Producción de lipasas con cepas transformantes de Saccharomyces cerevisiae y silvestre de Kluyveromyces marxianus, a nivel biorreactor

Abstract

The lipases are enzymes that have an important industrial value for their application in the industries food; detergents and pharmaceutical. Which reach a market annual value around 100 million dollars. Because of this, methodologies have been developed for increase the lipase production yields, as the optimization of culture media; the search for new microorganisms and genetic manipulation. Therefore, the objective of this work was produce lipases with transform strains of S. cerevisiae and wild strains of K. marxianus at the 3 liter Applikon® bioreactor level. Where to get the maximum cell production, the concentration of glucose and yeast extract was evaluated through factorial design 22, followed by the validation of the best concentrations predicted by a statistical model of the factorial design. Also a factorial design 22 was developed to evaluate inducer (galactose) concentration on the transform strains, the extracellular and intracellular lipase activity was quantified. Ultimately, the parameters of biomass and lipase production yield were determined for each of the strains, which were grown in a stirred tank bioreactor with a work volume of 1.5 L and the best concentrations of glucose; galactose, and yeast extract obtained at the flask level. The best concentrations of glucose for the strains Lip3; 107w and wild strains of K. marxianus was 55; 27; 50 y 100 g/L, respectively. Also, the highest concentration of yeast extract was 10 g/L for the four strains, as well as inducer concentration was 30 g/L for the two transform strains. The activities of the transform and wild strains that were obtained in the bioreactor were 1.5; 1.25 and 1.04 U/mg of protein, respectively.

Las lipasas son enzimas que tienen un valor industrial importante por sus aplicaciones en la industria de alimentos; de detergentes y farmacéutica, las cuales alcanzan un valor en el mercado de alrededor de 100 millones de dólares anuales. Debido a esto se han desarrollado metodologías para aumentar los rendimientos de producción de lipasas como la optimización de medios de cultivo; la búsqueda de nuevos microorganismos y la manipulación genética. Por lo cual, el objetivo de este trabajo fue producir las lipasas con cepas transformantes de S. cerevisiae y silvestre de K. marxianus a nivel biorreactor Applikon® de 3 litros. Para la máxima producción de células se evaluaron las concentraciones de glucosa y extracto de levadura mediante un diseño factorial 22, seguido de la validación de las mejores concentraciones predichas por un modelo estadístico del diseño factorial, también se realizó un diseño factorial 22 para evaluar la concentración del inductor (galactosa) sobre las cepas transformantes y se cuantificó la actividad lipásica extracelular e intracelular, por último se determinaron los parámetros de rendimiento de producción de biomasa y lipasas para cada una de las cepas, las cuales se crecieron en un biorreactor de tanque agitado con un volumen de trabajo de 1.5 L bajo las mejores concentraciones de glucosa; galactosa y extracto de levadura obtenidas a nivel matraz. Las mejores concentraciones de glucosa para las cepas: Lip3, 107w, S. cerevisiae y K. maxianus fueron de 55, 27, 50 y 100 g/L, respectivamente. Además la mayor concentración de extracto de levadura fue de 10 g/L para las cuatro cepas, así como la concentración de inductor (galactosa) fue de 30 g/L para las dos cepas transformantes, las actividades de las cepas transformantes y silvestres que se obtuvieron en el biorreactor fueron de 1.5; 1.25 y 1.04 U/mg de proteína respectivamente.