El documento describe el proceso de obtención de dextrano a través de la fermentación bacteriana utilizando la cepa Leuconostoc mesenteroides. El proceso implica tres etapas: 1) propagación de la bacteria, 2) síntesis enzimática del dextrano a partir de sacarosa como sustrato, y 3) recuperación del dextrano mediante precipitación con alcohol y secado. El proceso se lleva a cabo principalmente en biorreactores industriales donde se controlan parámetros como pH, temperatura y concentración de sustrato para

1. TRABAJO FINAL
OBTENCIÓN DE
DEXTRANO
Integrantes :
•Caceda Lara, Liliana
•Flores Olivares , Diana

2. Introduccion
◦ Toda la producción industrial de este biopolímero se realiza a
partir de métodos biotecnológicos, mediante dos vías de
Fermentación, a partir de sacarosa y con la participación de la
bacteria Leuconostoc mesenteroides B512, principalmente. Se
obtienen así cadenas muy largas (dextranos nativos o crudos),
que posteriormente habrá que fragmentar hasta conseguir
tamaños más adecuados a su aplicación final, mediante un
proceso de hidrólisis y Síntesis enzimática: Se hace crecer un
microorganismo que produce la enzima de interés, llamada
dextransacarasa. Cuando se tiene la cantidad deseada, se
adiciona sacarosa al medio y dicha enzima produce la
polimerización a dextrano.

3. DEXTRANO
◦ Polisacárido de alto peso
molecular
◦ Estructura: D-glucosa unidos por
EG alfa (1,6)
◦ Son diversos estructuralmente
◦ Generalmente se producen por
Streptococcus, Acetobacter y
Leuconostoc en medios con
sacarosa
el dextrano es un polisacárido complejo y
ramificado formado por numerosas
moléculas de glucosa; unidades en
cadenas de longitud variable (de 10 a 150
kilodaltons). La cadena consiste en
uniones glucosídicas α1->6 entre
moléculas de glucosa, mientras que las
ramificaciones empiezan en uniones α1->4
(en algunos casos también en uniones α1-
>2 y α1->3).

4. Cepa.
◦ Muchos Organismos producen Dextranos, pero solo el
Leuconostoc Mesenteroides y el L. Dextranicum
(Lactobacteriaceae) Son utilizados para la
producción,comercialmente.
Fuente : Benchmark ( 2002),

5. I.REACCIONES QUE INTERVIENEN EN LA SINTESISDE
DEXTRANO
Figura 2. Reacciones que intervienen en la formación del dextrán.

6. Según Gonzales (1985), en la industria alimentaria se utilizan para
preparar dulces que posean una textura interior adecuada, mientras
que la industria de la pintura, los éteres y ésteres mixtos de dextranos
son usados como agentes lacantes. Además, determinadas columnas
cromatográficas cuentan con dextranos como fase fija.
Su campo de aplicación más importante es, sin duda, la medicina:
‐ Se utilizan disoluciones de dextranos como sustitutos del
plasma sanguíneo, ya que sus propiedades osmóticas y reológicas son
similares. Su aplicación en este sentido es cada vez menor, y se
considera más conveniente la del dextrano al 3,5 % para
hemodiluciones terapéuticas reológicas.
‐ La sal sódica del éster del ácido sulfúrico y dextrano (complejo
dextrano-sulfato) tiene propiedades anticoagulantes similares a la
heparina.
‐ Pueden formar complejos con el hierro, con lo que pueden ser
usados para el tratamiento de anemias ferropénicas cuando es
inviable la administración oral de sumplementos.
‐ La versatilidad del dextrano viene dada por sus propiedades:
es neutro y soluble en agua, fácilmente filtrable, biocompatible,
biodegradable y estable durante más de cinco años.
:

7. IV. MEDIO DE CULTIVO
K2HPO4 0,6 g
- KH2PO4 0,6 g
- NH4Cl 3 g
- MgSO4 0,1 g
- CaCl2 0,02 g
- Glucosa 25 g
- Acetáto sódico 20 g
- Aminoácidos (ala, arg, asn asp,cis, glu, gln, gly, his, iso, leu, lis, met, phe, pro, ser, thr, trp, tyr, val).
100-200 g de cada uno
- Purinas y pirimidinas (adenina, guanina, uracilo, xantina).
10 mg de cada una
Vitaminas (biotina, folato, ácido nicotínico, piridoxal, piridoxamina, piridoxina, riboflavina, tiamina, 0,01-
1 mg de cada una
Elementos traza 2-10 g
(Fe, Co, Mn, Zn,
Cu, Ni, Mo)
Agua destilada 1000 ml
pH7

8. V. PRODUCCION DE DEXTRANO A NIVEL
INDUSTRIAL.
La síntesis de dextrano se realiza por
fermentación bacteriana o enzimática. El
microorganismo empleado es Leuconostoc
mesenteroides de las cepas NRRL B-512F, 512 y
B1299; sólo con la cepa B-512F se produce
dextrano a escala industrial, a partir de
sacarosa comercial, Gonzales (1985). El
sustrato más comúnmente empleado es la
sacarosa en concentraciones aproximadas de
5%; y en fermentación enzimática puede ser
hasta más o menos 20% y se obtiene una
concentración de dextrano de 20 g/L.

