Optimización de la producción de biomasa de una cepa autóctona en medio formulado a partir de residuos agroindustriales: viabilidad y actividad metabólica

Abstract

Introducción y Objetivos: La producción industrial de concentrados y aislados de proteínas provenientes de la harina de soja genera grandes cantidades de residuos líquidos, los cuales contienen una gran cantidad de nutrientes que podrían ser aprovechados por la industria de fermentos para la formulación de medios de cultivos económicos. En el presente trabajo se optimizó mediante la metodología de superficie de respuesta la producción de biomasa de Lactobacillus paracasei 90 (L90) en un medio de cultivo formulado principalmentecon el residuo líquido resultante de la separación de proteínas/fibras de la harina de soja. Una vez optimizado el medio (MO), se evaluó la actividad metabólica de las células de L90 desarrolladas en el mismo.Materiales y Métodos: La optimización se realizó mediante un diseño experimental central compuesto fraccionado con 4 factores (permeado de suero de queso, extracto de levadura, Mg y Mn), un total de 22 puntos experimentales, 6 de los cuales son puntos centrales, y fueron realizados en 2 bloques. La cepa L90 se inoculó al 2% en cada combinación de variables propuestas por los puntos experimentales del diseño y se incubó 24h a 34°C. La respuesta del diseño (biomasa) se evaluó mediante recuentos en placa, peso seco y densidad óptica (DO). Para evaluar la influencia del medio de crecimiento en la actividad del fermento, en el MO se evaluó pH, producción de ácidos y consumo de azúcares por L90, y se comparó con el comportamiento en el medio comercial MRS. Además, la actividad de L90 se evaluó por otros dos ensayos. En el primero se analizó laactividad lactato dehidrogenasa (LDH) en extractos libres de células obtenidos mediante disrupción celular. En el segundo ensayo, las células crecidas en MO y en MRS fueron inoculadas al 2% en leche e incubadas a 37ºC durante 24h; en la leche fermentada (LF) se analizó el perfil de fermentación y el recuento de L90. Todas las experiencias se realizaron por triplicado.Resultados: En el MO se alcanzaron elevados niveles de biomasa de L90 (9,4±0,1 log, 1,39±0,1 de peso seco y 4,3±0,2 de DO), aunque los valores fueron significativamente (p<0,05) menores que los obtenidos en el MRS (9,8±0,1 log, 2,49±0,1 de peso seco y 6,8±0,2 de DO). La glucosa es el principal carbohidrato en el MRS, la cual fue consumida casi totalmente por L90 durante la incubación, mientras que los azúcares presentes en el MO y que disminuyeron por la presencia de L90 fueron sacarosa/lactosa (que coeluyen en los cromatogramas). La producción de los ácidos láctico y acético en el MO fue menor que en el MRS, aunque el pH fue más bajo, lo que sugiere una menor capacidad buffer en el MO. Los recuentos de L90 en la LF alcanzaron 9 log UFC/mL, independientemente del medio de cultivo empleado. Se observaron diferencias en la producción de ácidos orgánicos en leche según el medio de crecimiento. Los niveles de láctico y acético en la LF inoculada con las células provenientes del MRS (LF-MRS) fueron mayores que en la LF-MO. Contrariamente, en LF-MO se observó mayor concentración de ácido pirúvico que en la LF-MRS. Estos resultados se correlacionaron con menores niveles de LDH en las células crecidas en el MO.Conclusiones: El medio de cultivo optimizado resultó adecuado para obtener elevados niveles de biomasa de L90 requeridos para la producción industrial de la misma. El bajo costo de este medio, sumado a que podría reducir la capacidad acidificante del fermento, lo convierten en un medio industrial alternativo de interés.