PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO UTILIZANDO COMO SUSTRATO LA LACTOSA POR Lactobacilus Plantarum: MODELO CINÉTICO Y EFECTOS DE PH.

INTRODUCCIÓN:

La fermentación por lotes por lactosa como sustrato para la producción de ácido láctico fue llevada a cabo por L. plantarum, está es una bacteria homofermentativa la cual degrada azucares en un 90% de ácido láctico y el 10% de CO2 y acetonía durante la fermentación. Esté estudio fue llevado a cabo en condiciones anaerobias.

El efecto del pH y la concentración de lactosa para la producción de ácido láctido y el crecimiento celular son fundamental. En la investigación llevada a cabo por (Wenge, 1999) se determinó que el pH óptimo para el crecimiento celular y la producción de ácido láctico es de 5 a 6; ya que si hay un aumento o disminución puede provocar una inhibición de crecimiento celular en la fase exponencial, estas variaciones de pH puede provocar una acidificación en el interior celular y tener una perdida en el transporte de nutrientes.

RESOLUCIÓN

L. plantarum es una bacteria de rápido crecimiento en condiciones óptimas puede exceder de 0.5 h^-1. El modelo de monod fue implementado para determinar los parámetros cinéticos de biomasa, producto y sustrato:

Tabla 1. Ecuaciones de monod

BIOMASA

dCx/dt= μmax (Cs/ks+ Cs)*Cx

SUSTRATO

dCs/dt= -Ys/x(dCx/dt)

PRODUCTO

dCs/dt= Yp/s(dCx/dt)

En estás ecuaciones se observa que no hay inhibición sobre el crecimiento celular con la variación del pH. A μmax y Ks pueden variar con función del pH, YX/S esté es el rendimiento de células que varía con respecto al pH, Yp/s es el coeficiente de rendimiento del producto y para estas condiciones se determinaron valores iniciales los cuales se representaban por Cxo, Cso y Cpo. Estos parámetros además del modelo de monod fueron estimados por métodos como Runfe-kutta de cuarto orden y el de Gaus.

Tabla 2. Parámetros cinéticos

Parámetros Datos Justificación

μmax 0.364 Fue la velocidad máxima de crecimiento de acuerdo al pH de 6.

Yx/s 0.39 Es el rendimiento de biomasa por sustrato obtenido al pH 6

Yp/s 1.02 Es el rendimiento del producto de acurdo a las condiciones iniciales.

Ks 44.4 Obtenida mediante las ecuaciones de Gauss, Runge-Kutta y monod para determinar la constante de saturación del sustrato.

Cx 41 g/l Concentración de biomasa final de acuerdo al pH.

Cxo 11 g/l Concentración inicial de biomasa la cual tuvo mayor cantidad de ácido láctico con respecto al Ph.

Cs

0.05 g/l Concentración de sustrato final, la cual se observó que se consumió casi en su totalidad.

Cso 40 g/l Concentración inicial de lactosa.

t 40 h Tiempo en llevarse a cabo la inhibición.

pH 6 En el cuál la producción de ácido láctico se llevó acabo sin inhibición y sin sustratos limitantes.

GRÁFICO DE PRODUCTO, BIOMASA Y SUSTRATO

Ilustración 1 Comportamiento de L. plantarum con respecto a la Lactosa, sustrato y biomasa. Además se observa que el producto es ligado al crecimiento.

Datos de ladfid para el modelo de monod

COMENTRARIOS

El pH con forme se ha observado es fundamental para la producción de ácido láctico y biomasa, además de que si no se encuentra en su parámetro óptimo de pH que es entre 5 y 6 presenta una inhibición en la fase exponencial. La fermentación con L. plantatum indica un y un potencial para la producción de ácido láctico industrial. En condiciones anaerobias el crecimiento celular fue menor pero la producción de ácido láctico es de 2 a 3 veces mayor en condiciones anaerobias.

REFERENCIA:

Wenge, M., (1999). Lactic acid production from lactose by Latobacillus plantarum: kinetic model and effeccts of pH, substrate and oxygen. Biochemical. Engineering Journal

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