Producción de colorantes naturales con hongos filamentosos utilizando dos sistemas de fermentación

Abstract

Se comparó la producción de colorantes de cinco hongos filamentosos (Penicillium mallochii LMB-HP19, Penicillium maximae LMB-HP33, Penicillium mallochii LMBHP37, Talaromyces brunneus LMB-HP43 y Talaromyces wortmannii LMB-HP14) en dos sistemas de fermentación: Sumergida (FS) y por Adhesión a Superficies (FAS), utilizando medio Czapek. En el sistema FAS se incluyó la Fermentación en Estado Sólido (FES) y Fermentación en Biopelículas (FB), utilizando soportes inertes (perlita de horticultura y tela de poliéster, respectivamente). Los rendimientos de producción de colorantes se calcularon mediante espectrofotometría UV-Visible, considerando las unidades de colorante (UC) producidas con respecto a la formación de biomasa (g). Se observaron diferencias en la producción de colorantes en los tres sistemas de fermentación. De las cinco cepas evaluadas, LMB-HP37 y LMB-HP43 presentaron los mayores rendimientos de producción en los tres sistemas de fermentación, mostrando el sistema FES los valores más altos de rendimiento (633.75 UC/g biomasa y 1019.92 UC/g biomasa, respectivamente), mientras que en las cepas LMB-HP33 y LMB-HP14 no se detectó producción de colorantes en este sistema. Sin embargo, LMB-HP14 alcanzó los valores más altos en el sistema FB. Los resultados obtenidos evidenciaron que existe un efecto significativo del tipo de sistema de fermentación y de la cepa fúngica sobre la producción de colorantes. Adicionalmente, debido a la estrecha relación que existe entre las vías de síntesis de policétidos para la producción de colorantes y micotoxinas, se evaluó la expresión de genes pks en LMB-HP37 y LMB-HP43. Si bien se detectó la presencia de un gen pks en el genoma de ambas cepas, mediante RT-PCR semicuantitativo solo se detectó la expresión de este gen en la cepa LMB-HP37 en FS. No obstante, este resultado no necesariamente supondría la producción de ocratoxinas por parte de esta cepa, puesto que el gen pks no es exclusivo de la vía de síntesis de estos compuestos.

The production of colourants from five filamentous fungi (Penicillium mallochii LMBHP19, Penicillium maximae LMB-HP33, Penicillium mallochii LMB-HP37, Talaromyces brunneus LMB-HP43 and Talaromyces wortmannii LMB-HP14) was compared in two fermentation systems: Submerged (SF) and by Surface Adhesion (SAF), using Czapek medium. Solid-State Fermentation (SSF) and Biofilm Fermentation (BF) were included in the SAF system, using inert supports (horticultural perlite and polyester cloth, respectively). The colourant production yields were calculated by UV-Visible spectrophotometry, considering the colourant units (CU) produced regarding biomass formation (g). Differences in the production of colourants were observed in the three fermentation systems. From these five strains, LMB-HP37 and LMB-HP43 presented the highest production yields in the three fermentation systems, showing the SSF system the highest yield values (633.75 CU/g biomass and 1019.92 CU/g biomass, respectively). While in the strains LMB-HP33 and LMB-HP14 no colourant production was detected in this system. However, LMB-HP14 achieved the highest values in the BF system. The results showed that exists a significant effect from the type of fermentation system and the fungal strain in the colourant production. In addition, due to the close relationship between the polyketide pathways for colourants and mycotoxins production, the expression of pks genes was evaluated in LMB-HP37 and LMBHP43. Although the presence of a pks gene was detected in the genome of both strains, only the expression of this gene in the LMB-HP37 strain in SF was detected by semi-quantitative RT-PCR. Nevertheless, this result would not necessarily imply the production of ochratoxins by this strain, since the pks gene is not unique to the synthesis pathway of these compounds.