9. Figura 2. Diagrama del pretratamiento realizado a los residuos de
cáscaras de naranja, piñal cachaza.
Fuente: Rodríguez y Henry Hanssen (2007)

10. PROCESO BIOTECNOLOGICO PARA LA
OBTENCION DE DEXTRANO
CEPA LIOFILIZADA DE
Leuconostoc mesenteroides
NRRL B512
ACTIVACIÓN DE LA BACTERIA
LEUCONOSTOC
• posteriormente resuspendida y
conservada en una solución de
glicerol al 20% a -20 °C
PREINÓCULO
10 ml de caldo LM
esterilizado
INOCULO
Segunda etapa
de
multiplicación
en fermentador
subcultivos en tubos
Eppendorf (1,5 mL)
Cultivos: incubados en
matraces

11. Existen tres etapas
ETAPA DE PROPAGACIÓN
SINTESIS ENZIMATICA DEL DEXTRAN
RECUPERACION DEL DEXTRAN
La producción de dextrán consta de tres etapas principales. La primera es la
propagación del microorganismo, a partir de una cepa pura, en el laboratorio y
su propagación posterior en la planta, hasta obtener una cantidad suficiente que
permita tener una elevada concentración de la enzima dextransucrasa
generada por él.

12. 1.1.1. ACTIVACION
La cepa puede ser suministrada por un Instituto como Biotecnología (IBT,
Morelos). Donde es liofilizada y posteriormente resuspendida y conservada
en una solución de glicerol al 20% a -20 °C. Luego de la activación, se realiza
subcultivos en tubos Eppendorf (1,5 mL), que dan origen a los pre inóculos.
El crecimiento es monitoreado mediante el método de peso seco.
El medio estándar para su activación y mantenimiento presentó la siguiente
composición.
(medio LM): glucosa (2%), extracto de levadura(20 g/L), K2HPO4 (20 g/L),
MgSO4 .7H2O (0,2 g/L),CaCl2.2H2O (0,05 g/L), FeSO4 (0,01 g/L),
MnSO4.7H2O(0,01 g/L), NaCl (0,01 g/L) (Munguía Canales, IBT,envío
electrónico, 2005).
a. Condición del proceso
‐ El pH del medio se ajusta a 6,7 con H3PO4 y NaOH (0,1 N).
‐ Los cultivos se incuban en matraces a 27 °C en condiciones aerobias
‐ agitador orbital a una velocida dde 150 r. p. m.
‐ tiempo : 24 horas

13. 1.1.1. PRE- INOCULO
se prepara previamente un preinóculo en caldo LM, el cual se esteriliza a 15
psig durante 15 minutos; esta preparación consiste en tomar “dos asadas”
de una suspensión de células incubadas a 27 °C por 24 horas y añadirlas al
preinóculo consistente en 10 mL de caldo LM estéril
a. Condiciones del proceso
‐ incubando a 30 °C
‐ 18-20 horas.
‐ Velocidad de 100 rpm
1.1.2. INÓCULO
Se prepara el inóculo con el sustrato previamente tratado y pasteurizado
correspondiente a cada montaje. La inoculación se realiza a partir de 5 mL
de preinóculo
a. Condiciones del proceso se incuba a una temperatura :
‐ 30ºC aproximadamente, agitación de 150 r. p. m.
‐ tiempo de 12-18 horas, verificando el crecimiento celular este
valor depende de todos los factores del proceso.
‐ Rodríguez y Hanssen (2007) en las pruebas que hicieron, de
acuerdo con lo arrojado en la fase pre-experimental, el período de
incubación del inóculo fue de 12 horas, tiempo en el cual el cultivo
se encuentran la parte final de la fase exponencial de crecimiento
correspondiente a una concentración de células de105 unidades
formadoras de colonia (UFC)/mL. Estevalor se fijó para facilitar la
reproducibilidad de los ensayos.

14. 1. SINTESIS ENZIMATICA DEL DEXTRAN
En la segunda etapa se realiza la síntesis enzimática del dextrán
en una solución de sacarosa que contiene, además, extracto de
levadura, una fuente de fosfato como tampón, trazas de sales de
algunos metales como Magnesio, Manganeso, Hierro e Hidróxido
de Sodio para neutralizar el exceso de ácido formado durante la
fermentación.
2.RECUPERACION DEL DEXTRAN
La tercera etapa contempla la recuperación del dextran por medio
de una precipitación en alcohol etílico, lavado, reprecipitación,
disolución, secado, molinado y envasado.

15. Figura 5: síntesis enzimática y recuperación del dextrano
Fuente: (Bogdan 1997)

16. BIORREACTOR
◦ Biorreactores son los tanques donde los sistemas, procesos y
organismos vivos llevan a cabo las transformaciones de la
materia prima en productos de valor comercial . Los
biorreactores deben dar , por lo tanto , las condiciones optimas
para que tales conversiones se realicen con sus máximas tasas,
sin duda alguna, se entiende el rol central que juega el
biorreactor para que las industrias biotecnológicas sean exitosas.
(Byong H.Lee ,1996)

19. Esquema de un fermentador tipo
tanque agitado de escala industrial
◦ H ~ 15 m de alto
◦ D ~ 4,2 m de diámetro
◦ Tiene líneas de vapor para realizar
la esterilización in situ de las
válvulas, cañerías y sellos. Se debe
esterilizar también el aire que
ingresa por filtración o por
calentamiento.

