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PRODUCCIÓN DE MANITOL POR FRUCTOBACILLUS EN PRESENCIA DE DIFERENTES ACEPTORES DE ELECTRONES

MOHAMED, María Florencia | RAYA, Raúl Ricardo | MOZZI, Fernanda

CENTRO DE REFERENCIA PARA LACTOBACILOS (CERELA-CONICET)

Introducción y Objetivos:
Las bacterias lácticas (BL) fructofílicas se encuentran en nichos ricos en fructosa como frutas y flores y poseen la capacidad de producir manitol, un edulcorante natural de bajas calorías. Dentro de este grupo, el género Fructobacillus es incapaz de reducir acetil-CoA a etanol por lo que usa aceptores de electrones como fructosa, piruvato u oxígeno para regenerar el poder reductor. Nuestro objetivo fue estudiar el crecimiento, producción de manitol y actividad manitol 2-deshidrogenasa (MDH) de Fructobacillus en presencia de fructosa, piruvato y oxígeno.
Materiales y Métodos:
Las cepas F. durionis CRL 2054 y F. tropaeoli CRL 2034 y la mutante F. tropaeoli CRL 2034::ldh1 se cultivaron a 30 °C 24 h en medios con: 1) glucosa (GYP) , 2) fructosa (FYP), 3) glucosa y fructosa (1:2, FGYP), 4-6): medios 1-3 con piruvato (+pir) y 7-9): medios 1-3 con agitación (+ag). Se evaluó crecimiento (DO600) y se midió producción de manitol y actividad MDH (4 h) en medios con fructosa.
Resultados:
Todas las cepas crecieron óptimamente en medios con glucosa y fructosa (con piruvato, agitación o en ausencia de ambos) y en GYP+pir mientras que no crecieron solo con glucosa. F. durionis creció más lentamente en FYP con piruvato u oxígeno. La mutante CRL 2034::ldh1 presentó menor crecimiento en todos los cultivos debido al desbalance redox celular causado por ausencia de actividad LDH. La producción de manitol por los fructobacilos fue de 7,9-12,3 g/l en los medios FYP y FGYP siendo menor en los medios con piruvato (1,3-9,3 g/l) indicando competencia de piruvato con fructosa por los electrones. Este efecto fue más marcado con F. durionis que mostró los menores rendimientos de producción de manitol. La producción de manitol por la mutante ::ldh1 fue 8,4–12,3 g/l en todos los medios siendo su producción específica mayor que la de las cepas salvajes. La actividad MDH de F. durionis CRL 2054 y F. tropaeoli CRL 2034 fue mayor en el medio FGYP con respecto a los demás medios para ambas cepas siendo la de F. tropaeoli (6,63 U/mg) 1,6 veces mayor que la de F. durionis (3,59 U/mg). La adición de piruvato causó una disminución de la actividad en todos los casos.
Conclusiones:
Los resultados demostraron que el piruvato compite con la fructosa como aceptor de electrones provocando un descenso en la producción de manitol y actividad MDH en los fructobacilos estudiados. Este efecto no fue tan marcado para el oxígeno. F. tropaeoli presentó mayor actividad MDH que F. durionis que mostró disminución en el crecimiento y en el consumo de fructosa en presencia de otros aceptores de electrones. Finalmente, la mutante de F. tropaeoli produjo elevadas cantidades de manitol a pesar de su lento crecimiento en las diferentes condiciones.