Límites bioquímicos para los rendimientos del crecimiento microbiano: Un análisis de la utilización de sustratos mixtos

Se ha realizado un análisis teórico de la eficiencia de conversión de carbono durante el crecimiento microbiano heterotrófico. La expectativa era que el rendimiento máximo de crecimiento ocurre cuando todo el sustrato es asimilado y el flujo neto de carbono a través de la disimilación es cero. Sin embargo, esto no es idéntico a una conversión de carbono del 100%, ya que las rutas asimilatorias llevan a una producción neta de CO(2). Se puede demostrar que la cantidad de CO(2) producida a través de procesos asimilatorios depende de la naturaleza de la fuente de carbono, pero es independiente de su grado de reducción y varía entre el 12 y el 29% del carbono del sustrato. Un análisis de los datos de rendimiento publicados revela que puede ocurrir una asimilación casi completa durante el crecimiento en sustratos con un alto contenido energético. Esto es válido para sustratos con un calor de combustión de aproximadamente 550 kJ/mol C, o un grado de reducción superior a 5 (por ejemplo, etano, etanol y metanol). También se puede lograr una asimilación completa en sustratos con un contenido energético más bajo, siempre que haya una fuente de energía auxiliar presente que no pueda ser utilizada como fuente de carbono. Esto es evidente en los rendimientos celulares informados para Candida utilis cultivada en glucosa más formiato y para Thiobacillus versutus cultivado en acetato más tiosulfato. Esta evaluación de la eficiencia de conversión de carbono durante la asimilación también permitió comparar el contenido energético del sustrato de energía auxiliar añadido con la cantidad de la fuente de carbono que había reemplazado. Se demostrará que la utilización de la fuente de energía auxiliar puede llevar a cambios extremos en la eficiencia de los procesos disimilatarios.