PRODUCCIÓN DE METABOLITOS

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El potencial para la sustitución de ácido acrílico o metacrílico en polímeros es alto, por lo tanto, el mercado de ácido itacónico sigue creciendo. Sin embargo la expansión del mercado del metabolito sólo es posible si los costos de producción son bajos, esto se puede lograr con nuevas tecnologías.

CAPÍTULO 2

PRODUCCIÓN BIOTECNOLÓGICA DEL ÁCIDO ITACÓNICO (AI)

El proceso más común en la producción de AI es la fermentación, y esta es realizada a partir de carbohidratos mediante hongos. Las velocidades de producción son lentas, aproximadamente 1g/h.

La cepa que, a lo largo del tiempo, ha logrado los mejores rendimientos es Aspergillus terreus.

En la mayoría de los estudios realizados, se ha llegado a la conclusión de que la principal vía de producción de AI es a través de la glicólisis y el ciclo de los ácidos tricarboxílicos (Bentley y Thiessen 1957; Winskill 1983; Bonnarme et al. 1995). El ácido cítrico y ácido aconítico son los intermediarios más importantes en la formación de AI, ocurriendo en este último una descarboxilación enzimática de la cual se produce finalmente IA.

Se ha visto que el proceso fermentativo funciona de manera óptima bajo condiciones de crecimiento en fosfato limitado y a concentraciones de glucosa entre los 100-150 g/L. El hongo es inoculado en forma de espora y este se debe mantener así, por esto es que los niveles de fosfato durante la fermentación deben permanecer bajos para prevenir el crecimiento. Durante la fermentación la temperatura óptima es de 37°C, el pH baja y comienza la producción de AI como producto principal. Es necesario una adecuada fuente de oxigeno ya que en condiciones anaerobias se perdería la biomasa, también hay componentes que afectaran de forma severa la producción de AI tales como Fe, Mn, Mg, Cu, Zn, P y N. Es por esto que la selección de un medio de cultivo adecuado es uno de los grandes desafíos que se tienen hoy en día para mejorar los niveles de producción de este ácido. (Discutir esto en las conclusiones).

Los mejores rendimientos de AI se han conseguido con glucosa o sacarosa como sustrato, pero otras fuentes de carbono como el almidón, melazas, hidrolizados de maíz (Grislis et al. 1976) o madera (Kobayashi 1978) también han sido probadas, aunque sin lograr resultados superiores.

Para la recuperación del producto se han investigado varias alternativas. La técnica de separación más utilizada es una filtración de los sólidos. Una evaporación en condiciones ácidas, seguida de un enfriamiento y posterior cristalización, permite una recuperación industrial del AI.

CONCLUSIÓN Y DISCUSIÓN BIBLIOGRÁFICA

No cabe duda que el ácido itacónico tiene un gran potencial como reemplazante de monómeros en la síntesis de incontables compuestos, producidos principalmente por la industria química. El mayor desafío estriba en encontrar métodos que maximicen su producción y reduzcan lo más posible los costos.

Si bien la bibliografía referida al ácido itacónico es extensa, los estudios aún no logran determinar exactamente la ruta metabólica que siguen las células para la producción de este compuesto. Uno de los artículos revisados (Willke y Vorlop) asegura que la vía glicólisis-TCA sería la ruta que se sigue para la obtención del ácido. En el trabajo se habla de una descarboxilación enzimática (enzima CadA) del ácido aconítico, la que daría origen al AI. Sin embargo, otras publicaciones más específicas en cuanto a la síntesis de AI, aseguran que la actividad de la enzima CadA aún no es clara, y que intentos de clonar su gen en otros microorganismos han dado buenos, pero no muy esclarecedores resultados.

Es claro entonces, que para mejorar la producción del AI se necesita mucha investigación aún que permita conocer más en detalle la naturaleza de su síntesis. Por mientras se siguen estudiando métodos que permitan mejorar su producción, como por ejemplo, la inmovilización de biomasa en polivinil alcohol (Pruesse et al. 1998) que permite tener un mayor control sobre el proceso, es más estable, y más barato.

REFERENCIAS:

- Willke, Th., Vorlop K.D. (2001). “Biotechnological production of itaconic acid” en Applied Microbiology and Biotechnology. Septiembre 2009, Vol. 84, Issue 4, pp 597-606.

http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00253-009-2132-3 [Consulta: 27 de marzo de 2015].

- Steiger, M., Blumhoff, M., Mattanovich, D., Sauer, M. (2013). “Biochemistry of microbial itaconic acid production” en Frontiers of Microbiology, vol. 4.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3572532/

[Consulta: 27 de marzo de 2015].