DUGi

Producción de aceites microbianos (SCO) para su uso como ingrediente alimentario: Fermentación a partir de lípidos por medio del proceso ex-novo de Yarrowia lipolytica

http://dugi.udg.edu/item/http:@@@@hdl.handle.net@@10256@@27775

The steady increase in the world’s population, combined with the adverse effects of climate change, leads to fluctuations in the trade of raw materials. As an alternative solution in the case of vegetable oils, a great number of research has been conducted into the potential of oleaginous micro-organisms. Yarrowia lipolytica is a yeast with the ability to accumulate lipids in a wide variety of different environments, on hydrophilic substrates such as sugars or glycerol (de novo synthesis) and hydrophobic substrates such as oils and fats (ex novo synthesis). These qualities, together with its Qualified Presumption of Safety (QPS) status, make it a key microorganism for the revalorisation of by-products from the food industry. Furthermore, depending on the values of the variables in the cultivation process, it is possible to modulate the lipid profile accumulated by the yeast. In the present study, it was found that the presence of Tween 80 and antifoam allows doubling the cell concentration and increasing the biomass from 7.2 to 9.6 g/L in a de novo culture medium. The need to generate a stable ex novo medium emulsion to grow the microorganism was also studied, determining that the most appropriate time to form the emulsion is after the autoclaving stage, once all the components of the culture medium have been mixed. In addition, the influence of the stability of ex novo medium emulsions generated by sonication, agitation at 1000 and 1500 rpm on the development of Y. lipolytica was investigated. Emulsion stability was assessed by visual appearance, emulsified volume level and droplet size distribution of the lipid fraction. At time 48 h, values of 17.77 g/L biomass and 56% lipids were obtained in an unstable emulsion (1000 rpm bioreactor), and 17.98 g/L and 57% lipids in a stable emulsion (sonication III). Thus, it was found that there is no significant difference between the stability of an ex novo emulsion medium and the growth and accumulation of lipids in Y. lipolytica, although more replicates of the assay would be necessary to obtain consistent results. Finally, the cost of 1 kg of lipids produced by Y. lipolytica at laboratory scale was calculated to be approximately 24900 €/kg. However, several points of improvement are proposed, such as the use of food by-products as ingredients for the formulation of the culture medium, as well as an increase in production volumes, to achieve a reduction to 230 €/kg.

El incremento constante de la población mundial, junto con los efectos adversos del cambio climático, provocan fluctuaciones en el comercio de las materias primas. Como solución alternativa en el caso de las grasas vegetales, se han impulsado numerosas investigaciones para conocer el potencial de los microorganismos oleaginosos. Yarrowia lipolytica es una levadura con capacidad de acumular lípidos en una amplia variedad de entornos diferentes, en sustratos hidrofílicos, como azúcares o glicerol (síntesis de novo), e hidrofóbicos como aceites y grasas (síntesis ex novo). Estas cualidades, sumadas a su estatus Qualified Presumption of Safety (QPS), la convierten en un microorganismo clave para la revalorización de subproductos de la industria alimentaria. Además, en función de los valores en las variables del proceso de cultivo, es posible modular el perfil lipídico acumulado por la levadura. En el presente estudio, se halló que la presencia de Tween 80 y antiespumante permite duplicar la concentración celular y aumentar la biomasa de 7,2 a 9,6 g/L en un medio de cultivo de novo. También se estudió la necesidad de generar una emulsión de medio ex novo estable para cultivar el microorganismo, determinando que el momento más adecuado para formar la emulsión es después de la etapa de autoclave, una vez mezclados todos los componentes del medio de cultivo. Además, se investigó la influencia de la estabilidad de las emulsiones de medio ex novo generadas por sonicación, agitación a 1000 y a 1500 rpm en el desarrollo de Y. lipolytica. La estabilidad de la emulsión se evaluó por el aspecto visual, el nivel de volumen emulsionado y la distribución de los tamaños de las gotas de la fracción lipídica. A tiempo 48 h, se obtuvieron unos valores de 17,77 g/L de biomasa y un 56% de lípidos en una emulsión inestable (biorreactor 1000 rpm), y de 17,98 g/L y 57% de lípidos en una emulsión estable (sonicación III). De esta manera se halló que no existen diferencias entre la estabilidad de una emulsión de medio ex novo y el crecimiento y la acumulación de lípidos en Y. lipolytica, aunque serían necesarias más réplicas del ensayo para obtener resultados consistentes. Finalmente se calculó el coste de 1 Kg de lípidos producidos por Y. lipolytica a escala laboratorio, siendo este de aproximadamente 24900 €/Kg. Sin embargo, se plantean varios puntos de mejora como la utilización de subproductos alimentarios como ingredientes para la formulación del medio de cultivo, así como un incremento en los volúmenes de producción, para alcanzar una reducción hasta los 230 €/Kg.

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