Evaluation of the fermentation in the diphtheric toxin production

Abstract

This study was developed to find out the technological feasibility of fermentation culture of Corynebacterium diphtheriae in a bioreactor for production of diphtheric toxin. The fermentation process was studied in a 5L New Brunswick biorreactor. The following parameters were measured: biomass production, substrate consumption, toxin production, dissolved oxygen and pH variation during fermentation. The following indicators of the fermentation process were calculated: biomass/substrate, toxin/substrate, toxin/biomass, toxin produced/hour (productivity). C. diphtheriae PW8 79 LA11 strain was used. The composition of the growth media was: 4L of Muller- Stainer medium, 0,5% inoculum,1,7% maltose, 0,3% phosphate, 1,25% calcium chloride. The conditions of incubation were: 35C, 48 hours, agitation at 900 rpm and aereation 1 VVM. The results showed that biomass production levels occurred between 24 and 36 hours of fermentation. Substrate consumption, toxin production and a pH increased simultaneously. It was concluded that fermentation is a useful process for the production of diphtheric toxin compared to the traditional static system. Fermentation is easier to control and the same yield of toxin is obtained in 48 hours instead of 168 hours in the static system.

Se realizaron cultivos de Corynebacterium diphtheriae en un biorreactor New Brunswick de cinco litros con el objetivo de hacer un estudio de prefactibilidad tecnológica, Se determine por fermentación el perfil cinético de: biomasa, consumo de sustrato, producción de toxina, oxigeno disuelto y variación del pH; finalmente se evaluaron los coeficientes tecnológicos de rendimientos: biomasa/sustrato; toxina/sustrato; toxina/biomasa; productividad e intensidad del proceso de producción de toxina diftérica con la tecnología de fermentación. Las condiciones de cultivo fueron: cepa C. diphtheriae PW8 79 LA11, medio de cultivo Mueller –Stainer 4L/vaso de 5L, 0,5 % inoculo, 1,7 % de maltosa, 0,3% de fosfatos, 1,25% de cloruro de calcio, incubación a 35C durante 48 horas, agitación de 900 rpm y aireación 1 VVM. En cuanto a los perfiles cinéticos de fermentación se observe que la biomasa tiende a estabilizarse entre las 24 y 36 horas de cultivo y simultáneamente aumenta el consumo de sustrato y la producción de toxina, mientras que el pH aumenta gradualmente durante el tiempo de cultivo. La comparación de los coeficientes tecno lógicos obtenidos en fermentación, cultivo agitado en erlermeyer y estático en placas de Povitsky mostro que la fermentación es una alternativa para la producción de toxina diftérica, ya que la productividad aumento considerablemente debido al corto período de cultivo, pues de 168 horas en cultivo estático se pasa a 48 horas en fermentación.