Máximo rendimiento de ácido itacónico mediante fermentación de hongos filamentosos Aspergillus terreus en el biorreactor de laboratorio LAMBDA MINIFOR

El ácido itacónico (AI) tiene diversas aplicaciones industriales, tales como agente reticulante en la producción de látex sintético y como monómero para resinas de poliéster insaturado. La producción de AI mediante la fermentación de Aspergillus terreus es económica, sin embargo, se generan grandes cantidades de biomasa y agua como residuos. Para superar esta situación, es necesario crear un método novedoso que aumente la producción de AI y disminuya la generación de residuos.

Investigadores del Grupo de Investigación en Bioingeniería, Tecnología de Membranas y Energética de la Universidad de Panonia, Hungría, se dedicaron a mejorar la producción de AI mediante fermentación continua utilizando el biorreactor de sobremesa LAMBDA MINIFOR. El efluente del caldo de fermentación que contenía ácido itacónico se purificó mediante Electrodiálisis de Membrana Bipolar (EDBM) y se reintrodujo el diluido de EDBM de nuevo en el biorreactor. La fermentación en modo continuo duró 547 horas.

La fermentación continua tuvo lugar en el biorreactor LAMBDA MINIFOR con volumen de trabajo de 1.8 L, manteniendo una temperatura de funcionamiento de 37°C. El nivel necesario de oxígeno disuelto se alcanzó introduciendo oxígeno puro a 0.2 VVM.

Fig 1: El mecanismo de agitación del fermentador LAMBDA MINIFOR proporciona aglomeraciones óptimas de Aspergillus terreus para la producción de ácido itacónico.

El Fermentador-Biorreactor LAMBDA MINIFOR desempeñó un papel crucial en la mejora de la producción de ácido itacónico. Para aumentar la producción de AI, la morfología de Aspergillus terreus demostró ser muy importante durante la fermentación. Los investigadores observaron que los grupos o gránulos sueltos de micelio de entre 0.4 y 0.5 mm de diámetro eran óptimos para la producción de ácido. El equipo también confirmó que el novedoso mecanismo de agitación del biorreactor LAMBDA MINIFOR proporcionaba una mezcla eficaz al tiempo que mantenía la morfología requerida de los micelios sin comprometer su perfecta formación.

Reference: Hülber-Beyer, Éva, Nemestóthy, N., & Bélafi-Bakó, K. (2024). Case Study of Continuous Itaconic Acid Fermentation by Aspergillus terreus in a Bench-Scale Bioreactor. Hungarian Journal of Industry and Chemistry, 51(2), 57–63. https://doi.org/10.33927/hjic-2023-19

A las 96 horas comenzó el funcionamiento continuo del fermentador, que se prolongó durante 23 días (547 horas). El efluente se drenó a través de una cánula de recolección que se extendía hasta el fondo del recipiente del reactor.

Las cánulas de altura ajustable del biorreactor de laboratorio LAMBDA MINIFOR facilitaron el mantenimiento de una distancia superior a 5 cm de la superficie del cultivo para el rellenado del medio. La tasa de dilución se mantuvo en 0.007 h-1.

Fig 2: Ilustración de la morfología de Aspergillus terreus y resumen gráfico de la tasa de consumo de oxígeno (OUR), concentración de glucosa y Ácido Itacónico en el fermentador. Reference: Hülber-Beyer, Éva, Nemestóthy, N., & Bélafi-Bakó, K. (2024). Case Study of Continuous Itaconic Acid Fermentation by Aspergillus Terreus in a Bench-Scale Bioreactor. Hungarian Journal of Industry and Chemistry, 51(2), 57–63. doi.org/10.33927/hjic-2023-19

Resultados

Durante el periodo de producción de ácido itacónico, que duró 16 días, se alcanzó exitosamente un máximo de producto de 35 g·L-1, superando los documentados en fermentaciones continuas anteriores. La presencia de oxígeno y la agitación suave del fermentador LAMBDA MINIFOR contribuyeron a fomentar la formación de aglomeraciones de hongos, que son condiciones favorables para una mayor producción de ácido itacónico. 

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