Dra. María Daniela Rodríguez Imprimir

Título: OPTIMIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE SECRECIÓN DE CELULASAS DE HONGOS NATIVOS DE LA PROVINCIA DE MISIONES (ARGENTINA) PARA SU APLICACION EN LA SACARIFICACIONENZIMÁTICA

Autora: Ing. María Daniela RODRÍGUEZ

Resumen:

El reemplazo a gran escala de combustibles derivados del petróleo por biocombustibles, tales como el bioetanol obtenido a partir de material lignocelulósico, se presenta como un enfoque poderoso para satisfacer las crecientes demandas energéticas. Los hongos de pudrición blanca pueden degradar la mayoría de los componentes de la madera debido a su capacidad de sintetizar enzimas hidrolíticas extracelulares. El costo de las enzimas es uno de los factores que determina la economía de un proceso biocatalítico y puede reducirse encontrando las condiciones óptimas para su producción. Por lo tanto, la búsqueda de nuevos aislamientos de microorganismos capaces de producir celulasas y el incremento de la actividad hidrolítica de extractos de cultivos de estos hongos mediante procesos mejorados, es una manera de reducir los costos de las enzimas utilizadas en la hidrólisis de los azúcares poliméricos a azúcares fermentables. El objetivo del trabajo fue seleccionar hongos de pudrición blanca autóctonos de la provincia de Misiones con capacidad celulolítica y optimizar los parámetros de cultivo en fermentación de tipo sumergido para la máxima secreción de celulasas (endo-1,4-β-glucanasas, exo-1,4-β-glucanasas y β-glucosidasas) secretadas por los hongos seleccionados, para su utilización en la etapa de sacarificación para la producción de bioetanol.

Como primer paso se examinó el potencial celulolítico de 24 hongos de pudrición blanca autóctonos de la provincia de Misiones. Estos ensayos se realizaron en medio líquido y se cuantificaron las enzimas endo-1,4-β-glucanasas, exo-1,4-β-glucanasas, β-glucosidasas y la acción sinérgica de las tres enzimas. Del análisis de estos ensayos, se seleccionan dos aislamientos que mostraron mayor actividad celulolítica: Irpex lacteus BAFC 1171 y Pycnoporus sanguineus BAFC 2126.

Para aumentar la secreción de celulasas de los aislamientos seleccionados, se optimizó tanto el medio (medio basal, fuente de nitrógeno y carbono) como las demás variables de cultivo (pH, temperatura de cultivo y agitación). Mediante un diseño experimental, se procedió a la optimización de los componentes del medio basal con influencia significativa sobre la secreción celulolítica (CaCl2.2 (H2O), MgSO4.7 (H2O) y KH2PO4). En P. sanguineus se continuó además con la optimización del KH2PO4 debido a su influencia positiva sobre el sistema y a que el nivel óptimo era el máximo ensayado en el diseño experimental.

El método de superficie de respuesta se utilizó para la optimización de las concentraciones de las fuentes de nitrógeno (sulfato de amonio, extracto de levadura y urea) y carbono (harina de madera de pino y eucalipto) para cada aislamiento. Del mismo modo se ajustaron el pH, la temperatura de cultivo y la agitación. Con estos parámetros de cultivo optimizados, se estudió la evolución de la fuente de carbono y nitrógeno durante el cultivo, así como el pH, biomasa, secreción celulolítica y proteica. La máxima secreción celulolítica se obtuvo cuando los aislamientos se encontraron en estado de crecimiento estacionario.

Las condiciones del medio optimizado se utilizaron para la producción celulolítica en biorreactor de 2 L, obteniéndose una elevada actividad de EGs para I. lacteus entre las 216 y las 240 h (6.900 U/L) y de BGLs para P. sanguineus, con 377 U/L a las 192 h de cultivo. Los extractos obtenidos se utilizaron para sacarificar material lignocelulósico de eucalipto y pino pretratado con 2 % NaOH a 121ºC durante 30 min. La sacarificación se realizó a 50ºC y 200 rpm y los mayores porcentajes de recuperación de azúcares se obtuvieron a las 72 h de sacarificación.

Estos resultados avalan el potencial biotecnológico de los hongos seleccionados y realzan las posibilidades de bioprospección de aislamientos nativos de la micoflora de ambientes naturales de nuestro país.

Comisión de Supervisión:

  • Dr. Alejandro TROMBERT (FBCB - Universidad Nacional del Litoral)
  • Dra. Graciela GAVAZZO (FCEQyN - Universidad Nacional de Misiones)
  • Dra.  María Alicia MARTOS (FCEQyN - Universidad Nacional de Misiones)

Tribunal Evaluador:

  • Dra. María Alejandra MARTÍNEZ (Universidad Nacional de Tucumán - CONICET - CCT Tucumán)
  • Dr. Alejandro Raúl TROMBERT (Universidad Nacional del Litoral - FBCB)
  • Dra. Marina Inés QUIROGA (Universidad Nacional de Misiones - FCEQyN)
 

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