Resumen de Estado actual de los sistemas bioelectroquímicos: factibilidad de su uso para aumentar la producción ruminal de propionato

Mariana Aguilar González, Germán Buitrón, Armando Shimada Niyasaka, Ofelia Mora Izaguirre

• español

  Los sistemas bioelectroquímicos son una herramienta biotecnológica útil para explorar y explotar la capacidad de los microorganismos de mejorar el rendimiento de su fermentación. Estos sistemas utilizan la energía eléctrica como una fuerza externa para redirigir las vías metabólicas microbianas hacia el aumento o disminución de los productos finales. En este ensayo se presentan los fundamentos de estos sistemas, su clasificación y como fueron evolucionando hasta llegar a conformarse como tal, en un rubro de tecnologías emergentes. El potencial de aplicación de estos sistemas es diverso, incluidas la generación de energía, la biorremediación y la producción de compuestos químicos de valor agregado. Hacemos énfasis en la electrofermentación, técnica enfocada en la producción microbiana de compuestos químicos orgánicos como alcoholes y ácidos grasos de cadena corta, a través de la aplicación de energía eléctrica. El propionato toma mayor relevancia en este ensayo, debido a su contribución en el metabolismo de los rumiantes como mayor precursor de glucosa hepática. Los conocimientos actuales sobre los sistemas bioelectroquímicos para optimizar la fermentación propiónica se resumen. Además se presenta una recopilación sobre los trabajos de investigación enfocados en la aplicación de estas nuevas tecnologías al estudio de la fermentación de los microorganismos ruminales. También analizamos los requerimientos de estos sistemas para su aplicación in vivo, y enfatizamos que el uso de estas metodologías en el área de la ecológica microbiana ruminal se sitúa en los primeros intentos, por lo cual es necesaria una mayor investigación.

• English

  Bioelectrochemical systems are biotechnology tools useful in the exploration and exploitation of the ability of microorganisms to improve their fermentation yield. These systems use electricity as an external energy source to redirect microbial metabolic pathways toward increasing or decreasing end products. This essay presents the fundaments of these systems, their classification and how they evolved to become what they are in the field of emerging technologies. The potential application of these systems is diverse: generation of electric energy, bioremediation and production of value-added compounds, among others. Here, we emphasize electrofermentation, which is a technique focusing on the microbial production of organic chemical compounds, such as alcohols and short-chain fatty acids, by applying electric energy. Because of its contribution to ruminant metabolism as the major precursors of hepatic glucose, propionate takes on particular relevance in this essay. Current knowledge on bioelectrochemical systems in optimizing propionic fermentation is summarized. Moreover, we review work focused on application of these new technologies in the study of fermentation of ruminal microorganisms. Besides, we analyze the requirements of these systems for in vitro application and we point out that use of these methodologies in the area of ruminal microbial ecology is among the first attempts, and therefore, more research is needed.