Cultivos Microbiológicos en Biotecnología: Técnicas y Aplicaciones

¿Qué es un Cultivo Microbiológico?

Un cultivo microbiológico es el crecimiento artificial de un tipo específico de microorganismo de interés para la sociedad. En este proceso, el microorganismo conserva sus propiedades in vivo bajo condiciones controladas in vitro.

Técnicas de Cultivo Microbiológico en la Industria Biotecnológica

Las técnicas de cultivo microbiológico permiten llevar a cabo "fermentaciones industriales", que pueden ser automatizadas y utilizan microorganismos para satisfacer intereses humanos. Estos intereses pueden ser el propio microorganismo, un producto metabólico o una reacción bioquímica específica. El objetivo principal es generar una concentración óptima del microorganismo de interés bajo condiciones de crecimiento controladas.

Microorganismos más utilizados en la Industria Biotecnológica

• Industria alimentaria: Microorganismos fermentadores, probióticos y fabricantes de enzimas.
• Industria química y farmacéutica: Bacterias, hongos y algas.

Técnicas de Recuento Microbiológico

Recuento Microscópico Directo

Este método proporciona información sobre el número total de células (vivas y muertas) utilizando una cámara de Neubauer, que consta de 25 cuadrados con 16 subcuadrados cada uno. Las dimensiones de la cámara son: 1 mm² de área y 0,2 mm de profundidad. Se pipetea una suspensión de células en el portaobjetos, rellenando la cámara por capilaridad. Tras unos minutos, las células sedimentan y se puede realizar el recuento.

Recuento de Viables en Placa

Este método proporciona información sobre la presencia de células vivas, que formarán unidades formadoras de colonias (UFC). Es útil para obtener un recuento representativo cuando se encuentran entre 30 y 300 UFC en la placa.

Recuento del Número Más Probable (NMP)

El NMP es un método estadístico que sirve para determinar el número de células vivas en muestras poco contaminadas. Es especialmente útil para cultivar bacterias que no pueden crecer en medios sólidos.

Medidas Indirectas: Método Turbidimétrico

Este método se basa en la dispersión de la luz por las bacterias. A mayor dispersión, mayor concentración de bacterias. Es útil para cultivos puros, curvas de crecimiento y determinación del número de células vivas y muertas.

Obtención de Cultivos Microbiológicos Puros

La obtención de un cultivo puro es un paso inicial fundamental para utilizar un microorganismo con finalidades industriales. El objetivo es aislar una cepa microbiológica a partir de un cultivo mixto.

En Medios Líquidos

Se realizan diluciones seriadas de un cultivo líquido mixto hasta obtener un tipo concreto de bacteria. Cada dilución se siembra en placa para confirmar los tipos bacterianos presentes.

En Medios Sólidos

Se siembra un cultivo sólido mixto en placa por triple estría hasta obtener un tipo concreto de bacteria. Se pueden utilizar medios sólidos generales, selectivos y/o diferenciales.

Técnicas de Mantenimiento de Cultivos Microbiológicos

Subcultivo Seriado

Consiste en la resiembra del microorganismo cada cierto tiempo en un medio de cultivo adecuado. Es útil para cortos periodos de mantenimiento, pero requiere resiembras frecuentes, lo que aumenta el riesgo de contaminación.

Desecación

La deshidratación del cultivo microbiológico reduce su metabolismo. Algunos microorganismos requieren agentes protectores (como glutamato sódico al 10%). El microorganismo deshidratado se coloca sobre un soporte inerte, como discos de papel.

Congelación

La congelación reduce drásticamente el metabolismo del microorganismo. Se pueden formar cristales de hielo en el interior celular, lo que puede afectar al cultivo. Existen diferentes temperaturas de congelación:

• A (-30 ºC): Aplicable mediante frigoríficos, pero no recomendable.
• A (-70 ºC): Se consigue mediante nieve carbónica. Es el método de congelación más habitual.
• A (-196 ºC): Se consigue mediante nitrógeno líquido. Útil para mantener bacterias, virus y líneas celulares.

Tipos de Cultivos Microbiológicos en la Industria

Cultivo en Discontinuo (Batch Culture)

Se inocula un fermentador con el microorganismo bajo condiciones de crecimiento controladas. El cultivo se detiene cuando se agota el medio de crecimiento y no se realiza un recambio del mismo. La rentabilidad comienza después de la fase de latencia del microorganismo.

Cultivo en Discontinuo Alimentado (Fed-Batch Culture)

Se inocula un fermentador con el microorganismo bajo condiciones de crecimiento controladas. El cultivo no se detiene, ya que se realiza un recambio continuo del medio. Es fácilmente controlable y útil para microorganismos sensibles a nutrientes limitantes.

Cultivo en Continuo (Continuous Culture)

Ofrece muchas posibilidades de control y permite un crecimiento constante del microorganismo. Los parámetros del cultivo, como el pH y la temperatura, son fácilmente regulables. La inoculación se realiza a partir de un cultivo obtenido en un Batch culture.