Diseño y optimización de un medio de cultivo para producción de esporas de Bacillus sp.

Abstract

El crecimiento de la población junto con el desarrollo industrial ha llevado a un aumento cada vez mayor en la producción de residuos sólidos. Se estima que en la ciudad de Bogotá se producen entre 4000 a 6000 toneladas de estos residuos, los cuales pueden ser utilizados para obtener productos de valor agregado como lo es el abono orgánico (compost). En el proceso de compostaje los microorganismos son los encargados de degradar los sustratos presentes en los residuos orgánicos y pueden ser aplicados por medio de bioinoculantes. Sin embargo, uno de los problemas de los inoculantes es su vida útil, ya que los microorganismos deben ser resistentes a condiciones adversas. Entre los microorganismos que pueden cumplir estas características (degradación de sustratos y resistencia) se encuentra el género Bacillus, un grupo de microorganismos capaces de formar esporas, estructuras de resistencia que le permiten sobrevivir a condiciones extremas de temperatura o de limitación nutricional. El objetivo de este proyecto fue diseñar y optimizar un medio de cultivo para la producción de esporas de Bacillus sp. 12AP. Para ello se evaluaron las fuentes de carbono glucosa y sacarosa y las fuentes de nitrógeno sulfato de amonio, extracto de levadura, una mezcla de las dos y las temperaturas 37 y 55 °C con un diseño factorial de 2^3. Los resultados arrojaron un recuento de 〖3.5x10〗^7 Esporas/mL con sacarosa como fuente de carbono, sulfato de amonio/extracto de levadura como fuente de nitrógeno y temperatura de 55°C. Se optimizó la concentración de estas fuentes de carbono y nitrógeno con un diseño central compuesto, el cual permitió ver que era necesario disminuir la concentración de fuente de carbono y aumentar la de nitrógeno para obtener el medio óptimo para la producción de esporas de Bacillus sp. 12 AP. Medio compuesto por: Azúcar morena (11 g/L), Extracto de levadura (6.4 g/L), Sulfato de amonio (3 g/L), Cloruro de calcio (0.5 g/L), Fosfato monobásico de sodio (0.5 g/L) y Fosfato dibásico de sodio (0.5 g/L), con un recuento de 〖1x10〗^8 Esporas/mL. La actividad enzimática se mantuvo igual en el medio de producción original (halos de 10mm±3.61y halos de 2.3mm±0.58 para enzimas proteolíticas y amilolíticas respectivamente) como en el medio optimizado (halos de 10mm±7.81 y halos de 2.3mm±1.15 para enzimas proteolíticas y amilolíticas respectivamente). Se concluyó que es necesario disminuir la concentración de la fuente de carbono y aumentar la de nitrógeno para aumentar la producción de esporas; además es importante tener en cuenta las condiciones experimentales como la temperatura (55°C), que es un factor determinante en el proceso de esporulación de Bacillus sp. 12 AP y que no se afecta la actividad enzimática del microorganismo al producir las esporas en un medio sin una fuente de almidón o proteína.