Bioprocesos

BIOPROCESOS
El desarrollo de un proceso de producción a gran escala, en forma exitosa, es el resultado de acelerar e intensificar un concepto original, generalmente un procedimiento de laboratorio o a pequeña escala.
La actividad de desarrollo de un bioproceso se concentra en tres áreas principales:
1. Desarrollo de los organismos
2. Desarrollo del medio de cultivo
3. Ingeniería defermentación.
1. DESARROLLO DE LOS ORGANISMOS:
SELECCIÓN
Criterios de selección
Fuentes naturales (Agua, suelo, plantas y desechos)
Colección de cultivos (Grandes firmas American Type Culture Collection – USA, etc…)
Técnicas de aislamiento
MANTENIMIENTO
Preservar la pureza genética y sus propiedades bioquímicas
Preservar los niveles de su productividad inicial
Fácil de transportar y manejarlo (Factor importantepara seleccionar el método de preservación)
MEJORAMIENTO
Hay organismos aislados que producen metabolitos de interés industrial en niveles muy bajos
Es necesario incrementar estos rendimientos para mejorar la rentabilidad de los procesos
Mejoramiento de estas cepas industriales
CRITERIOS DE MUESTREO Y SELECCIÓN (SCREENING)
1. La cepa a utilizar debe ser genéticamente estable.
2. Su velocidad decrecimiento debería ser alta.
3. La cepa debe estar libre de contaminantes, incluidos fagos.
4. Sus requerimientos nutricionales deberían ser satisfechos a partir de medios de cultivo de costo reducido.
5. Debe ser de fácil conservación por largos períodos de tiempo, sin pérdida de sus características particulares.
6. Debería llevar a cabo el proceso fermentativo completo en un tiempo corto.
7. Siel objetivo del proceso es un producto, éste debería ser de alto rendimiento y de fácil extracción del medio de cultivo.
TÉCNICAS DE AISLAMIENTO
Aislamiento directo
Medio permita la máxima expresión del material genético del organismo.
Ej.: aumentar la característica antimicrobiana en presencia del o los organismos contra los cuales se requiere esta acción.
Enriquecimiento del cultivo
En unapoblación mixta, se incrementa el número de organismos de interés en relación al resto.
Ej.: mediante condiciones de cultivo adecuadas, con sustratos específicos, uso de inhibidores, etc.
MÉTODOS DE PRESERVACIÓN O MANTENIMIENTO
Sub-cultivos
Bajo capa de aceite
Congelación
Cultivos en tierra
Liofilización
En procesos industriales no hay un método que sean comunes, solo el conocimiento de lascaracterísticas de cultivo nos ayudará a elegir el método de conservación de la cepa.
MEJORAMIENTO DE MICROORGANISMOS
Selección natural de variantes (Mutaciones espontáneas)
Mutación inducida
Recombinación genética (Ingeniería Genética)


2. DESARROLLO DEL MEDIO DE CULTIVO
PREPARACIÓN
Una fuente de energía suficiente (Fuente de carbono, de nitrógeno)
Concentración adecuada de otros elementos (Suministrar enforma de sales)
Requerimientos específicos (Factores de crecimiento: aminoácidos, purinas, pirimidinas y vitaminas)
ESTERILIZACIÓN
Eliminación de todos los microorganismos por remoción o muerte.
Así como también la inactivación de virus en o sobre un producto.
Es el mantenimiento de las condiciones estériles.
PREPARACIÓN DE MEDIOS INDUSTRIALES
Para obtener un medio complejo para una fermentaciónindustrial se debe considerar:
Los requerimientos de nutrientes específicos.
La composición exacta de los nutrientes industriales y las posibles modificaciones durante el almacenamiento.
Propiedades de los nutrientes en términos de almacenaje y manejo.
Costos de los nutrientes.
Estos cuatro parámetros detallados anteriormente necesitan: Un estudio de crecimiento microbiano, mediante:Estequiometría del crecimiento
Cinética microbiana
Referencias
PREPARACIÓN DE MEDIOS INDUSTRIALES
Estequiometría del crecimiento
A pesar de lo complejo y de las múltiples reacciones intracelulares, el crecimiento aerobio de las células obedece a la ley de la conservación de la materia:



La composición del material celular depende del tipo de organismo. Un mol de material biológico es aquel que contiene...