Obtención de ácidos orgánicos por fermentación de subproductos lácteos

Abstract

El creciente interés comercial experimentado en los últimos años por los ácidos orgánicos ha estimulado la producción biotecnológica de los mismos como una solución integral a la paulatina demanda suscitada en este segmento químico. De igual modo, la sostenibilidad ha sido otro de los retos afrontados por la biotecnología industrial, la cual se ha centrado tanto en el desarrollo de estrategias eficientes, como en el aprovechamiento biotecnológico de residuos o subproductos industriales. En este contexto, el presente trabajo ha abordado la producción biotecnológica de dos ácidos orgánicos con importante relevancia comercial como son el ácido láctico y lactobiónico a partir de dos residuos alimentarios, el suero lácteo de yogurt y de queso. En primer lugar se ha estudiado la producción de ácido láctico por Lactobacillus casei a partir de los azúcares fermentables presentes en el suero lácteo de yogures retirados de la cadena de comercialización. Así, se ha evaluado la capacidad fermentativa en términos de rendimiento, evolución y eficiencia de un sistema fermentativo caracterizado por la presencia de glucosa, sacarosa y lactosa como substratos. Con el objetivo de profundizar en el comportamiento fermentativo, se ha empleado asimismo la citometría de flujo multiparamétrica como herramienta para la evaluación de la funcionalidad celular durante el bioproceso. De hecho, la aplicación de esta técnica de cultivo independiente ha permitido conocer el status fisiológico y la robustez celular del sistema a nivel poblacional. Asimismo, se ha estudiado la bio-producción de ácido lactobiónico por Pseudomonas taetrolens a partir de suero lácteo bajo diferentes condiciones operacionales. El ácido lactobiónico ha irrumpido recientemente en el mercado con una pléyade de aplicaciones en ámbitos tan diversos como el alimentario y el biomédico debido a sus excelentes propiedades. Hasta la fecha su producción industrial está restringida a la catálisis vía química, resultando en una metodología ineficiente e insostenible debido al uso de costosos catalizadores y a la formación indeseable de subproductos laterales durante la reacción. La producción biotecnológica puede resolver estas limitaciones así como posicionarse como la alternativa productiva más adecuada ante el incremento en la demanda del ácido lactobiónico. El bioproceso desarrollado en el presente trabajo ha sido llevado a cabo en diferentes escalas con el fin de localizar y poner en evidencia las etapas limitantes, optimizando el sistema en base a consideraciones operacionales lo más adecuadas tanto para la fisiología como para el rendimiento productivo de P. taetrolens. Así, la monitorización de la heterogeneidad fisiológica del sistema, a través de la citometría de flujo multiparamétrica, ha proporcionado el conocimiento preciso sobre el comportamiento funcional de P. taetrolens asociado a la bio-producción de ácido lactobiónico. En el presente trabajo se ha avanzado, por lo tanto, en el conocimiento de cómo diferentes factores, tales como el pH operacional, la disponibilidad de oxígeno disuelto o la edad fisiológica, influyen decisivamente sobre el rendimiento, productividad y eficiencia del sistema productivo, constituyendo globalmente una valiosa información para una posible transferencia industrial del sistema aquí desarrollado.