Requerimientos nutricionales
Los requerimientos nutricionales están determinados por el tipo de metabolismo celular, ya sea autotrófico, que corresponde a los microorganismos que ob frecuentemente esenciales para el crecimiento como Ca, Mn, Fe, Co, tienen el carbono del C02 como las algas y algunas bacterias, y los heterotróficos que necesitan compuestos orgánicos como fuente de carbono.
Otro factor esencial está determinado por las condiciones del cultivo, si es aerobio o anaerobio. El 02 es uno de los oxidantes más comunes en el metabolismo energético.
En la ausencia del 0 2, el N03 o S04 son utilizados como aceptores de electrones por algunas bacterias. Las bacterias metanogénicas son auxótrofos anaerobios que utilizan H2 para reducir el C02 a CH4 para obtener energía.
Otros protistas obtienen su energía, en condiciones anaerobias por reacción de óxido-reducción realizadas sobre compuestos orgánicos. Las fuentes de carbono cumplen también el rol de ser fuente de energía.
Otro requerimiento nutricional está constituido por las fuentes de nitrógeno que pueden ser de naturaleza inorgánica u orgánica.
El nitrógeno es utilizado para la biosíntesis de proteínas, ácidos nucleicos y polímeros de la pared celular.
Para la síntesis de proteína se requieren en general Laminoácidos, aunque también son necesarios algunos aminoácidos de la serie D como Dalanina y Daspártico para su incorporación a la pared de las células. En algunos casos se requieren también póptidos de histidina.
Los requerimientos de otros macronutrientes como el P y el S son uministrados en forma de P04 H y S04 (o aminoácidos azufrados).
El fósforo se incorpora en ácidos nucleicos, y polímeros celulares. El S es asimilado para la síntesis de aminoácidos azufrados, y además se necesita para la biotina, coenzima A, tiamina y otros componentes.
Los requerimientos de K y Mg son también esenciales. Una parte importante del primero está unida al RNA de manera que los requerimientos de K aumentan con los factores que influyen en el aumento del RNA de las células, como la velocidad de crecimiento.
El ión K actúa como coenzima y probablemente actúa como catión en la estructura aniónica de varios componentes celulares. El ión Mg es esencial para la estabilidad de los ribosomas y actúa como cofactor en numerosas reacciones del metabolismo.
Tanto el K como el Mg se incorporan a los medios en forma de sales como fosfato y sulfato.
Con respecto a los micronutrientes se distinguen 2 categorías:
a) Los que son Cu y Zn y b) los que son raramente esenciales como B, Na, Al, Si, Cl, V, Cr, Ni, As, Se, Mo, Sn, e I.
En general los requerimientos de trazas de elementos son conocidos cualitativamente.
A veces es difícil demostrar un requerimiento de un micronutriente porque generalmente está presente en suficiente cantidad como impureza de los componentes principales.
Los requerimientos de éstos compuestos pueden aumentar varias veces cuando el cultivo ha estado sujeto a «strees», como por ejemplo por aumento de temperatura por encima de un valor óptimo.
Los requerimientos de factores de crecimiento comprenden ciertos aminoácidos y vitaminas del grupo B como tiamina, riboflavina, ácido pantotético, niacina, etc., que representan para muchas bacterias y levaduras factores esenciales en los medios sin los cuales no se produce crecimiento celular.
La mayor parte de las vitaminas son constituyentes de coenzimas. Otros factores de crecimiento son las purinas, poliaminas, putrescinas, etc.
En algunos procesos existe la necesidad de efectuar otros agregados, a parte de los nutrientes requeridos por los microorganismos y que representan los requerimientos específicos del proceso considerado.
Un ejemplo es el caso de los precursores que constituye la base de una molécula que debe ser sintetizada por el microorganismo, como el ácido fenil acético para la penicilina.
Otro ejemplo es el agregado de ciclo dextrinas en procesos de producción de Bordetella pertussis que puede actuar como complejante de inhibidores de crecimiento celular.
El agregado de cloruros o bromuros en el caso de algunos antibióticos como cloro y bromotetraciclinas, tetraciclidas producidas por el Streptomyces aureofaciens, responde también a requerimientos específicos para inhibir la síntesis de productos no deseados, como ocurre también con el agregado de mananos y barbitúricos en la producción de estreptomicina por S. griseus.
El agregado de sulfato, en el proceso de fermentación alcohólica, que favorece la formación de glicerol, es otro ejemplo de un requerimiento específico.
El diseño correcto tiene que ver con las características bioquímicas propias y evolución de los parámetros de cada proceso.
Por ejemplo, un proceso caracterizado por un descenso continuo de pH, debido al uso de una sal de amonio como fuente de nitrógeno, obliga a considerar en su diseño algún agregado que no corresponda a una exigencia nutricional, como es el caso del control de pH del mismo.
Este puede efectuarse por agregados al medio de agentes «buffer» como mezclas de fosfatos o de carbonato de calcio o como más generalmente se hace, con agregados periódicos de soluciones alcalinas que pueden efectuarse en forma más conveniente mediante un control automático de pH.
El diseño de un medio específico para la producción de ácido cítrico debe considerar la influencia negativa que para el proceso tiene un exceso de hierro en su composición; por lo tanto dicho medio debe diseñarse de manera tal que su preparación (a partir de diversas materias primas) considere una eliminación total del hierro y posterior agregado del mismo en cantidades controladas.
Fuente: Apuntes de Microbiología Industrial del Programa Regional de Desarrollo Científico y Tecnológico de la OEA
