Conservación de la calidad nutriente
Como ya dijimos anteriormente, los medios de fermentación utilizados en la industria son casi siempre complejos y a menudo con sólidos en suspensión, de manera tal que los cambios que se producen durante la esterilización pueden ser importantes.
A veces puede haber modificaciones beneficiosas o perjudiciales dependiendo del tiempo de esterilización.
Existen casos en los cuales si se prolonga la esterilización 50 a 60 min se producen pérdidas de rendimiento que llegan hasta el 65% con respecto al medio normal.
En ciertos casos cuando el tiempo es solamente de 15-20 min se puede producir un efecto beneficioso.
La naturaleza de las interacciones que tienen lugar entre los componentes de un medio, durante la esterilización por calor, dependerá no solamente de la naturaleza de los componentes sino también de la temperatura, duración del calentamiento, pH del medio, y de la agitación.
Un ejemplo típico de interacción es la re-acción de Maillard que tiene lugar entre los grupos carbonilos de los azúcares con los grupos amino de proteínas, aminoácidos, etc.
Se forman así productos de condensación con lo cual se inactivan significativas cantidades de carbohidratos y nitrógeno amínico.
Por ese motivo es necesario que los carbohidratos se esterilicen por separado de los compuestos nitrogenados orgánicos.
Las sales de NH4 + se deben autoclavar a pH 7 o menor, si no el amonio se volatiliza.
En medios químicamente definidos se puede observar pérdida importante de magnesio, potasio, amonio, sodio y fosfatos por precipitación de sales poco solubles como MgNH 4 PO4, MgKP0 4 y MgNaP04.
Es importante por lo tanto autoclavar las sales de calcio y magnesio aparte de los fosfatos.
Los aminoácidos y factores de crecimiento son muy lábiles al calor. Entre los aminoácidos, el triptofano, glutamina, asparagina, y entre las vitaminas hidrosolubles, la tiamina, riboflavina y piridoxina son las más susceptibles de sufrir des composición.
En todos estos casos es aconsejable disolverlas separadamente en pequeños volúmenes de H2O y luego esterilizarlas por filtración.
Como ya dijimos es fundamental, además de esterilizar correctamente los me-dios, conservar al máximo la calidad nutriente de los mismos.
En la misma forma que la inactivación de microorganismos puede ser considerada una reacción cinética de primer orden, también la destrucción de algunos compuestos sensibles al calor puede ser tratada en la misma forma.
La energía de activación de tales reacciones está generalmente en el rango de 10,000-30,000 cal.mol-1 mientras que la correspondiente a la destrucción térmica de esporos es superior (65,000-85,000 cal. mol-1 ).
Una representación gráfica daría una línea recta para ambos casos con valores distintos de pendientes.
La figura muestra que a medida que la temperatura aumenta, el valor de k para la reacción con baja E (curva A) aumenta más lentamente que en el otro caso.
Esto significa que un aumento de la temperatura acelera la destrucción de esporos más que la degradación de nutrientes. Recordando la ecuación anterior:
Vemos que el tiempo requerido para la destrucción de esporos decrece en proporción al aumento de k.
Por lo tanto si se emplea alta temperatura para la esterilización se requiere un tiempo menor, por lo cual se concluye que la esterilización llamada de alta temperatura a corto tiempo favorece la conservación de la calidad nutriente al mismo tiempo que produce la destrucción efectiva de los esporos.
Es necesario aclarar que el uso de alta temperatura con tiempos cortos en escala grande implica necesariamente el empleo de un sistema de calentamiento y enfriamiento continuo en lugar de proceso de esterilización en batch.
En los próximos tres capítulos trataremos los aspectos básicos correspondientes a estequiometria, cinética de crecimiento y formación de productos, sistemas de cultivo y aspectos generales de biorreactores.
Fuente: Apuntes de Microbiología Industrial del Programa Regional de Desarrollo Científico y Tecnológico de la OEA
