Main characteristics and applications of solid substrate fermentation
La fermentación de sustrato sólido (SSF) ha sido usualmente empleada para la producción de productos de valor agregado (antibióticos, alcaloides, factores de crecimiento de plantas, etc), biocombustibles, enzimas, ácidos orgánicos, aromas, biorremedación de compuestos peligrosos, detoxificación biológica de residuos agroindustriales, enriquecimiento nutricional, biopulping, productos biofarmacéuticos, etc. Esta tecnología ha ganado renovada atención en la industria, ya que se ha convertido en una alternativa más atractiva que la fermentación líquida para muchos productos.Así, se encuentra que la SSF produce un producto más estable, con menos requerimientos energéticos, en fermentadores más pequeños, y volúmenes menores de efluentes contaminantes. Este artículo se enfoca en presentar una visión de las características principales y aplicaciones de la SSF, así como sus ventajas y desventajas, comparado con la fermentación líquida sumergida (SLF). También se discute el efecto de las principales variables en los procesos SSF, así como aspectos importantes relacionados con el diseño de biorreactores SSF.
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General and microbiological aspects of solid substrate fermentation
En el artículo se presentan algunas consideraciones generales acerca de la especificidad y características de la SSF (Fermentación en Sustrato Sólido), sus ventajas y desventajas, comparadas con la LSF (Fermentación en Sustrato Líquido). Se identifican los microorganismos involucrados en fermentaciones de estado sólido, considerando los mejores desempeños de los hongos filamentosos. Se detallan los sustratos sólidos y sus componentes macromoleculares básicos, en relación con su sistema heterogéneo y complejo. Se examina en detalle las mediciones de biomasa, así como los factores ambientales, ambos esenciales para estudiar y optimizar las fermentaciones en estado sólido.
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General and microbiological aspects of solid substrate fermentation
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Optimizing bioreactors by extremum seeking
La optimización de la operación de los reactores biológicos es un interesante problema no lineal, cuya solución ofrece un beneficio económico potencial. Los autores del artículo aplicaron un método de búsqueda de pico para acercarse a la máxima velocidad de producción de biomasa en un biorreactor de tanque agitado continuo. Se investigaron dos modelos, Monod y Haldane, y se muestra por simulación que el esquema de búsqueda de picos alcanza la optimización para ambos casos. Se diseñó un controlador feedback estabilizador con un filtro de escape para extender el intervalo operativo del modelo Haldane.
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Optimizing bioreactors by extremum seeking
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Evaluation of productivity of zymotis solid-state bioreactor based on total reactor volume
En este trabajo se describe un método para analizar el desempeño de biorreactores de fermentación en estado sólido. El método es usado para investigar el valor óptimo para el espaciamiento entre las placas de enfriamiento del reactor Zymotis, empleando datos de fermentación simulados proporcionados por un modelo matemático. El reactor Zymotis tiene un buen potencial para aquellos procesos de fermentación en estado sólido en los cuales el lecho del sustrato debe permanecer estático. Este artículo se enfoca en dos parámetros de diseño introducidos por la presencia placas de transferencia de calor internas: el ancho de la placa de transferencia de calor, el cual es gobernado por la cantidad de calor removido y la caída de presión del agua de enfriamiento, y el espaciamiento entre estas placas de transferencia de calor.
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Biological kinetics parameters in a pure culture biofilm developed in an airlift reactor
Se ajustó un modelo de reacción de difusión a los datos obtenidos con biopelículas de pseudomonas fluorescentes, desarrollado en un reactor airlift bajo condiciones de sustrato limitado diferentes, para determinar las constantes cinéticas de la biopelícula y los perfiles de concentración de sustrato dentro de las películas biológicas.Los perfiles de concentración predichos del modelo dentro de las biopelículas demostraron que todas las películas fueron completamente penetradas por el sustrato, y que la velocidad de reacción dentro de las biopelículas era de orden cero.Las constantes cinéticas estimadas (mmax = 0.24 h-1; KS = 0.73x10-3 kg/m3) diferían de aquellas obtenidas en un cultivo suspendido (μmax = 0.31 h-1; KS = 6.21 kg/m3), como resultado del estado metabólico diferente de los microorganismos dentro de las biopelículas.
