Gaspar Pérez Martínez

Departamento de Biotecnología, I.A.T.A.- C.S.I.C. Burjassot-Valencia.

Las bacterias lácticas se caracterizan por poseer metabolismo fermentativo de azúcares, esto es, que obtienen energía por fosforilación a nivel de sustrato y utilizan los propios intermedios en el metabolismo de azúcares como aceptores de H⁺. Como consecuencia, producen grandes cantidades de ácidos orgánicos de cadena corta, a partir de azúcares. El principal producto es el ácido láctico obtenido a partir de piruvato por acción de la enzima lactato deshidrogenasa. En L. casei, hemos determinado que la inactivación de esta enzima tiene como resultado una serie de efectos pleiotrópicos, consecuencia de la desviación del metabolismo hacia otros compuestos de la ruta ácido mixta, como diacetilo, etanol, ácido acético y CO₂.

La lactosa está presente en la leche y supone el principal componente del lactosuero, siendo responsable de su alto poder contaminante. Con el fin de diseñar procedimientos para su aprovechamiento biotecnológico, nuestro laboratorio ha desarrollado una herramienta para la inserción de genes metabólicos, por recombinación, en el operón de la lactosa de L. casei. Las cepas resultantes presentan una inserción “limpia”, es decir que no poseen genes de resistencia a antibióticos (grado alimentario) y, además, expresan los genes de interés de forma coordinada con los genes de transporte e hidrólisis de lactosa. Por este procedimiento se ha tratado de hacer ingeniería metabólica en este microoganismo, clonando los genes de la hidroxiácido sintasa de Lactococus lactis (ilvBN) y sorbitol 6-fosfato deshidrogenasa (gutF) del propio L. casei, para estudiar su repercusión en la distribución de metabolitos de carbono a partir de lactosa. En el primer caso, obtuvimos una cepa recombinante capaz de producir una gran cantidad de acetoína y diacetilo a partir de lactosa. En el caso de la expresión de sorbitol 6-fosfato deshidrogenasa, se pudo observar la secreción al medio de D-sorbitol en cantidades significativas, en un sistema de células en reposo.

Todos estos desarrollos deben tratar de transferirse a planta piloto. Además de los fermentadores convencionales, ciertas bacterias lácticas pueden adaptarse a reactores de células inmobilizadas. Utilizando la cepa L. casei CRL686 que se adhiere al vidrio y sílice, hemos adaptado sistema de doble reactor relleno de Poraver^® para ensayar la conversión de la lactosa que contiene el permeado de lactosuero en ácido L-láctico. Tras ensayar condiciones y flujos se logró el 100% de conversión de éste azúcar en ácido L‑láctico, con tasas de dilución de hasta 0,11 l/h y una riqueza en ácido L-láctico del 90-94%. En el futuro inmediato, trataremos de aplicar este u otros métodos de fermentación para el aprovechamiento biotecnológico de lactosuero o de su permeado mediante las cepas desarrolladas.