Modelación de la cinética de reacción para la producción de polihidroxialcanoatos microbianos mediante Bacillus megaterium

Abstract

La producción de poli-(3-hidroxibutirato) PHA por Bacillus. megaterium depende exclusivamente de la concentración de la fuente de carbono (glucosa), por lo que se propone utilizar modelos matemáticos de simulación para la cinética aplicada en la producción de polihidroxialcanoatos microbianos. Las bacterias pueden aislarse del humus de la lombriz roja californiana, y para el crecimiento de biomasa se utiliza un modelo logístico que incluye un factor de inhibición y una constante asociada al mantenimiento celular. En la cinética de formación de producto se propone el modelo de Leudeking-Piret, donde el coeficiente de formación del producto depende del crecimiento celular y la constante asociada al mantenimiento celular, ambas están determinadas por el pH de la fermentación, y corresponden al crecimiento asociado y no asociado respectivamente. El modelo para consumo de sustrato considera que las células lo metabolizan para crecimiento, síntesis de producto y generación de energía, así como para actividades de control de pH interno e intercambio de componentes celulares. Se plantea ecuaciones de cinética para estimar resultados experimentales de este caso de estudio basadas en los modelos logístico, de Leudeking-Piret y de consumo de sustrato, para determinar los valores de los rendimientos de biomasa y de producto, en función al sustrato utilizado en la estequiometria de la producción de PHA. La siguiente etapa contempla la aplicación de la espectrofotometría UV-Vis para estimar el crecimiento celular en Unidades Formadoras de Colonias (UFC) y su comparación con la escala de McFarland para cuantificar de forma equivalente el número de células bacterianas.