Espectroscopia de impedancia eléctrica, una herramienta para aplicaciones biotecnológicas con Lactobacillus casei ATCC 393
Electrical impedance spectroscopy, a tool for biotechnological applications with Lactobacillus casei ATCC 393
DOI:
https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v23n1.78171Palabras clave:
espectroscopia de impedancia eléctrica (EIE), crecimiento exponencial, recuento en placa, Lactobacillus casei. (es)Electrical impedance spectroscopy (EIS), exponential growth, plate count, Lactobacillus casei. (en)
Descargas
La aplicación de espectroscopia de impedancia eléctrica (EIE), es una técnica que se utiliza para monitorear, detectar y cuantificar microorganismos de interés biotecnológico, con la medición de parámetros eléctricos de respuesta rápida de un medio inoculado a temperatura y agitación constante mediante electrodos sumergidos. Realizando una comparación del modelo de crecimiento y el recuento en placa con los parámetros eléctricos de respuesta, se puede dar una correlación para romper la barrera tecnológica entre la microbiología clásica y los métodos rápidos de detección. La comparación de ambas técnicas fue realizada para determinar el máximo crecimiento de Lactobacillus casei (L. casei) ATCC 393. Se encontró que tras la inoculación, después de 24 h en condiciones microaerofílicas (37 °C), el máximo crecimiento microbiano fue registrado por medio de la EIE, mediante los parámetros |Z| (29,1057) y Deg–Deg0 (24,555°). En contraste con la técnica de conteo en placa, el crecimiento máximo se estimó a las 9 h. Los datos experimentales obtenidos mediante la EIE fueron ajustados por un circuito RC en serie, posteriormente, las curvas generadas fueron ajustadas a los modelos de crecimiento de Gompertz y Boltzman. Usando la técnica de EIE, la impedancia del medio resultó el parámetro más eficiente para la estimación del pico máximo exponencial de crecimiento de L. casei. Se demostró que la EIE constituye una alternativa para la detección rápida de la concentración microbiana en procesos de producción de biomasa para la elaboración de productos alimenticios probióticos.
The application of electrical impedance spectroscopy (EIS) is a technique used to monitor, detect and quantify microorganisms of biotechnological interest, with the measurement of electrical parameters of rapid response of a medium inoculated at temperature and constant agitation by submerged electrodes. By making a comparison of the growth model and the plate count with the electrical response parameters, a correlation can be made to break the technological barrier between classical microbiology and rapid detection methods. The comparison of both techniques was performed to determine the maximum growth of Lactobacillus casei (L. casei) ATCC 393. It was found that after inoculation, after 24 h under microaerophilic conditions (37 °C), the maximum microbial growth was recorded by medium of the EIE, using the parameters |Z| (29,1057) and Deg–Deg0 (24,555°). In contrast to the plate count technique, maximum growth was estimated at 9 h. The experimental data obtained through the EIE were adjusted by a series RC circuit; later, the generated curves were adjusted to the growth models of Gompertz and Boltzman. Using the EIE technique, the impedance of the medium was the most efficient parameter for the estimation of the maximum exponential growth peak of L. casei. It was demonstrated that the EIE constitutes an alternative for the rapid detection of the microbial concentration in biomass production processes for the elaboration of probiotic food products.
Referencias
Bikandi, J. 2014. Cinética de la fase exponencial de la curva de crecimiento microbiano. Departamento de inmunología, microbiología y parasitología. Universidad del país Vasco.
Bragós R., Sarro E., Fontova A., Soley A, Cairó J., Bayés- Genís A., Rosell J. 2006. Four versus two-electrode measurement strategies for cell growing and differentiation monitoring using electrical impedance spectroscopy. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc; 1: 2106-2109. DOI: https://doi.org/10.1109/IEMBS.2006.4397853
Collins, M., Phillips, B., Zanoni, P. 1989. Deoxyribonucleic acid homology studies of Lactobacillus casei, Lactobacillus paracasei sp. nov., subsp. paracasei and subsp. tolerans, and Lactobacillus rhamnosus sp. nov., comb. nov. International Journal of Sytematic Bacteriology. 39(2): 105-108. DOI: https://doi.org/10.1099/00207713-39-2-105
Escobar, A. 2008. Comportamiento poblacional de Lactobacillus casei en un medio a base de suero de leche. Trabajo de Grado, Programa de Biología. Universidad de Nariño. Colombia.
Felice CJ., Clavin OE., Gallo B del V., Armayor MR., Spinelli JC., Valentinuzzi ME. 1988. Impedancimetric bacterial detection: theoretical and experimental aspects. Medical Progress Through Technology, 14: 25-33.
Ivora A. 2002. Bioimpedance monitoring for physicians: an overview. Centre Nacional de Microelectrònica, Biomedical Applications Group.
Jurado-Gámez H., Calpa-Yamá F., Chaspuengal-Tulcán A. 2014. Determinación de parámetros cinéticos de Lactobacillus casei en dos medios probióticos. Veterinaria y Zootecnia, 8(2): 15-35. DOI: https://doi.org/10.17151/vetzo.2014.8.2.2
Kirkwood T. 2015. Deciphering death: a commentary on Gompertz (1825) “On the nature of the function expressive of the law of human mortality, and on a new mode of determining the value of life contingencies”. Phil. Trans. R. Soc. B, 370: 20140379. DOI: https://doi.org/10.1098/rstb.2014.0379
Macdonald J. 1992. Introduction: short history of Impedance spectroscopy. Annals of Biomedical Engineering, 20: 289-305. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02368532
Montes Ramírez L. M. 2013. Efecto de la microencapsulación con agentes prebióticos sobre la viabilidad de microorganismos probióticos (Lactobacillus casei ATCC 393 y Lactobacillus rhamnosus ATCC 9469). Tesis de Maestría en Ciencia y Tecnología de Alimentos. Universidad Nacional de Colombia.
Rosmini M. R., Sequeira G. J., Guerrero Legarreta I., Martí L. E., Dalla Santina R., Frizzo L., Bonazza J.C. 2004. Producción de probióticos para animales de abasto: importancia del uso de la microbiota intestinal indígena. Revista Mexicana de Ingeniería Química, 3(2): 181-191.
Sumano H., Ocampo L. 2006. Farmacología Veterinaria. 3a edición. McGraw-Hill. Madrid, España.
Yang L., Ruan C. y Li Y. 2003. Detection of viable Salmonella typhimurium by impedance measurement of electrode capacitance and medium resistance. Biosensors and Bioelectronics 19: 495-502. DOI: https://doi.org/10.1016/S0956-5663(03)00229-X
Cómo citar
APA
ACM
ACS
ABNT
Chicago
Harvard
IEEE
MLA
Turabian
Vancouver
Descargar cita
Licencia
Derechos de autor 2021 Revista Colombiana de Biotecnología
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Esta es una revista de acceso abierto distribuida bajo los términos de la Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY). Se permite el uso, distribución o reproducción en otros medios, siempre que se citen el autor(es) original y la revista, de conformidad con la práctica académica aceptada. El uso, distribución o reproducción está permitido desde que cumpla con estos términos.
Todo artículo sometido a la Revista debe estar acompañado de la carta de originalidad. DESCARGAR AQUI (español) (inglés).