Bitotecnologia

Resumen

La cinética de crecimiento microbiano constituye una de las operaciones más utilizadas por la ingeniería alimentaria y la biotecnología, por lo tanto, es menester conocer los diferentes mecanismos de crecimiento, así como, la forma de cuantificación de los mismos, sus formas de aplicación, las ventajas y desventajas de los diferentes métodos, y sobre todo el monto económico de cada uno de ellos. Por tanto, el siguiente documento trata de proporcionar una información general acerca de los diferentes mecanismos de reproducción bacteriana, así como de dar una idea acerca de la utilización de los mismos, sus características, especificaciones, y un análisis de las ventajas y desventajas de cada uno de ellos.

10. Cinética del crecimiento

10.1. Crecimiento microbiano

"El crecimiento de células, microorganismos, células vegetales y animales, puede mirarse bajo dos aspectos o tipos de crecimiento reproductivo.

• a) Células individuales o población de células en crecimiento sincronizado para estudio del ciclo de vida celular. Procesos en laboratorio.

• b) División estocástica de la población, o división al azar.

La división celular se efectúa luego de un aumento en el tamaño de la célula, duplicación del núcleo, división celular, división citoplasmática (salva los organismos cenóticos). De ésta manera una célula da nacimiento a dos células hijas de tamaño idéntico y conteniendo los mismos elementos estructurales y potencialidades. En el caso de las levaduras, y otros microorganismos, se presenta una variante que es ka gemación o botón. Se forma una pequeña protuberancia que aumenta progresivamente de tamaño, luego se produce la división en el núcleo y migra hacia el botón. Finalmente crece hasta un tamaño suficiente y posteriormente se separa formando otra célula idéntica a la madre. Las células hijas, sin importar el procedimiento de división celular, deben heredar todo el potencial genético y son idénticas." (1)

10.2. Medición del crecimiento microbiano

El cálculo del número de células que existen en una suspensión se puede llevar a cabo mediante el recuento celular (microscopía, número de colonias), masa celular (peso seco, medida del nitrógeno celular, turbidimetría) o actividad celular (grado de actividad bioquímica con relación al tamaño de la población). Todos estos métodos se clasifican en dos apartados: métodos directos y métodos indirectos.

Métodos directos:

• Recuento del número de células en una cámara Thoma

• Peso seco celular

• Determinación de nitrógeno o de proteínas totales

• Determinación de DNA

Métodos indirectos:

• Recuento de colonias en placa

• Recuento sobre filtro de membrana

• Consumo de oxígeno

• Liberación de dióxido de carbono

• Concentración de un enzima constitutivo

• Decoloración de un colorante

• Incorporación de precursores radiactivos

• Medida de la turbidez

10.2.1. Peso seco celular: El peso seco (contenido de sólidos) de las células bacterianas que se encuentran en una suspensión se obtiene por el secado de un volumen en un horno a 105°C hasta peso constante. Esta técnica es útil para grandes volúmenes de muestra, debido a que diferencias del orden de los miligramos representan el peso de un gran número de bacterias. La desventaja de este método es que componentes volátiles de la célula pueden perderse por el secado y puede existir alguna degradación. También la muestra seca puede recobrar humedad durante el pesado, principalmente si el ambiente tiene una humedad relativa alta. "El aumento de volumen con la humedad tiene un límite. Este va creciendo hasta que la célula alcanza un porcentaje de humedad que corresponde al punto de saturación de la pared celular, aproximadamente del 30 % para todas las especies en cálculos técnicos. A partir de éste valor el volumen permanece constante, ya que el agua que penetra en el volumen de las células no produce hinchamiento de la pared celular. Por lo tanto, el valor del 30 % es un valor para utilizarlo prácticamente, si bien cada especie tiene su punto de saturación de la pared celular" (2). No sucede así con el peso, cuyo valor sigue aumentando hasta alcanzar el contenido máximo de agua para la especie correspondiente. Como consecuencia de lo anteriormente expuesto, se definen, para una célula los siguientes pesos específicos:

PESO ESPECÍFICO ANHIDRO: ?0 = Peso anhidro (Ec. 10.2.1.1) Volumen Anhidro PESO ESPECÍFICO A H% DE HUMEDAD: ?k = Peso al H% de humedad (Ec. 10.2.1.2) Volumen al H% de humedad Cuando la humedad es del 12 %,se llama peso específico normal.