Optimización del Proceso de Fermentación de la Paraherquamida A Utilizando la Metodología de Superficie de Respuesta
Parasitic nematode disease is a parasitic disease of livestock and poultry that seriously affects the development of animal husbandry. At present, avernectins are the most widely used antiparasitic drugs in veterinary clinical practice worldwide. However, due to the abuse of this drug, drug-resistant strains have emerged in many areas. In the late 1980s, China introduced and widely used this type of drug, and now domestic sheep gastrointestinal nematodes have developed varying degrees of resistance to avermectin drugs. Startect ® is a new type of sheep oral short acting deworming drug developed by Zoetis, the world’s largest animal health drug and vaccine company, which can effectively prevent and solve livestock and poultry parasitic diseases and their drug resistance problems. The UK Veterinary Medicines Directorate record for Startect identifies derquantel and abamectin as its active substances. The previous sentence confused a substance name and included an inappropriate administration calculation; that instruction has been removed. This fermentation article is not a veterinary dosing guide. Use the current authorized product information and veterinary guidance for the actual product. According to the statistics of the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), the world’s sheep inventory has reached 1.2 billion. Therefore, the potential demand for Dequnt is in the hundreds of tons or even higher, and the market demand is huge.

El dextrante es un derivado químico del metabolito fúngico Paraherquamida A (PA), que se obtiene principalmente mediante la reducción de amida carbonilo y la desoxigenación de PA (véase la Figura 1). Por lo tanto, el suministro de materias primas industriales de Dequnte se ve afectado principalmente por la producción de PA. Sin embargo, la estructura química de productos naturales como la paraherquamida es compleja. Aunque pueden sintetizarse químicamente a partir de materias primas industriales como el isopreno o los epóxidos de isopreno, sus pasos de reacción química pueden alcanzar hasta 46 pasos, lo que se traduce en costes elevados y rendimientos extremadamente bajos (2,5%), lo que dificulta su producción a escala industrial. La producción de PA mediante fermentación microbiana es actualmente una forma eficaz de obtener este compuesto a gran escala. El PA se aisló por primera vez a partir del producto de fermentación de una cepa de Penicillium paraherquei, un hongo perteneciente al género Penicillium. Sin embargo, la potencia del PA producido por el Penicillium de tipo salvaje no era alta, lo que dificultaba su posterior investigación experimental y su aplicación industrial. En la investigación de la aplicación de metabolitos fúngicos, el nivel de potencia del metabolito objetivo depende no sólo del rendimiento de la propia cepa, sino, lo que es más importante, de la optimización de las condiciones de fermentación y cultivo para aprovechar al máximo su capacidad de producción. En la actualidad, la metodología de superficie de respuesta se utiliza ampliamente para optimizar los cultivos de fermentación microbiana. Este método combina el diseño experimental y la modelización matemática, y presenta las ventajas de un menor número de experimentos, ciclos más cortos, mayor precisión en la obtención de ecuaciones de regresión, mejor rendimiento predictivo y estudio de la interacción entre varios factores.

En el trabajo preliminar, nuestro grupo de investigación descubrió un hongo Penicillium KWF31 derivado del mar con una elevada producción de PA. La exploración inicial mostró que su potencia de fermentación era de 55,8 ± 3,7mg/L en medio Chatelier, lo que no cumplía los requisitos de la producción industrial. El objetivo de este estudio es optimizar el medio de fermentación de la cepa KWF31 utilizando métodos de superficie de respuesta como el diseño de Plackett Burman, el diseño de ascenso más pronunciado y el diseño de Box Behnken, y establecer un esquema tecnológico de proceso de producción de PA estable y de alto rendimiento.

El PA es un alcaloide indol isopentenil con una estructura química única y una excelente actividad de resistencia a los insectos. Es una materia prima para la síntesis del agente comercial resistente a los insectos Dextrant y tiene un alto valor comercial y una enorme demanda en el mercado. Sin embargo, la cepa de Penicillium de tipo salvaje tiene un bajo rendimiento de PA, con múltiples pasos de síntesis química y bajo rendimiento, lo que dificulta satisfacer la demanda del mercado. Este estudio utilizó el diseño de Plackett Burman para seleccionar tres componentes del medio que afectan significativamente a la producción de PA por fermentación horizontal de la cepa silvestre KWF31 en matraces agitados a partir de ocho factores: almidón soluble, glucosa y extracto de levadura; sus concentraciones se optimizaron gradualmente utilizando experimentos de escalada y el diseño Box Behnken. Las concentraciones óptimas optimizadas son almidón soluble 31.0g/L, glucosa 1208g/L, y extracto de levadura 14.5g/L. En este medio, la cepa de tipo salvaje KWF31 mostró una alta potencia de 243,7 mg/L para la producción de PA durante la fermentación horizontal en matraz agitado, que fue 3,4 veces mayor que antes de la optimización (55,8 mg/L). El proceso establecido en este estudio para la producción por fermentación de PA por el hongo marino KWF31 tiene buena reproducibilidad, estabilidad y controlabilidad. Sobre esta base, el desarrollo ulterior de procesos de fermentación industrializados sienta las bases para el desarrollo de nuevos plaguicidas contra nematodos en China, lo que tiene un importante significado teórico y práctico para promover el desarrollo saludable de la ganadería en China.

Correction: 10 September 2026. Corrected the veterinary product identity and removed a dosing sentence that incorrectly named dexmedetomidine. This is a targeted claim correction; other historical statements still require their own supporting evidence.