Evaluación del potencial eléctrico sobre el metabolismo de Aspergillus niger en fermentación en medio sólido - Mendoza Ortiz, Inés (Universidad Autónoma Metropolitana, 2006)
Aspergillus niger es un tipo de hongo filamentoso quimioheterotrófico que tolera y se desarrolla en condiciones variables de acidez, humedad y temperatura, en dichas condiciones sobrevive secretando enzimas que degradan una gran variedad de sustratos orgánicos que emplean como nutrientes (Moore-Landecker, 1996). Tal es el caso de la invertasa, enzima que hidroliza la sacarosa (Gracida-Rodríguez et al., 2004). Dado el amplio interés biotecnológico de A. niger (Bennett y Klich, 1992), se han buscado nuevas alternativas biotecnológicas que promuevan sus capacidades fisiológicas. Es por ello, que el presente trabajo tuvo como finalidad aplicar y evaluar como alternativa biotecnológica, la aplicación de potenciales eléctricos de baja magnitud durante el crecimiento de A. niger y la producción de invertasa en la fermentación en medio sólido, evaluando aquellos parámetros de crecimiento y del metabolismo que pudiesen afectarse. Así como también enriquecer el conocimiento acerca de la aplicación de esta tecnología sobre este tipo de microorganismos, ya que en la literatura sólo se refleja el estudio sobre líneas celulares. Se estandarizaron las condiciones de ensayo del proceso de fermentación en medio sólido (FMS) y se establecieron las condiciones electroquímicas de operación del reactor. Se evaluó el efecto de la aplicación de una serie de potenciales eléctricos (voltaje-corriente variable y voltaje constante) sobre el crecimiento de A. niger, Producción de invertasa e hidrólisis de sacarosa como única fuente de carbono. Como un método indirecto para la evaluación del crecimiento, se midió el CO2 por espectrometría infrarroja. Por otro lado, para la evaluación de la producción de la enzima, e hidrólisis del sustrato, se realizó la cuantificación de los azúcares reductores liberados por espectrofotometría y cromatografía líquida de alta resolución, respectivamente. Se observó que al aplicar un potencial eléctrico, tanto a voltaje-corriente variable (10.5-15.5 V), como a voltaje constante (2.5-10.5 V), la velocidad de producción de CO2 disminuye ligeramente al incrementar el potencial eléctrico en dichos intervalos. La fase de germinación lag, y la tasa específica de crecimiento µ de A. niger no presentan cambios favorables. La cepa de A. niger fue capaz de producir extracelularmente la invertasa (β-Dfructofuranosidasa) al someterla a un cultivo con sacarosa como única fuente de carbono, en presencia de potenciales eléctricos de baja magnitud y con diferentes contenidos de humedad 45-60 %. La mayor actividad enzimática determinada para la mayoría de los casos fue de 15 UI/gss (unidades internacionales por gramo de soporte seco). La aplicación de potenciales eléctricos de baja magnitud no favorece la producción de la enzima invertasa, pero si su actividad catalítica, lo que conduce a un mayor grado de hidrólisis de sacarosa y a la mayor acumulación de azúcares reductores, bajo las condiciones de estudio.; Aspergillus niger is a quimioheterotrophyc filamentous fungi that tolerates and grows in extreme conditions of acidity, moisture and temperature, in these conditions, it survives secreting enzymes, that degrade a great variety of organic substrates, served as nutrients (Moore-Landecker, 1996). So it’s the case of invertase, hydrolyze sucrose enzyme (Gracida-Rodriguez et al., 2004). Given the biotechnological interest of A. niger (Bennett and Klich, 1992), new biotechnological alternatives have looked for promote its physiological capacities. For that reason, the goal of the present project was to evaluate the effect of application of low-intensity electrical potentials on growth of A. niger and the invertase production in solid state fermentation. Moreover, it is desired to contribute to the understanding of the behavior of filamentous fungi upon such new technology, since its use has only been reported on cell lines. The conditions of the solid state fermentation (SSF) process were standarized, as well as the electrochemical conditions for the operation of the reactor. The treatment of the fermentation medium with a series of electrical potentials (both variable voltage-current, and constant voltage) were tested to evaluate the growth of A. niger, invertase production and hydrolysis of sucrose using sucrose as sole carbon source. Infrared spectrometry was used to measure CO2 evolution as an indirect method for the evaluation of growth. The evaluation of the production of enzyme and of the hydrolysis of substrate was done using spectrophotometry and HPLC techniques, respectively, by measuring liberated reducing sugars. The strain A. niger presented extracellular invertase (β-D-fructofuranosidase) when subjected to sucrose as sole carbon source, in the presence of low intensity electrical potentials (0-15.5 V), and under various levels of humidity (45 to 60 %). The highest enzymatic activity was found to be 15 UI/gss. The rate of CO2 production slightly decreases as the electrical potential increased. This behavior was observed both, under variable voltage-current (magnitude range of 10.5-15.5 V), and under constant voltage (magnitude interval of 2.5 to 10.5 V). The lag phase and the specific growth rate of A. niger were not stimulated under any treatment. The production of invertase decreases as the electrical potential increased in such intervals. However, the hydrolysis of sucrose is enhanced up to a 100 % conversion. Under the conditions evaluated, the use of low intensity electrical potentials does not stimulate the production of the enzyme invertase. However its catalytic activity is increased to a larger degree of sucrose hydrolysis and to the major accumulation of reducing sugars.