Modelamiento matemático de la fenomenología de crecimiento de pseudomonas putida a partir de la cinética utilizando glicerol como sustrato

Abstract

Desarrolla una ecuación que describe el crecimiento en biomasa de Pseudomonas putida utilizando glicerol como fuente de sustrato, asumiendo desde el principio, una serie de reacciones bioquímicas que en conjunto, establecen un mecanismo que detalla la fenomenología de crecimiento del microorganismo en cuestión almacenando un biopolímero en su interior. Desde el punto de vista biológico, el crecimiento de los microorganismos se da en etapas perfectamente diferenciables, por lo que la matemática detalla todo este proceso por medio de ecuaciones empíricas. Estas ecuaciones carecen de sustento bioquímico, por lo que un análisis fenomenológico (empleando la cinética química) de lo que sucede dentro del sistema explicaría (con mejor aproximación) los procesos involucrados. Los resultados del cultivo de Pseudomonas putida con glicerol como sustrato revelaron que al variar su concentración entre 10 y 30 g/l en el medio, el crecimiento de la bacteria es muy variable; esto fue corroborado mediante el ajuste de los datos obtenidos experimentalmente con los modelos cinéticos logístico, de Gompertz, de Baranyi y el obtenido al desarrollar el mecanismo cinético propuesto. El modelo que mejor describe el crecimiento de la bacteria es el de Baranyi; esto se evidenció gracias a la desviación estándar entre los valores experimentales y los ajustados. Asimismo, el modelo logístico y experimental mostraron los mismos parámetros cinéticos; esto sugiere que la cinética planteada en el mecanismo sustenta el modelo logístico. Ambos modelos fueron comparados utilizando la serie de Taylor y evaluadas con un nivel de significancia p=0.05; aun así, no reflejaron diferencias significativas. En conclusión, la ecuación resultante del mecanismo cinético propuesto representa a la del modelo logístico, motivo por el cual otorga sustento bioquímico a una ecuación empírica, resultante de suposiciones netamente matemáticas.