Alimentación exponencial precisa con el uso de LAMBDA PRECIFLOW para la obtención de Xilosa Reductasa (CtXR) por fermentación alimentada o en modo incrementado de E. coli.

Con el objetivo de encontrar una Xilosa Reductasa (XR) con elevada actividad a altas temperaturas, se llevó a cabo una investigación en el Instituto de Ingeniería Química, Ambiental y Biociencias de Austria, para caracterizar una nueva XR recombinante, aislada de Chaethomium thermophilum (Ct) y expresada en Escherichia coli. Las cantidades necesarias de biomasa y producto CtXR para el estudio se obtuvieron mediante fermentación alimentada o en modo incrementado (fed-batch) de E. coli, en la cual se aplicó una estrategia de alimentación exponencial con control anticipativo (feed-forward) usando una bomba peristáltica LAMBDA PRECIFLOW.

Las XR son enzimas que permiten la utilización de biomasa hemicelulósica para la producción de etanol en levaduras y se emplean como biocatalizador en la obtención de xilitol en las industrias farmacéutica y alimentaria.

Figura 1. Vista resumida de los pasos seguidos en el estudio: Fermentación en modo incrementado (fed-batch) de E. coli con el empleo de una estrategia de alimentación exponencial. Posteriormente se purificó y caracterizó la CtXR obtenida (360 U / L). Quehenberger, J.; Reichenbach,T.; Baumann, N.; Rettenbacher, L.; Divne, Ch; Spadiut, O. Kinetics and Predicted Structure of a Novel Xylose Reductase from Chaetomium thermophilum. International Journal of Molecular Sciences 20(1):185 · January 2019.

Después de 34 h de tiempo total de fermentación, se obtuvieron 230 g/L de peso húmedo celular (correspondiente a 62 g/L de peso seco celular). El extracto crudo derivado de 230 g de peso húmedo celular mostró una actividad total de 360 U, equivalente a un título de 360 U/L o 5,8 U/g de peso seco celular.

Estrategias comunes de alimentación para procesos de fermentación en modo de operación incrementado.

La fermentación alimentada (fed-batch) o en modo incrementado es un proceso semi-abierto en el que, uno o más nutrientes se alimentan aséptica y gradualmente al fermentador mientras el medio de cultivo y el producto se retienen en el recipiente.

Las estrategias de alimentación más comunes en este tipo de fermentaciones incluyen:

• Discontinua (por pulsos regulares o irregulares de sustrato).
• Continua regular diseñada según un perfil pre-calculado.
• Continua regular basada en el control por retroalimentación de variables medidas en línea, asociadas con el crecimiento celular y metabolismo.

 Otras clasificaciones de alimentación:

• Constante. 
• Con incremento lineal en el suministro de nutrientes.
• Exponencial.
• Exponencial modificada.
• Alimentación con control mediante una estrategia de alimentación anticipada (feed-forward).

 Bomba peristáltica precisa para la alimentación de nutrientes en estado líquido en la fermentación en modo incrementado o alimentada.

Para cualquier fermentación alimentada o en modo de operación incrementado (fed-batch), es necesario utilizar una bomba altamente precisa que permita un control refinado de cualquier paso de alimentación, con independencia del tipo de control (ya sea por retroalimentación (feed-back) o anticipado (feed-forward)).

Figura 2. La bomba peristáltica LAMBDA es una bomba precisa para la fermentación en modo incrementado o alimentada (fed-batch).

Las bombas peristálticas LAMBDA están especialmente concebidas para la fermentación a largo plazo. Adicionalmente son bombas programables desde su pantalla de control y pueden ser controladas a distancia a través del programa PNet para perfiles de alimentación constante, lineal o exponencial con estrategia de control anticipada (feed-forward).

Para la estrategia de control por retroalimentación (feed-back), la bomba peristáltica LAMBDA se conecta al fermentador y al programa de automatización SIAM. El programa recibe los valores reales de los parámetros del fermentador y de la bomba según la estrategia personalizada. Esto permite, por ejemplo, utilizar la señal de OD (oxígeno disuelto) para controlar a distancia, la alimentación exponencial de nutrientes en la fermentación en modo de operación incrementado.

Más información sobre la serie de bombas precisas para proveer la alimentación en procesos de fermentación, puede encontrarla en www.lambda-instruments.com/peristaltic-pumps/ .

Por favor, contáctenos a través de sales@lambda-instruments.com si tiene preguntas, necesita una cotización o precios de las bombas peristálticas.

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