Por primera vez se logra controlar la respiración celular en cultivos de una bacteria clave para producir biopolímeros

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Investigadora y estudiante de Doctorado en Biotecnología Belén Ponce Martínez, logró aumentar la producción de alginato, este biopolímero es utilizado en amplia gama de aplicaciones industriales cuya funcionalidad dependen de su peso molecular

Lorenzo Palma, Ciencia en Chile.-Motivada por realizar investigación aplicada y trabajar con el desarrollo de biopolímeros, que son macromoléculas que puedan reemplazar ampliamente a los plásticos. La Ingeniera en Bioprocesos y Máster Ciencias de la Ingeniería con mención en Ingeniería Bioquímica de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV), publicó recientemente en la prestigiosa revista académica Electronic Journal of Biotechnology, resultados que, de seguro se utilizarán para innovar en la producción de biopolímeros.

Para la producción de alginato, por lo general se utilizan algas, pero el grupo de investigación de la PUCV, liderado por el Dr. Álvaro Díaz-Barrera, investigan e innovan con una bacteria llamada Azotobacter vinelandii, en el proyecto “Desarrollo de un bioproceso para la producción de alginatos: escalamiento y su potencial aplicación como película comestible”, que busca desarrollar una implementación a nivel industrial de producción de estos polímeros.

En el marco de este proyecto FONDECYT es que la ahora estudiante de Doctorado en Biotecnología (c) Belén Ponce planteó la hipótesis de su tesis de magíster en la cual, si lograba controlar la velocidad de transferencia de oxígeno (VTO) por mezcla de gases en el biorreactor, iba a mantener el peso molecular del alginato durante todo el cultivo. Como resultado, logró mantener la VTO durante 60 horas de cultivo de las 72 horas, y el peso molecular del alginato se mantuvo 40 horas constante. El inicio del control automático comenzaba a las 12 horas del cultivo, cuando existía una cantidad suficiente de células para comenzar el control.

¿Cómo lo logró? A través de la creación de un algoritmo de control PI desarrollada y validada previamente con un alto porcentaje de eficiencia. Esto permitió controlar la salida de gas oxígeno del fermentador y variar el gas de oxígeno de entrada de alimentación lo que es clave, ya que esta bacteria es un microorganismo que necesita sí o sí el oxígeno para poder vivir, dividirse y duplicarse. Esta es la primera publicación que confirma y demuestra es posible mantener controlada la velocidad de transferencia de oxígeno en Azotobacter vinelandii para la producción de alginato.

En este caso se logró controlar la velocidad transferencia de oxígeno y mantener el peso molecular del alginato. También identificamos cómo se expresan ciertos genes del alginato durante la fermentación. Cabe destacar que, duplicamos la concentración de alginato, sus rendimientos y productividad, solo con el control de la velocidad de transferencia de oxígeno”, cuenta la investigadora.

En el estudio, se logró incrementar la producción de alginato con Azotobacter vinelandii.  La investigadora recuerda que alginato es un producto utilizado en muchas áreas, desde alimentos, productos farmacéuticos, artículos biomédicos, implantes, aditivos alimentarios, entre otros productos. “Es muy atingente al tiempo en que estamos viviendo. Estudiando e investigando cómo se comporta nuestra bacteria permitirá crear nuevos productos que sea más sustentables, tal como ocurre con el alginato”, concluyó Belén Ponce.

Lea el paper aquí: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0717345821000221#!