Evaluación de las condiciones de cultivo de Actinobacillus succinogenes 130Z nativa y mutante para la producción de ácido succínico

Abstract

El ácido succínico (AS) es un precursor de una gran variedad de productos químicos de alto valor añadido de importancia industrial, es ampliamente utilizado en la industria alimentaria, farmacéutica y cosmética; como surfactante y/o detergente, en plásticos biodegradables, etc. La síntesis química del ácido succínico es el proceso más recurrente. Sin embargo, la producción biológica a partir de recursos renovables se ha convertido en un tema de interés mundial, una alternativa es la producción por bacterias, Actinobacillus succinogenes es el organismo más prometedor para este propósito. En este trabajo se evaluaron condiciones de cultivo de Actinobacillus succinogenes para incrementar la producción de ácido succínico. Se comparó el efecto de diferentes soluciones neutralizantes de pH: NH4OH-MgCO3, Na2CO3, NH4CO3 y NH4OH. Con la solución de Na2CO3 2.5 M se obtuvo la mayor concentración de ácido succínico (31.6 g/L) en comparación con el resto de las soluciones probadas (18.8 - 23.1 g/L AS). Se analizó el efecto de diferentes concentraciones de xilosa o glucosa como sustrato, se observó que existe un retraso en el crecimiento microbiano (8 horas) cuando se utiliza xilosa, respecto a la glucosa, y la producción de ácido succínico fue 15.8% menor en comparación con la glucosa. Se evaluó la producción de ácido succínico por una bacteria modificada genéticamente, denominada Actinobacillus succinogenes/pMCLacItrcmdh (proporcionada por el Instituto de Biotecnología de la UNAM) en la que se sobreexpresó la enzima malato deshidrogenasa (MDH) para incrementar la producción de ácido succínico respecto a Actinobacillus succinogenes nativa. El plásmido de la cepa mutada requiere la inducción de la sobreexpresión de la enzima MDH mediante la adición de isopropil ß-D-1-tiogalactopiranósido (IPTG). Para la inducción de la MDH se probaron dos concentraciones de IPTG, 1mM y 2 mM, y estas cantidades de IPTG se añadieron al medio de cultivo durante la fermentación en diferentes tiempos, tiempo 0, o a las 7 h de iniciada la fermentación. La mayor producción de ácido succínico (37.6 g/L) se alcanzó cuando se añadió 1mM de IPTG a las 7 horas de iniciada la fermentación. Aunque cuando se añadió IPTG 2 mM, se obtuvo una producción similar (34-36 g/L) de ácido succínico en ambos tiempos de inducción. Los resultados obtenidos en este estudio contribuyen al conocimiento para incrementar las concentraciones de ácido succínico y con esto se apoya para que el proceso de producción por vía microbiana sea competitivo con la síntesis química.