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The morphology of filamentous fungi in submerged cultivations as a bioprocess parameter
Se han establecido las características morfológicas de cultivos miceliares sumergidos como uno de los parámetros clave en bioprocesos. El tipo morfológico y la fisiología relacionada dependen fuertemente de las condiciones ambientales del biorreactor, y afectan a su vez a las propiedades reológicas del caldo de cultivo y, por ende, el desempeño del biorreactor. Por consiguiente, la productividad y el consumo de energía del proceso son funciones de la morfología. Este artículo trata la morfología fungal con las propiedades reológicas relacionadas y la actividad metabólica, haciendo énfasis en la influencia de las variables de ingeniería sobre el crecimiento de la biomasa. Además, se hace una revisión a la literatura concerniente a la interrelación entre la morfología y el biorreactor, incluyendo algunos aspectos del diseño del bioproceso.
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The morphology of filamentous fungi in submerged cultivations as a bioprocess parameter
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Cultivation of insects cells in airlift reactors , influence of reactor configuration and superficial gas velocity
El cultivo a amplia escala es un paso esencial hacia la producción factible de baculovirus en cultivos de células de insecto. Los reactores airlift parecen ofrecer ventajas considerables sobre otros sistemas de cultivo de células de insecto.Para evaluar el impacto del diseño de reactor sobre el comportamiento de los cultivos de células de insecto, se cultivó la línea de células IPLB-Sf-21 en tres reactores airlift de tubos concéntricos distintos que diferían en sus parámetros geométricos. El radio del downcomer hacia las áreas de sección transversal. la forma del fondo, y el radio de la altura al diámetro del reactor probaron ser importantes, ya que éstas producían diferencias significativas sobre el comportamiento del crecimiento de las células.
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Microorganismos antagonistas para el control fitosanitario
Existe un grupo importante de hongos y bacterias que presentan efectos antagónicos con otros microorganismos, y esta acción puede ser aprovechada como una forma de control biológico de patógenos vegetales. Entre los microorganismos más importantes se encuentran las bacterias de los géneros Fusarium, Pseudomonas y Bacillus, y hongos de los géneros Gliocladium y Trichoderma. Este último es el más utilizado para el control de un grupo importante de patógenos del suelo. El efecto principal de Trichoderma es por hiperparasitismo, aunque algunas especies y cepas pueden producir metabolitos bioactivos que incrementan su acción. Además, algunos aislamientos controlan nematodos.
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Microorganismos antagonistas para el control fitosanitario
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Biocontrol mechanisms of Trichoderma strains
El género Trichoderma comprende una gran cantidad de cepas de hongos que actúan como agentes de control biológico, las propiedades antagónicas las cuales están basadas en la activación de mecanismos múltiples. Las cepas de Trichoderma ejercen biocontrol contra fitopatógenos fungales, sea indirectamente al competir por nutrientes y espacio, modificando las condiciones ambientales, o promoviendo el crecimiento de la planta y sus mecanismos defensivos y la antibiosis, o sea directamente, pro medio de mecanismos tales como micoparasitismo. Estos mecanismos directos e indirectos pueden actuar de forma coordinada, y su importancia en el proceso de biocontrol depende de la cepa de Trichoderma, el hongo rival, el cultivo, y las condiciones ambientales, lo que incluye disponibilidad de nutrientes, pH, temperatura y concentración de hierro.
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Biocontrol mechanisms of Trichoderma strains
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Trichoderma harzianum as Biofungicide in the Control of Phytophthora capsici in Pepper (Capsicum annuum L.) Plants
En los ensayos de control biológico en pimiento ejercido por Trichoderma harzianum (T.h.) sobre Phytophthora capsici (P.c.), agente causalde la podredumbre de pimiento, se ha optimizado la producción de labiomasa del antagonista T.h. al comparar su desarrollo en tres diferentesmedios y soportes de cultivo. El método de producción de la biomasade T.h. en Agua-Avena-Vermiculita resultó ser el más rentable por surápido y abundante crecimiento, viabilidad y bajo coste para utilizarlocomo inóculo del suelo, al compararlo con los crecidos en Czapek líquidoy PDB. El test del antagonismo in vitro de P.c. frente a T.h. en medio.PDA enriquecido con Laminarinaglucosa (3:1, v/v), mostró que T. h. aumenta los niveles de enzimas hidrolíticas β-1,3- glucanasa (lisis enzimática),ejerce una mayor competencia por espacio y nutrientes e interaccionadirectamente con el patógeno (micoparasitismo), todo lo cualjuega un papel importante en la reducción y destrucción de la coloniadel patógeno.
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Trichoderma harzianum as Biofungicide in the Control of Phytophthora capsici in Pepper (Capsicum annuum L.) Plants