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Análisis en bioprocesos - Monografía



 
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Ácido docosaexaenoico. Microalgas. Biomoléculas. Acumulación lípidos



Trabajo experimental


Mejoramiento de línea de proceso para extracción de DHA algal.



LAS MICROALGAS Y SUS BIOMOLECULAS DE INTERÉS


Se considera que el 60 % de los recursos algales requeridos para la obtención de los ingredientes de base en la industria química extractiva o alimenticia, proviene de cultivos.
A pesar de la gran diversidad de microalgas, las investigaciones tendientes a la obtención de metabolitos de interés económico son muy limitadas, consagrándose en su mayoría a estudios de ecofisiología y composición bioquímica.
En la última década, la biotecnología microalgal ha hecho grandes avances con relación a las especies destinadas a la obtención de biomoléculas de alto valor agregado.   Una de las ficomoléculas de gran interés industrial son los ácidos grasos; sustancias naturales de origen lipídico (forman parte del 20 al 40 % del total de los lípidos).  Su biosíntesis en microalgas está relacionada indirectamente al proceso de conversión de la energía solar en energía química, vía fotosíntesis, ya que en condiciones estándar, la fase de crecimiento exponencial se obtiene después de 5 a 7 días. Este tiempo dependerá principalmente del tamaño del inóculo, medio, temperatura, iluminación (280  mol de radiación constante) así como también de la tasa de crecimiento de la especie (K. Alveal et al, 1995).  De manera general, un ácido graso es una cadena de hidrocarburos terminada por un grupo carboxilo. Participan en la constitución de los lípidos, esterificando al glicerol y otros alcoholes.
Las microalgas debido a su capacidad de sintetizar ácidos grasos polienoicos se sitúan como una de las fuentes principales de estos ácidos en el medio acuático.  Ellos son en su mayoría moléculas de cadena recta con un número par de átomos de carbono; pueden ser saturados o insaturados con 1 a 6 dobles enlaces.  Su función está relacionada a la de las membranas celulares, al almacenamiento de energía y a los procesos metabólicos.
Del fitopláncton, que los sintetiza de novo, los ácidos grasos  se transportan a través de la cadena alimenticia y se incorporan así en los lípidos de organismos superiores.
La obtención de rendimientos superiores de biomasa algal, además del desarrollo y optimización de las técnicas de extracción, permitirá una producción mayor de estas moléculas de manera económicamente competitiva con los mercados tradicionales.

HIPOTESIS.



Al limitar o disminuir la radiación incidente en el ultimo contenedor, la actividad fotosintética de éste disminuye, lo que conlleva a una acumulación de lípidos.

HIPOTESIS NULA.



Al limitar o disminuir la radiación incidente en el ultimo contenedor, la actividad fotosintética de éste no disminuye, y por lo tanto la concentración de lípidos no varía.

OBJETIVO



Aumentar la concentración del ácido docosaexaenoico (DHA) extraído de un alga


DISEÑO EXPERIMENTAL.



Se tiene una línea de proceso para la extracción del DHA usada como control y otra similar pero limitando la radiación previo al centrifugado, y se compara la concentración final de ácidos grasos.

LÍNEA DE PROCESO CONTROL.



1.    Agitación del frasco de inoculación con un stock de semillas en un medio hecho de NaCl, CaCl2, dextrosa, extracto de levadura o proteína vegetal hidrolizada.
2.    El cultivo es transferido progresivamente a contenedores más grandes manteniendo, pH, flujo de aire, agitación, nivel de oxígeno disuelto  y una temperatura optima.
3.    Cuando el cultivo alcanza una densidad celular y el contenido de ácidos grasos en las células es el adecuado, se cosecha mediante centrifugación y se procede al secado por spray.
4.    Extracción de aceite desde la biomasa seca utilizando hexano.
5.    El aceite extraído es concentrado mediante vacío y enfriamiento para remover las fracciones de aceite altamente saturadas.
6.    El aceite enfriado es refinado, blanqueado y deodorizado, para finalmente diluirlo con aceite de maravilla altamente oleico para otorgar un nivel de DHA de 40%.


LÍNEA DE PROCESO EXPERIMENTAL.



1.    Agitación del frasco de inoculación con un stock de semillas en un medio hecho de NaCl, CaCl2, dextrosa, extracto de levadura o proteína vegetal hidrolizada.
2.    El cultivo es transferido progresivamente a contenedores más grandes manteniendo, pH, flujo de aire, agitación, nivel de oxígeno disuelto  y una temperatura optima.
3.    Cuando el cultivo alcanza una densidad celular y contenido de ácidos grasos en las células adecuado, se disminuye la radiación incidente.
4.    Se cosecha mediante centrifugación y se procede al secado por spray.
5.    Extracción de aceite desde la biomasa seca utilizando hexano.
6.    El aceite extraído es concentrado mediante vacío y enfriamiento para remover las fracciones de aceite altamente saturadas.
7.    El aceite enfriado es refinado, blanqueado y deodorizado, para finalmente diluirlo con aceite de maravilla altamente oleico.


RESULTADOS



Al disminuir la  radiación incidente en el último contenedor y someterlo a centrifugación, originó un  aumento en la concentración de DHA finalmente extraído.


CONCLUSION

.

Las microalgas se consideran como una de las fuentes naturales que mas a cumulan ácidos grasos insaturados de cadena larga en medios acuáticos. No obstante que la ruta biosintética en éstas especies es análoga a la de las plantas superiores, los ácidos grasos altamente insaturados presentan ciertas particularidades:

1.    Su composición varía de acuerdo a las fluctuaciones de las condiciones de cultivo.
2.    El alga que sintetiza el lípido realiza la fotosíntesis, lo que significa que tanto la fijación de CO2, como la síntesis de gliceridos a partir de ácidos grasos y glicerol se realiza en la misma célula.
3.    Efectivamente, al disminuir la radiación incidente, disminuye la actividad fotosintética y por ende la producción proteínica también disminuye, así los carbonos fijados por fotosíntesis son derivados hacia la producción de lípidos, tanto de ácidos grasos como de glicerol.

BIBLIOGRAFÍA



K.ALVEAL; M.E.FERRARIO; E.C.OLIVEIRA; E. SAR, 1995. MANUAL DE METODOS FICOLÓGICOS, UNIVERSIDAD DE CONCEPCION. Pg. 298-309

Autor:

Mario





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