21. PURIFICACIÒN DE DEXTRANO

22. ◦ Baudrit . V. 2012.El jugo del desecho de piña inoculado se incubó por
18 horas a 29 °C, sin agitación.
◦ Al finalizar el período de incubación se centrifugó por 30 minutos a
5000 rpm, para eliminar las células.
◦ Al sobrenadante se descartó y al precipitado blanco se le agregó
agua hasta disolverlo, para iniciar el proceso de purificación.
◦ Se centrifuga de nuevo en las mismas condiciones y al sobrenadante
se le agrega etanol (1/1 volumen). El dextrano obtenido se seca.

23. Factores que influyen ––pH del
medio
• Rodríguez, O (2007) reporto que el valor de pH inicial del medio arrojó buenos
resultados cerca de la neutralidad (6,5-7,0), similar a lo reportado con los medios a
base de sacarosa comercial, donde el valor óptimo de crecimiento celular se
encuentra en 6,9 la mayor producción de polímero sobre cada sustrato fue en
promedio de 0,575 g/L ajustando el medio en un valor de 6,7.

24. Factores que influyen –
temperatura del medio
◦ Rodríguez, O (2007) reporto que a una temperatura de 25 °C se
lograba una concentración promedio de polímero de 0,666 g/L
y una concentración celular de 3,2 g/L. Es recomendable
trabajar dentro de la zona óptima de crecimiento de L.

25. Factores que influyen ––
Concentración del sustrato
◦ Rodríguez, O (2007) .En cuanto a la concentración de
sustrato en el medio, se obtuvo con cada sustrato un
valor promedio de 0,402 g/L de polímero a una
concentración de 30 g/L.
◦ Se seleccionaron niveles entre la concentración mínima
requerida por el microorganismo de acuerdo con la fase
preliminar, ya que, aunque existió producción de
dextrano en baja concentración, el crecimiento celular
observado fue muy pobre, lo que se corroboró Salou.P
(1994) y Smith.M (1998) .
◦ La concentración máxima fue la de cada sustrato, para
aprovechar sus propiedades. Los niveles y variables
seleccionadas según los resultados obtenidos en esta
etapa se describen en la tabla 2 .

26. Cuadro . Diseño Experimental
Fuente : Rodríguez, O (2007). OBTENCIÓN DE DEXTRANO Y FRUCTOSA,
UTILIZANDO RESIDUOS AGROINDUSTRIALES CON LA CEPA Leuconostoc
mesenteroides NRRL B512-F

27. Producción de dextranos –
Proceso Convencional
◦ Se inicio durante la segunda Guerra Mundial.
◦ La producción de dextrano se incremento considerablemente .
◦ Fracciones de peso molecular de alrededor de 75000 en
soluciones al 6% han sido empleadas como sustitutos de plasma
en transfusiones sanguíneas (dextrano-clinico).
◦ Con una concentración de 100 g/l es posible obtener 25 g/l de
dextrano .

28. Producción de dextranos –
Proceso Convencional
◦ El pH inicialmente de 7 disminuye por acción del acido láctico
producido hasta alcanzar valores inferiores a 5.0 al final del proceso .
◦ El proceso dura unas 16 horas y la temperatura se mantiene entre 26-
29ºC .
◦ Terminado el proceso la dextrano es precipitado con metanol o
etanol, previa eliminación de células.

29. Producción de dextranos –
Proceso Convencional
◦ Si se desea prepara dextrano clinica , se redisuelve al 5-6 % y se
hidroliza con HCL o H2SO4 (pH =1) en condiciones de
temperatura y tiempo controlados para obtener el peso
molecular deseado .
◦ Empleando una precipitación fraccionada , es posible obtener
dextrano clínico con rendimientos del 38-40% con respecto a la
dextrano nativa (Garibay.G,2004)

31. BIBLIOGRAFIA
◦ Byong H.1996.Fundamentos de la Biotecnología de Alimentos.
◦ Baudrit.V.2012 . Biosíntesis de dextranos de alto peso molecular
mediante la inoculación con Leuconostoc mesenteroides, var.
mesenteroides (ATCC 10830) de jugos residuales de la
agroindustria de la piña: síntesis y caracterización de hierro-
dextranos.Rev.Uruguay.
◦ Rodríguez, O .2007. OBTENCIÓN DE DEXTRANO Y FRUCTOSA,
UTILIZANDO RESIDUOS AGROINDUSTRIALES CON LA
CEPA Leuconostoc mesenteroides NRRL B512-F.Rev.Nº
7.Colombia.
◦ Garibay .G.2004.Biotecnologìa Alimentaria.Editorial
Limusa.Mexico.

32. ◦ GRACIAS!!!!!!!! .