La fermentación microbiana se refiere al proceso mediante el cual los microorganismos, en condiciones adecuadas, transforman materias primas en productos necesarios para el ser humano a través de rutas metabólicas específicas. El nivel de producción de la fermentación microbiana depende principalmente de las características genéticas de la cepa y las condiciones de cultivo. En general, las condiciones que afectan el rendimiento de los microorganismos incluyen: fuente de carbono, pH y tiempo de cultivo, temperatura de fermentación y velocidad y amplitud del agitador. Entre estos factores, la fuente de carbono y el pH están determinados por el medio de cultivo, mientras que la temperatura de fermentación y la velocidad y amplitud del agitador se logran mediante un agitador decolorante. La temperatura del agitador decolorante tiene efectos multifacéticos en la fermentación:
1. La temperatura influye significativamente en la cantidad de esporas y células viables producidas durante la fermentación. La temperatura óptima de supervivencia para los microorganismos oscila entre 20 y 35 °C; temperaturas excesivamente altas o bajas pueden provocar su inactivación o incluso su muerte. Desde la perspectiva de la cinética de las reacciones enzimáticas, las temperaturas más altas aumentan la velocidad de reacción, aceleran el crecimiento y el metabolismo, y favorecen la formación del producto. Sin embargo, también provocan una inactivación enzimática más rápida y un envejecimiento celular prematuro, lo que afecta a la formación del producto.
2. Las temperaturas necesarias para el crecimiento y la acumulación de metabolitos difieren para el mismo tipo de bacteria. Por ejemplo, la temperatura adecuada para las bacterias productoras de penicilina es de 30 °C, mientras que la temperatura óptima para la producción de penicilina es de 25 °C. Esto requiere ajustar la temperatura según el producto deseado y establecer temperaturas diferentes en las distintas etapas de la producción.
3. La temperatura también afecta a la composición y las características de las enzimas. Por ejemplo, las enzimas producidas a 55 °C conservan entre el 88 % y el 99 % de su actividad tras mantenerse a 90 °C durante 60 minutos; las enzimas producidas a 35 °C, en las mismas condiciones, conservan solo entre el 6 % y el 10 % de su actividad.
4. Las diferentes temperaturas también tienen distintos efectos sobre los metabolitos producidos por las bacterias. Por ejemplo, al utilizar *Streptomyces clortetracycline* NRLRB-1287 para la fermentación de tetraciclina, establecer la temperatura de fermentación por debajo de 30 °C aumenta la síntesis de clortetraciclina. Aumentar la temperatura de fermentación promueve la síntesis de tetraciclina. A 35 °C, *Streptomyces clortetracycline* solo produce tetraciclina, prácticamente deteniendo la síntesis de clortetraciclina.
5. La temperatura también afecta las propiedades físicas del caldo de fermentación, como su viscosidad, la solubilidad y la velocidad de transferencia del sustrato y el oxígeno, así como las velocidades de descomposición y absorción de ciertos sustratos. La temperatura de fermentación influye en la cinética de la fermentación y la biosíntesis de productos al afectar estas condiciones.
Por lo tanto, mantener una temperatura adecuada durante la fermentación es crucial para el correcto crecimiento celular y la síntesis de metabolitos. Un control preciso de la temperatura se convierte en uno de los parámetros importantes al seleccionar un agitador decolorante.