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Ingeniería de Bioprocesos en el cultivo de dinoflagelados

de Juan José Gallardo Rodríguez
  • Autor: Juan José Gallardo Rodríguez
  • N° de páginas: 237
  • Tamaño: 140x120
  • Formato: CD ROM
  • isbn: 9788482409337
  • Idioma: español
  • visitas: 8
Los dinoflagelados son un grupo muy extenso de fitoplancton del que se handescrito m¡s de 2000 especies, de las cuales s³lo la mitad son fotosint©ticas. Sinembargo, y a pesar de la gran diversidad biol³gica del grupo, los dinoflagelados son conocidos por ser el origen de la mayor­a de las proliferaciones t³xicas de microalgas.Hasta la fecha se han descrito alrededor de 100 especies t³xicas. Las biotoxinasproducidas pueden acumularse en crust¡ceos y moluscos, introduci©ndose as­ en lacadena tr³fica. Las intoxicaciones humanas relacionadas con estas toxinas sonconocidas desde hace mucho tiempo, si bien los efectos producidos por dosis cr³nicas se desconocen por ahora. En los ºltimos a±os, la demanda de toxinas puras certificadas para su utilizaci³n en an¡lisis toxicol³gicos de alimentos, en el desarrollo de m©todos de detecci³n y en investigaci³n m©dica y farmacol³gica ha crecido notablemente. Para satisfacer esta demanda es necesario el cultivo masivo de los dinoflagelados productores, ya que la s­ntesis qu­mica no es por ahora posible. El inter©s comercial por estas biotoxinas es evidente no s³lo para su comercializaci³n m¡s inmediata como est¡ndares de referencia, sino tambi©n por su inter©s como futuros f¡rmacos. Sin embargo, el cultivo de estos microorganismos en biorreactores tiene fuertes trabas. Por ejemplo, las bajas velocidades de crecimiento obtenidas o la sensibilidad a las fuerzas de corte. Estudios de campo han demostrado que el crecimiento de los dinoflagelados esinhibido por niveles turbulencia hasta de un orden de magnitud menor que los queda±an a c©lulas de animales y plantas Hasta el momento, estas especies hab­an sido estudiadas desde un punto de vista medioambiental o taxon³mico y no desde un punto de vista Ingenieril. Es por esto que se plantea la necesidad de aplicar la Ingenier­a de Bioprocesos a la producci³n de estas sustancias bioactivas procedentes de dinoflagelados. Como especie modelo se escogi³ una particularmente sensible: Protoceratium reticulatum. Esta especie es planct³nica yfotosint©tica. La experimentaci³n desarrollada en esta memoria se dise±³ para laobtenci³n de cultivos estables de dinoflagelados en biorreactores con productividades mayores que las obtenidas en cultivos est¡ticos en matraces mediante la caracterizaci³n de las necesidades nutricionales, lum­nicas y los niveles de turbulencia soportados. El plan experimental const³, por tanto, de las siguientes etapas:1) Definir variables medioambientales: optimizaci³n del crecimiento, consumos ynecesidades de nutrientes y producci³n de biotoxinas.2) Identificar y mitigar los efectos de las fuerzas de corte en biorreactores agitadosy/o aireados.3) Dise±o, instrumentaci³n y puesta a punto de biorreactores para el cultivo masivo de dinoflagelados fr¡giles.4) Definir variables de operaci³n: optimizaci³n de la productividad5) Escalado del biorreactor.En relaci³n al punto 1) se realizaron ensayos que han permitido determinar losnutrientes limitantes del medio de cultivo, as­ como, las concentraciones de ©stos que maximizan la velocidad de crecimiento y la producci³n de toxinas. Adem¡s, se ha estudiado la respuesta a la irradiancia y al ciclo de luz, permitiendo establecer el r©gimen de luz ³ptimo. En los ensayos relativos al punto 2) se identificaron las condiciones de agitaci³n y/o aireaci³n que no produc­an da±o celular. Tambi©n se han estudiado los mecanismos de da±o y se han propuesto 2 aditivos protectores de acci³n directa (PF68 y CMC) y uno de acci³n indirecta (cido asc³rbico). Para la consecuci³n del objetivo 3) se ha trabajado con ©xito sobre un reactor tipo tanque agitado de 2L con un agitador de tipo axial. En este sistema se han ensayado varios modos de operaci³n (discontinuo, semicontinuo, “fed-batch” con perfusi³n y continuo), logr¡ndose aumentar en un orden de magnitud la concentraci³n m¡xima de biomasa y toxinas referenciada para la especie utilizada. Las m¡ximas productividades de biomasa ytoxinas se lograron en el modo continuo. En estas condiciones pudieron obtenersecultivos de hasta 5 meses de duraci³n, logr¡ndose una producci³n estable y repetitiva de biomasa y de toxinas. Finalmente, en relaci³n al punto 5), se logr³ cultivar la especie en un reactor de dise±o propio de 20L de volumen total, con productividades similares a las obtenidas en el reactor de menor escala.
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