Predicción del contenido intracelular de trehalosa en el proceso de producción de biomasa de Saccharomyces cerevisiae

Predicting trehalose cytoplasmic content during a Saccharomyces cerevisiae biomass production process

J. S. Aranda¹*, A. I. Cabrera² y J. I. Chairez²

¹ Departamento de Bioingeniería, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología del IPN, Av. Acueducto s/n, Col. La Laguna Ticomán, Del. G. A. Madero, C. P. 07340, México, D. F., México. * Autor para la correspondencia: E–mail: jaranda@acei.upibi.ipn.mx Tel. y Fax: 5729 6000 ext. 56 338

² Departamento de Bioelectrónica,Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología del IPN, Av. Acueducto s/n, Col. La Laguna Ticomán, Del. G. A. Madero, C. P. 07340, México, D. F., México.

Recibido 10 de Septiembre 2001
Aceptado 3 de Abril 2008

Resumen

La trehalosa es un carbohidrato dimérico componente de la levadura de panificación Saccharomyces cerevisiae, y es considerado como indicador de la capacidad fermentativa y de la viabilidad de las células. En procesos de producción de levadura, se busca inducir una acumulación intracelular de trehalosa. Por ser un compuesto citoplásmico, la cuantificación de la trehalosa requiere de tomas de muestra y de métodos analíticos posteriores. Así, el conocimiento del contenido citoplásmico de trehalosa es siempre ulterior al desarrollo del proceso de producción de biomasa, y esto dificulta el ajuste en tiempo real de parámetros de operación para incrementar la cantidad de trehalosa en la biomasa. Por tanto, se requiere de alguna alternativa para estimación de la trehalosa intracelular en tiempo real. Este trabajo presenta una opción de predicción basada tanto en el metabolismo celular implicado durante la biosíntesis de trehalosa, como en un algoritmo de redes neuronales dinámicas para la estimación de la concentración intracelular del carbohidrato.

Palabras clave: Saccharomyces cerevisiae, trehalosa, producción de biomasa, redes neuronales dinámicas, modelación estructurada, identificación de proceso.

Abstract

Trehalose is a dimeric carbohydrate and yeast biomass component generally used as an indicator of good viability and fermentation capacity. Yeast biomass production processes aim at inducing an intracellular accumulation of trehalose. However, during a production process, the trehalose must be quantified by off–line analytical methods after sample taking because it is a cytoplasmic compound. Thus, knowing experimental measurements of yeast trehalose content is always delayed. As a result, not oportune actions can be implemented in order to lead the production process toward a high intracellular trehalose accumulation in the produced biomass. Therefore, an online estimation method to forecast real–time intracellular trehalose content in yeast is developed. It is based on the main metabolic events involved in trehalose biosynthesis, as well as on a differential neural network algorithm to estimate trehalose concentration in the cytoplasm.

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