Optimización de un medio de cultivo para la producción de fitasa por Aspergillus niger en fermentación en medio sólido Public Deposited
Phosphorus is a macromineral present in all cells and body fluids, involved in the formation and maintenance of bones, teeth, muscle tissue formation and cell metbolismo. This mineral is stored in grains, seeds and legumes in the form of phytic acid (myo-inositol hexakisfosfatado). However, monogastric animals (unlike ruminants) can not degrade phytic acid, so it is excreted in the feces causing environmental pollution problem. For this reason, it has used the addition of an enzyme called phytase (myoinositol hexakisfosfato fosfoidrolasa), which hydrolyzes the phosphate groups of phytic acid leading to the formation of various inositol phosphates. Phytase is produced through liquid and solid fermentation using various agro-products, so it is necessary to realize several separation steps to purify the enzyme. The objective of this thesis was to design an optimum environment for maximizing the production of phytase in an inert solid medium by fermentation, for which employed a response surface methodology with a statistical design called compound central, in which were considered the concentrations of starch, glucose, phytic acid, inorganic phosphorus and minerals, such as variables to be optimized. Also determined the optimum operating conditions of the system. Conditions were determined 1.75% of inoculum, initial moisture 80%, 72 h incubation time the medium seed and 144h of fermentation time, as optimal for the production of the phytase in solid state fermentation using polyurethane foam as support. In the system, peptone concentration was determined as the variable with the greatest positive effect on production of the enzyme, being the optimal concentration of 35g/100 g.m.s. With regard to the rest of the variables, also analyzed across the surface methodology of response, there decided concentrations of 5.0g/100g.ms. of glucose, 7.8g/100g.m.s of starch, 2.8g/100g.m.s of phytic acid, 0.31g/g.m.s. of KH2PO4, 0.33 g.m.s of Mg2SO4, CaCl and KCl, as the best combination of levels that maximizes the production of phytase in solid state fermentation in polyurethane foam.
El fósforo es un macromineral presente en todas las células y líquidos del cuerpo, interviene en la formación y mantenimiento de los huesos, dientes, en la formación de tejidos musculares y en el metbolismo celular. Este mineral es almacenado en cereales, semillas y leguminosas en forma de ácido fítico (mio-inosito hexakisfosfatado). Sin embargo, los animales monogástricos (a diferencia de los rumiantes) no pueden degradar el ácido fítico, por lo que es excretado en las heces causando un problema de contaminación ambiental. Por esta razón, se ha empleado la adición de una enzima llamada fitasa (mioinositol hexakisfosfato fosfoidrolasa), la cual hidroliza los grupos fosfatos del ácido fítico dando lugar a la formación de diversos fosfatos de inositol. La fitasa es producida a través de fermentación líquida y sólida empleando diversos subproductos agroindustriales, por lo que se hace necesario realizar varios pasos de separación para la purificación de la enzima. El objetivo de la presente tesis, fue diseñar un medio óptimo para la maximizar la producción de fitasa en un soporte inerte por fermentación en medio sólido, para lo cual se empleó una metodología de superficies de respuesta con un diseño estadístico llamado compuesto central, en el cual se consideraron las concentraciones de almidón, glucosa, ácido fítico, fósforo inorgánico y minerales, como variables a optimizar. Asimismo, se determinaron las condiciones de operación óptimas del sistema. Se determinaron las condiciones de 1.75% de inóculo, 80% de humedad inicial, 72h de tiempo de incubación del medio semilla y 144h de tiempo de fermentación, como óptimas para la producción de la enzima fitasa en fermentación en medio sólido empleando espuma de poliuretano como soporte. Se determinó a la concentración de peptona en el sistema, como la variable con mayor efecto positivo sobre la producción de la enzima, siendo la concentración óptima de 35g/100 g.m.s. Con respecto al resto de las variables, también analizadas a través de la metodología de superficies de respuesta, se determinaron concentraciones de 5.0g/100g.ms. de glucosa, 7.8g/100g.m.s de almidón, 2.8g/100g.m.s de ácido fítico, 0.31g/g.m.s de KH2PO4, 0.33 g.m.s de Mg2SO4, CaCl y KCl, como la combinación óptima de niveles que maximiza la producción de fitasa en fermentación en medio sólido sobre espuma de poliuretano.
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