Producción microbiana de polímeros extracelulares y su caracterización para su potencial aplicación biotecnológica

Abstract

Los fructanos son polímeros naturales con enlaces predominantes del tipo fructosil-fructosa [1]. El levano es un tipo de fructano con propiedades prebióticas sintetizado por distintas especies de vegetales y microorganismos [2]. El objetivo de este trabajo fue evaluar la capacidad de producción de exopolisacáridos por aislamientos bacterianos del género Bacillus, así como llevar a cabo la caracterización química de la estructura de los polisacáridos obtenidos. La producción de exopolisacáridos (EPS) fue evaluada utilizando las cepas del género Bacillus Mcn4 y Mb1, y llevada a cabo en un medio optimizado y en condiciones fijadas anteriormente por el grupo de trabajo [3]. Se determinó el crecimiento bacteriano por peso seco. El EPS se obtuvo a partir del sobrenadante mediante precipitación alcohólica y posterior centrifugación, en donde se realizó una cuantificación gravimétrica de la producción. Además, se cuantificó sacarosa residual a partir del sobrenadante de cultivo mediante cromatografía líquida de alta eficiencia (HPLC). Los polímeros fueron purificados por medio de diálisis, liofilizados, y posteriormente resuspendidos en agua estéril bidestilada. La composición química fue evaluada mediante hidrólisis ácida del polímero, por determinación del perfil de los azúcares por HPLC. Por último, se determinaron los grupos funcionales del EPS por Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FT-IR), utilizando como control levano comercial. La cepa Mcn4 mostró una producción significativa de polímero extracelular a partir de las 48 horas de cultivo, El valor máximo de producción se registró a las 96 horas, alcanzando 2,55 g/L de EPS, aunque no presentó diferencias estadísticas significativas respecto al obtenido a las 72 horas (2,25 g/L), tanto en producción como en rendimiento. En cambio, la cepa Mb1 mostró una disminución significativa en la producción en comparación con Mcn4. La producción de EPS fue detectable a partir de las 72 horas de incubación, alcanzando un valor máximo de 0,440 g/L a las 96 horas, lo cual se traduce en un menor rendimiento de producción. En los cromatogramas de ambos EPS hidrolizados, se observó un pico en común a un tiempo de retención de 17,5 minutos correspondiente a la fructosa, lo que indica que los EPS analizados son del tipo fructano. A su vez, los espectros obtenidos por FT-IR para los exopolisacáridos fueron consistentes con aquellos típicamente observados en carbohidratos [4], ya que se observan los estiramientos de los enlaces C–O–C y C–O en la región de absorción entre 1000 y 1200 cm⁻¹, y se encontró un pico característico de carbohidratos en la región de 1064 cm⁻¹ y 1077 cm⁻¹. El patrón observado en los espectros de las muestras de EPS mostró una elevada similitud con el espectro del levano comercial. En conclusión, los resultados mostraron que Bacillus sp. Mcn4 posee mayor capacidad de producción de exopolisacárido que Bacillus sp. Mb1, y que ambos exopolisacáridos generados corresponden al tipo levano, el cual, debido a sus propiedades, se posiciona como un potencial nutracéutico con posibles aplicaciones en el ámbito biotecnológico.