Interacciones Microbianas

• Competición: Una comunidad de dos o más especies se limitan mutuamente. Dependen de factores externos comunes.
• Comensalismo: El crecimiento de una especie es promovido por la presencia de una segunda especie en una población.
• Mutualismo: Ambos microorganismos crecen más rápido cuando están juntos que cuando están separados. Puede deberse a factores de crecimiento o productos que sirven como sustratos.
• Sinergismo: Es un tipo de comensalismo en el cual la formación de productos específicos es mayor en cultivos mixtos que en puros.
• Amensalismo: El crecimiento de una especie es reprimido por la presencia de sustancias producidas por otros.
• Neutralismo: Ambas especies no tienen un efecto observable sobre la otra.
• Simbiosis: Asociación mutualista, es necesario que uno de ellos sobreviva para la supervivencia del otro.
• Parasitismo: Ocurre cuando un microorganismo se alimenta y reproduce a expensas de los fluidos del tejido y del cuerpo del otro.

Competencia por el Mismo Sustrato Limitante de Crecimiento

• En un cultivo batch, donde la concentración inicial del sustrato limitante es mucho mayor que el valor de Ks, cada especie crecerá a su máxima tasa hasta que el sustrato se agote.
• En un cultivo continuo, el organismo con tasa de crecimiento más rápida desplaza al otro del medio.

Tipos de Fermentaciones

Según el proceso:

• Cultivo tipo discontinuo (batch).
• Cultivo tipo Lote alimentado (fed-batch) o semi-continuo.
• Cultivo tipo continuo.

Según la forma:

• Fermentación con cultivos puros.
• Fermentaciones con cultivos mixtos.

Según la constitución:

• Fermentación con cultivos sumergidos.
• Fermentaciones con cultivos de sustrato sólidos.

Fermentación Discontinua Tipo Batch

• Considerado como sistema cerrado.
• Los microorganismos se inoculan en medio de prefermentación.
• El inóculo va al medio de fermentación.
• No se añade nada durante la fermentación, excepto: oxígeno, antiespumante, ácidos o bases.
• Conforme transcurre el tiempo, la concentración de sustrato, de biomasa y producto varían como resultado del metabolismo de la célula.
• En la curva de crecimiento se describen las fases:
  • a. Latencia.
  • b. Logarítmica.
  • c. Estacionaria.
  • d. Muerte.

Medios de Cultivo

Comunes o generales:

Para el cultivo de un amplio rango de bacterias (u hongos). Pueden ser sólidos o líquidos, para aislamiento no selectivo o mantenimiento, etc.

Especiales:

• Enriquecidos: Medios adicionados de sangre, suero, yema de huevo, etc., para cultivar m.o. nutricionalmente exigentes.
• Selectivos:
  • Para enriquecimiento: Medios líquidos, permiten el crecimiento de varios m.o. de una muestra, pero favorecen a alguno que está en muy baja proporción.
  • Para aislamiento: Medios sólidos que contienen algún componente que favorece el desarrollo de un grupo, inhibiendo a otro.
• Diferenciales: Contienen algún componente que permite distinguir entre 2 o más tipos de m.o. por características diferenciales de crecimiento (ej. Color de la colonia).

Consideraciones Importantes para Medios de Cultivo

• Baratos.
• Fácil obtención.
• Homogeneidad.
• Estabilidad y facilidad de almacenamiento.
• Condiciones de preparación o pretratamiento.
• Condiciones de esterilización.

Método Empírico

Ventajas:

• Método sencillo.
• No se necesita personal entrenado.
• Se pueden usar diferentes concentraciones.

Desventajas:

• Necesita mucho personal.
• Se requiere mucho tiempo.
• Es muy laborioso.
• Concentraciones alejadas del óptimo.
• Los ensayos no consideran factores o variables externas.

Diseño de Plackett – Burman

Diseño factorial fraccionado (Screening).

Ventajas:

• Se pueden utilizar concentraciones cercanas al óptimo.
• Necesita poco personal, tiempo y trabajo.
• Se hacen tantos experimentos como factores tenga.
• Se descartan los sustratos inútiles.

Desventajas:

• No es un método sencillo.
• Necesita personal entrenado.
• No se pueden utilizar diferentes concentraciones.

Método Indirecto de Pendiente Ascendente

• Determinación de los valores del centro del experimento para las variables significativas.
• Determinación del radio del diseño para cada variable significativa.
• Cálculo de los incrementos de las variables.
• Cálculo de los pasos ascendentes y del diseño de los nuevos experimentos con las tres variables con efecto significativo.

Diseño de Box – Behnken

• Se emplean tres variables obtenidas en el escalamiento con concentraciones BAJA, INTERMEDIA y ALTA.
• Se realizan 15 experimentos.
• Se pueden determinar rendimientos predictivos mínimos y máximos.

Requisitos para el Crecimiento Microbiano

• Inóculo viable.
• Fuente de energía.
• Medio de cultivo con los nutrientes necesarios.
• Ausencia de inhibidores.
• Condiciones ambientales apropiadas.

Métodos para Cuantificar el Crecimiento de Poblaciones Microbianas

• Recuento directo de células en celda (Petroff-Hausser o Newbauer).
• Recuento de colonias crecidas en placa.
• NMP (Número Más Probable).
• Medida de peso seco por gravimetría.
• Nefelometría.
• Turbidimetría.
• Correlación entre microorganismos y el nivel de un componente celular (nitrógeno, proteína, ADN, ATP, etc.).
• Correlación entre microorganismos y una actividad metabólica (consumo de sustrato, formación de producto, emisión de luz, etc.).