Oxígeno Disuelto (DO)

El oxígeno disuelto (DO) es la cantidad de oxígeno molecular presente en un líquido, como agua, medio de cultivo o una solución de proceso. En fermentaciones, cultivos celulares y otros bioprocesos, el DO indica cuánto oxígeno permanece disponible en la fase líquida para sostener la actividad metabólica de células o microorganismos.

¿Cómo se mide el oxígeno disuelto?

El oxígeno presente en la fase gaseosa puede transferirse a la fase líquida mediante procesos de transferencia de masa. En sistemas agitados y aireados, esta transferencia depende de factores como la agitación, el flujo de gas, el contacto entre gas y líquido, la geometría del reactor y las propiedades físicas del medio.

Al mismo tiempo, células, microorganismos o reacciones químicas pueden consumir oxígeno de manera continua. Por ello, el nivel de oxígeno disuelto observado durante un proceso representa el equilibrio entre la transferencia de oxígeno hacia el líquido y su consumo dentro del sistema.

En biorreactores y sistemas de cultivo, el DO suele monitorizarse de manera continua mediante sensores basados en principios electroquímicos u ópticos.

¿Por qué es importante el DO en los bioprocesos?

Muchos microorganismos y cultivos celulares necesitan oxígeno para realizar metabolismo aeróbico. A medida que aumenta la biomasa, también puede aumentar la demanda de oxígeno. Si la velocidad de consumo supera la capacidad del sistema para transferir oxígeno al medio, puede aparecer una limitación de oxígeno.

Esta condición puede modificar el crecimiento celular, el consumo de sustratos, las rutas metabólicas, la formación de biomasa y la producción de metabolitos. Por esta razón, el oxígeno disuelto es una variable fundamental en el desarrollo y control de fermentaciones y cultivos de alta densidad.

Aplicaciones de la medición de oxígeno disuelto

La monitorización de DO se utiliza en numerosas aplicaciones científicas e industriales, entre ellas:

• fermentación microbiana;
• cultivo de bacterias y levaduras;
• cultivo de células animales;
• desarrollo y optimización de bioprocesos;
• tratamiento biológico de aguas residuales;
• monitorización ambiental de agua;
• estudios de respiración y metabolismo celular.

DO, transferencia de oxígeno y consumo metabólico

El valor de oxígeno disuelto debe interpretarse considerando la dinámica completa del proceso. Una disminución del DO puede estar relacionada con un aumento de la respiración celular, una reducción de la transferencia de oxígeno o una combinación de ambos factores.

Por otro lado, un aumento repentino del DO puede indicar una reducción del consumo metabólico o un incremento de la disponibilidad de oxígeno. Estas variaciones permiten utilizar la señal de oxígeno disuelto como un indicador indirecto de cambios en la actividad biológica del cultivo.

En sistemas de control automatizado, el DO también puede emplearse como variable de proceso. El sistema puede modificar la velocidad de agitación, el flujo de aire o la composición del gas para mantener el oxígeno disuelto próximo a un valor objetivo.

Preguntas frecuentes sobre Oxígeno Disuelto (DO)

¿Qué significa DO en bioprocesos?

DO corresponde a Dissolved Oxygen, que significa oxígeno disuelto. En un bioproceso representa la disponibilidad de oxígeno molecular en la fase líquida del cultivo.

¿Qué ocurre cuando el oxígeno disuelto es demasiado bajo?

En procesos aeróbicos, un DO bajo puede indicar que el consumo de oxígeno está alcanzando o superando la capacidad de transferencia del sistema, lo que puede generar limitación de oxígeno y cambios metabólicos.

¿Qué factores afectan al oxígeno disuelto?

Entre los factores principales se encuentran la temperatura, la presión, la composición del gas, la agitación, la aireación, las propiedades del medio, el diseño del reactor y la velocidad de consumo de oxígeno.