Producción de azúcares fermentables a partir de fibra prensada de palma de aceite pretratada biológicamente por Pleurotus ostreatus y Phanerochaete chrysosporium

RESUMENLa industria de palma de aceite en Colombia, primera en producción en Latino América y cuarta a nivel mundial, genera cerca de 11,6 a 15,1% p de fibra prensada respecto a la carga inicial de los frutos procesados, este residuo presenta una estructura compleja compuesta de lignina, hemicelulosa y celulosa; haciéndolo susceptible de ser procesado para la obtención de diversos productos biotecnológicos de alto valor agregado. En este trabajo se evaluó la obtención de azúcares fermentables a partir de la fibra prensada de palma, realizando un pre-tratamiento biológico con los hongos Pleurotus ostreatus y Phanerochaete chrysosporium en fermentación en estado sólido y medio de cultivo Kirk, realizando seguimiento en el tiempo durante cuatro semanas. Posteriormente se realizaron las hidrólisis enzimáticas del material pre-tratado evaluando dos enzimas comerciales (celulasa+β-glucosidasa) en combinación por un tiempo de 72 h. Tanto la materia prima como los sólidos pre-tratados se caracterizaron en cuanto a su contenido de lignina y azúcares estructurales. Después de la hidrólisis enzimática se encontró un porcentaje de sacarificación de 18,4 g de glucosa en la HE/100 g de glucosa potencial en la fibra pre-tratada. Se encontró además, que el parámetro más relevante: el rendimiento global de azúcares fermentables fue de 7,4 g/100 g de materia prima. Los resultados hallados ratifican el potencial de este residuo para la producción de azúcares aplicando el pre-tratamiento biológico con P. ostreatus, el cual presenta ventajas ambientales y económicas.Palabras clave: fibra prensada de palma, pre-tratamiento biológico, fermentación en estado sólido, hidrólisis enzimática, azúcares fermentables. ABSTRACTThe oil palm industry in Colombia, first in production Latin America and fourth worldwide, generates about 11.6 to15.1% w pressed fiber on the initial load of processed fruits, this residue has a complex structure of lignin, hemicellulose and cellulose, making it liable to be prosecuted for obtain various biotech products with high added value. In this work, we assessed the trials for obtaining sugars fermented from palm pressed fiber, making a pre-biological treatment with fungi Pleurotus ostreatus and Phanerochaete chrysosporium in solid state fermentation medium Kirk during four weeks. In the next step on this study, we make the enzymatic hydrolysis of the material pretreated evaluating two commercial enzymes (cellulase+β-glucosidase) in combination for a period of 72 hours. Both the raw material pre-treated solids were characterized as to its content structural lignin and sugars. When the enzymatic hydrolysis was finish, the rate of saccharification measured was 18.4 g of glucose HE/100 g potential glucose in pre-treated fiber. The most relevant parameter is the overall yield of fermentable sugars that was calculated as 7.4 g/100 g of raw material. The results obtained confirm the potential of this waste to produce sugars applying the pre-biological treatment with P. ostreatus, which environmental and economic advantages. Keywords: palm press fiber, biological treatment, state solid fermentation, enzymatic hydrolysis, fermentable sugars

Producción de azúcares fermentables a partir de fibra prensada de palma de aceite pretratada biológicamente por Pleurotus ostreatus y Phanerochaete chrysosporium

