Resumen de Modelos matemáticos y parámetros cinéticos relacionados con la producción de astaxantina en Haematococcus pluvialis

Tatiana Torres, Judith Elena Camacho Kurmen

• español

  La microalga biflagelada unicelular de agua dulce Haematococcus pluvialis tiene una gran importancia industrial al ser considerada una fuente de producción natural de astaxantina, carotenoide utilizado como colorante y compuesto bioactivo. Este microorganismo es el principal productor de astaxantina de mejor calidad. La inducción de caroteno génesis se logra cuanto mayor es la exposición a condiciones de estrés, pues se genera así la mayor acumulación de astaxantina. Se ha observado también que, si las células están expuestas a un exceso de condiciones de estrés, el crecimiento celular cesa por completo y las células comienzan a morir en un tiempo relativamente corto, lo que dificulta su producción. El objetivo de esta revisión es conocer los modelos usados para describir la cinética de crecimiento de H. pluvialis y establecer los parámetros cinéticos que mejor expliquen el crecimiento de la microalga para emplearlos en el cultivo en laboratorio y su escalamiento en biorreactores o fotobiorreactores (fbr). Los modelos matemáticos más aplicados para el monitoreo del crecimiento de la microalga son el logístico, Baranyi-Roberts, exponencial y Monod. Se han propuesto modelos cinéticos de crecimiento teniendo en cuenta parámetros como la irradiancia y el color de luz. Los parámetros cinéticos usados son la velocidad máxima de crecimiento (µmáx), el tiempo de duplicación (td), la biomasa inicial (Xo), la biomasa final (Xf) y la productividad del carotenoide (Yp/Ys), para establecer las condiciones óptimas de cultivo y producción del carotenoide, utilizando los coeficientes de correlación que genera el modelo, a fin de garantizar el cultivo de la microalga bajo las condiciones seleccionadas y validar los datos encontrados.

• English

  The Haematococcus pluvialis, a freshwater unicellular biflagellate microalga, is of great importance industrially as it is considered a source of natural production of astaxanthin, a carotenoid used as a colorant and a bioactive compound. This microorganism is the main producer of the best quality astaxanthin. The induction of carotene genesis is achieved when exposure to stress conditions is greater, and this is how the greatest accumulation of astaxanthin is generated. It has also been observed that, if cells are exposed to excess stress conditions, cell growth ceases completely and cells begin to die in a relatively short time, which makes their production difficult. The objective of this review is to show the models used to describe the growth kinetics of H. pluvialis and to establish the kinetic parameters that best explain the growth of the microalgae for use in laboratory culture and its scaling up in bioreactors or photobioreactors (PBR). The most applied mathematical models for monitoring the growth of microalgae are logistic, Baranyi-Roberts, exponential, and Monod. Kinetic growth models have been proposed considering parameters such as irradiance and light color. The kinetic parameters used are the maximum growth speed (µmax), the doubling time (td), the initial biomass (Xo), the final biomass (Xf) and the carotenoid productivity (Yp/Ys), to establish the optimal conditions for cultivating and producing the carotenoid, using the correlation coefficients generated by the model, in order to guarantee the cultivation of microalgae under the selected conditions and validate the data found.