Evaluación de condiciones nutricionales y físico químicas sobre la producción de clamidosporas de Duddingtonia flagrans en un sistema de fermentación en estado sólido

Abstract

The objective of this research was to evaluate the effect of nutritional and physical conditions on the production of chlamydospores of the fungus Duddingtonia flagrans in a solid-state fermentation system and then to propose a scaling strategy in a tray fermenter. First, it was studied the effect of carbon, nitrogen and induced substances sources through a design of Plackett Burman experiments. The Plackett Burman design allowed to identify that the source of inorganic nitrogen (ammonium sulfate) and the source of carbon (sodium acetate) present a significant positive effect in the production of chlamydospores; expressed as chlamydospores/g dry substrate. Subsequently, the physical and chemical conditions were evaluated by a fractional factorial design, in which no significant factors were found that favor the production of chlamydospores. Finally, the concentrations of ammonium sulphate and sodium acetate were optimized with a central composite design (DCC) and with the response surface method (MSR). It was determined that under the conditions evaluated the best conditions to produce D. flagrans chlamydospores by fermentation system in solid state and laboratory scale are 0.25% w/w of ammonium sulfate and 0.56% w/w of sodium acetate. Finally, a fermentation strategy on a pilot scale was proposed in a fixed biorreactor (tray fermenter) in which the fermentation time will be reduced from 14 days to 7 days, achieving an average yield of 2,364x107 chlamydospores / g dry substrate with a productivity of 3.38x106 chlamydospores / g dry substrate day

El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de condiciones nutricionales y físico químicas sobre la producción de clamidosporas del hongo Duddingtonia flagrans en un sistema de fermentación en estado sólido y posteriormente proponer una estrategia de escalado en un fermentador de bandejas. En primer lugar, el efecto de fuentes de carbono, nitrógeno y sustancias inductoras fue evaluado mediante un diseño de experimentos Plackett Burman, el cual permitió identificar que la fuente de nitrógeno inorgánico (sulfato de amonio) y la fuente de carbono (acetato de sodio) presentaron un efecto significativo positivo en la producción de clamidosporas; expresada como clamidosporas/g sustrato seco. Posteriormente, se evaluaron las condiciones físicas químicas mediante un diseño de experimentos factorial fraccionado, en el cual no se encontraron factores significativos que favorecieran la producción de clamidosporas. Finalmente se optimizaron las concentraciones de sulfato de amonio y acetato de sodio mediante un diseño central compuesto (DCC) y con la metodología de superficie de respuesta (MSR) se determinó que bajo las condiciones evaluadas las mejores concentraciones para la producción de clamidosporas de D.flagrans en un sistema de fermentación en estado sólido a escala de laboratorio son 0,25%p/p de sulfato de amonio y 0,56%p/p de acetato de sodio. Finalmente, se propuso una estrategia de fermentación a escala piloto en un fermentador de lecho fijo (fermentador de bandejas) la cual permitió disminuir el tiempo de fermentación 14 días a 7 días logrando un rendimiento promedio de 2,364x107 clamidosporas/ g sustrato seco con una productividad de 3,38x106 clamidosporas/ g sustrato seco día.