experimental, así desarrollado, resultó adecuado para el seguimiento del proceso de fermentación de sidra en condiciones de cultivo mixto. Asimismo, la CF ha sido utilizada para evaluar la supervivencia de L. hlgardii, responsable de la fermentación maloláctica (FML) en sidra, durante los tratamientos de preservación (congelación y liofilización), reactivación y posterior evolución en el medio de fermentación. Los resultados obtenidos permitieron conocer las condiciones óptimas para la obtención de este cultivo iniciador y su posterior desarrollo durante la FML. La determinación de la evolución de las células viables, viables no cultivables y muertas durante la fermentación de cultivos puros de S. cerevisiae y L. hilgardii en medio semi-sintético, proporcionó la base experimental para la formulación de un modelo cinético segregado que describe de forma adecuada las respectivas dinámicas celulares, así como el consumo de sustrato en cultivos discontinuos.