Modelizado metabólico de la producción biotecnológica de lípidos en cultivo continuo

Abstract

Los lípidos microbianos son ampliamente estudiados como alternativa a los aceites vegetales para su empleo en la producción de biodiesel y la industria alimentaria. La producción a escala industrial requiere la utilización de cepas oleaginosas cultivadas en condiciones óptimas para la producción de lípidos. En este trabajo se empleó un modelo metabólico de Rhodosporidium toruloides para la optimización de la producción de lípidos en cultivo continuo empleando Análisis de Balance de flujos (FBA). A partir de datos experimentales, se calcularon parámetros que permitieron adicionar restricciones metabólicas al análisis. Una vez obtenidas las distribuciones de flujos y los valores óptimos de lípidos para diferentes diluciones y relaciones C/N, se contrastaron con información bibliográfica. Mediante el empleo del modelo metabólico se pudo simular los cambios bioquímicos que ocurren intracelularmente durante la lipogénesis. En cuanto a los resultados obtenidos mediante FBA, se logró una buena correlación para diluciones por debajo de 0,08 h-1, la cual corresponde a relaciones C/N ≥ 20 Cmol/Nmol. Estos resultados indican que el modelo metabólico y la aplicación de FBA son muy útiles para predecir el comportamiento de R. toruloides durante el proceso de lipogénesis en cultivo continuo, con el consiguiente ahorro de tiempo y recursos económicos.

Microbial lipids are extensively studied as an alternative to vegetable oils for biodiesel production and food supplementation. The production of lipids at industrial scale requires the cultivation of oleaginous microorganisms in optimal conditions for lipid synthesis. In this work, a metabolic model of Rhodosporidium toruloides was used to optimize the lipid production using Flux Balance Analysis (FBA). The parameters used to constrain the number of solutions were calculated from experimental data. Then, flux distribution and FBA solutions at several dilution rates and C/N ratios were compared with reported data of continues cultures. The metabolic model was effective to simulate the biochemical changes that occur under lipogenesis. Optimal solutions obtained by FBA were consistent with experimental data for dilution rates below 0,08 h-1, corresponding to a C/N ratio of 20 Cmol/Nmol. These results indicate that the metabolic model along with the application of FBA is useful to predict lipid production in R. toruloides in continuous cultures, with the concomitant reduction of process time and resources.