Establecimiento de un cultivo de células en suspensión de Prosopis laevigata (Humb. & Bonpl. ex Willd.) M. C. Johnst. para la producción de goma de mezquite - Trejo Espino, José Luis (Universidad Autónoma Metropolitana, 2010)
La goma de mezquite (GM) es un exudado que producen los árboles del género Prosopis en sus ramas y troncos, como una respuesta a diferentes condiciones de estrés. La GM es considerada como una Arabinogalactano-proteína (AGP) del tipo II y se ha demostrado tiene una aplicación como emulsificante, debido a su capacidad para formar membranas viscoelásticas en una interfase aceite-agua. Además, también f unciona como agente microencapsulante de lípidos por sus propiedades térmicas que le ayudan a actuar como barrera a la transferencia de oxígeno. La búsqueda de alternativas tecnológicas para la producción de sustancias naturales de interés para el hombre, como la GM, ha conducido a buscar sistemas de estudio que permitan realizar investigaciones pertinentes para ello. En consecuencia, en este estudio se propuso utilizar al cultivo de células y tejidos vegetales (CCV) para lograr el establecimiento de una línea de células en suspensión de P. laevigata productora de GM, caracterizar su crecimiento a nivel de matraz y biorreactor y verificar si mantiene las propiedades funcionales presentes en la GM producida por árboles silvestres. Para la obtención de callo se probaron 12 tratamientos con distintas combinaciones de reguladores de crecimiento vegetal (RCV) a 3 concentraciones: 0.5; 5.0 y 10 μM, sobre 3 tipos de explante: hipocótilo, cotiledón y hoja. Los tratamientos con 2,4,5-T + CIN y 2,4,5-T + BAP a una concentración 5.0 μM e hipocotilo como explate, resultaron los más eficientes para inducir callo (100%). Los callos provenientes del tratamiento con 2,4,5-T + CIN, presentaron un color verde claro y una consistencia suave al tacto, y en su superficie se observó la formación de un exudado tipo GM (goma de callo, GMc), por lo que se utilizaron para iniciar un CCV en suspensión de P. laevigata. El CCV en suspensión se desarrollo a nivel de matraz y en biorreactor tipo tanque agitado. En matraz, se alcanzó una biomasa máxima de 11.9 g de ms/L y una μ de 0.14 d-1. En contraste, en el biorreactor la biomasa máxima fue de 16.6 g de ms/L, con una μ de 0.08 d-1 La caracterización morfológica de los agregados celulares mostró que cuando el cultivo crece en matraz el tamaño de los agregados se incrementa en 0.026 mm . La viabilidad en ambos sistemas no fue menor al 60% durante la cinética de crecimiento. 2, mientras que cuando crecen en biorreactor, el tamaño permanece constante (ca. 0.065 mm2). El análisis químico en el medio de cultivo al final de la cinética de matraces y biorreactor, mostró que esta línea celular secreta AGPs, proteína y polisacáridos, componentes principales de la GM producida por árboles silvestres, durante su crecimiento in vitro. Este resultado reforzó la hipótesis de que estos compuestos poseen las características emulsificantes presentes en la GM. En relación a su forma, el factor de forma elíptica (FFE) disminuyó durante el crecimiento, independientemente del sistema utilizado, presentando valores cercanos a 2.5 al final del crecimiento indicando que los agregados cambian de formas alargadas a redondas. La velocidad de transferencia de oxigeno (OTR) presentó valores superiores (ca. 2.5 veces) a la velocidad de consumo de oxígeno (OUR) durante todo el cultivo, lo que significa que l as condiciones de aireación y agitación en el biorreactor fueron las apropiadas para asegurar que el cultivo no estuviera limitado por oxígeno. Se prepararon emulsiones aceite en agua con soluciones acuosas de GM, exudado tipo goma de callos (GMc), goma obtenida en matraces (GMm) y goma obtenida en el biorreactor (GMb), y se evaluaron sus propiedades emulsificantes a través del método de densidad óptica. No se presentó una diferencia significativa en la capacidad emulsificante de las emulsiones, sin embargo, si la hubo en la estabilidad emulsificante, presentando una mejor estabilidad la emulsión con GM. Se determinó por análisis de imágenes, el diámetro promedio (d3,0) de las gotas de aceite en las emulsiones como una función del tiempo, no se encontraron diferencias en el d3,0 de las emulsiones recién formadas, sin embargo el d3,0 después de 72 h fue menor para la emulsión con GM (2.1 μm) que para las de GMm y GMb (3.1 y 3.6 μm respectivamente), lo que significa que la GM provee una mayor estabilidad a la emulsión. Un mecanismo que promueve la pérdida de estabilidad es la coalescencia de las gotas de aceite, esta se caracteriza por una ampliación en la distribución de tamaño de partículas, con un incremento en el tamaño promedio de gotas con el tiempo. Así, se utilizó el d3,0 de las emulsiones y se calculo la tasa de coalescencia (C) de las gotas de aceite. Los resultados mostraron que la GM presenta una C = 6.02X10-6, menor a la que se obtuvo para la GMm (C = 2.39X10-5) y GMb (C = 3.81X10-5 En suma, se logro el establecimiento del cultivo de células en suspensión, la línea celular mostró su capacidad para crecer a nivel de matraz y biorreactor y se comprobó que secretan AGPs, proteínas y polisacáridos al medio de cultivo, que le confieren propiedades emulsificantes.