RESUMENLa industria de palma de aceite en Colombia, primera en producción en Latino América y cuarta a nivel mundial, genera cerca de 11,6 a 15,1% p de fibra prensada respecto a la carga inicial de los frutos procesados, este residuo presenta una estructura compleja compuesta de lignina, hemicelulosa y celulosa; haciéndolo susceptible de ser procesado para la obtención de diversos productos biotecnológicos de alto valor agregado. En este trabajo se evaluó la obtención de azúcares fermentables a partir de la fibra prensada de palma, realizando un pre-tratamiento biológico con los hongos Pleurotus ostreatus y Phanerochaete chrysosporium en fermentación en estado sólido y medio de cultivo Kirk, realizando seguimiento en el tiempo durante cuatro semanas. Posteriormente se realizaron las hidrólisis enzimáticas del material pre-tratado evaluando dos enzimas comerciales (celulasa+β-glucosidasa) en combinación por un tiempo de 72 h. Tanto la materia prima como los sólidos pre-tratados se caracterizaron en cuanto a su contenido de lignina y azúcares estructurales. Después de la hidrólisis enzimática se encontró un porcentaje de sacarificación de 18,4 g de glucosa en la HE/100 g de glucosa potencial en la fibra pre-tratada. Se encontró además, que el parámetro más relevante: el rendimiento global de azúcares fermentables fue de 7,4 g/100 g de materia prima. Los resultados hallados ratifican el potencial de este residuo para la producción de azúcares aplicando el pre-tratamiento biológico con P. ostreatus, el cual presenta ventajas ambientales y económicas.Palabras clave: fibra prensada de palma, pre-tratamiento biológico, fermentación en estado sólido, hidrólisis enzimática, azúcares fermentables. ABSTRACTThe oil palm industry in Colombia, first in production Latin America and fourth worldwide, generates about 11.6 to15.1% w pressed fiber on the initial load of processed fruits, this residue has a complex structure of lignin, hemicellulose and cellulose, making it liable to be prosecuted for obtain various biotech products with high added value. In this work, we assessed the trials for obtaining sugars fermented from palm pressed fiber, making a pre-biological treatment with fungi Pleurotus ostreatus and Phanerochaete chrysosporium in solid state fermentation medium Kirk during four weeks. In the next step on this study, we make the enzymatic hydrolysis of the material pretreated evaluating two commercial enzymes (cellulase+β-glucosidase) in combination for a period of 72 hours. Both the raw material pre-treated solids were characterized as to its content structural lignin and sugars. When the enzymatic hydrolysis was finish, the rate of saccharification measured was 18.4 g of glucose HE/100 g potential glucose in pre-treated fiber. The most relevant parameter is the overall yield of fermentable sugars that was calculated as 7.4 g/100 g of raw material. The results obtained confirm the potential of this waste to produce sugars applying the pre-biological treatment with P. ostreatus, which environmental and economic advantages. Keywords: palm press fiber, biological treatment, state solid fermentation, enzymatic hydrolysis, fermentable sugars

Aislamiento, caracterización y evaluación de levaduras nativas de Puerto López Meta para la producción de etanol.

Treinta y cinco levaduras nativas de Saccharomyces cerevisiae fueron evaluados para determinar su capacidad fermentativa en mieles de caña de azúcar de la región de los Llanos Orientales, de las cuales 10 presentaron un comportamiento significativamente superior en comparación con la levadura comercial Ethanol Red Fermentis. (Apartes del texto)

Efecto del pretratamiento con ácido sulfúrico diluido sobre la hidrólisis enzimática del panicum maximum

Panicum maximum is a perennial grass with a high potential to be used in ethanol production due to drought and solar radiation resistant combined with a high biomass productivity. Within the unit operations used for the ethanol production, the pretreatment is the most energy demand operation, surpassed only by distillation. Therefore, operation parameters should be determined to achieve the intensification of it. In this study, the effects of two dilute sulfuric acid pretreatment parameters were evaluated using P. maximum: acid and solid concentration. Biomass was pretreated at 130oC and 60 min with different sulfuric acid concentrations (0,5; 1 and 1,5% w/v) and solid loading (5; 8,5 and 12% w/w). Later, pretreated biomass digestibility was evaluated through enzymatic hydrolysis. The selected pretreatment condition was 1,5% w/v acid concentration and 12% w/w solid concentration recovering 58,26 ± 0,62%. After 48-h enzymatic hydrolysis a reducing sugars concentration of 16,76 g/L was obtained. Panicum maximum es un pasto perenne con gran potencial para emplearse como materia prima en la producción de etanol debido a su resistencia a sequias y radiación solar, junto con una gran productividad de biomasa. De las operaciones unitarias empleadas en la producción de etanol, el pretratamiento es una de las etapas más demandantes energéticamente, superado únicamente por la destilación. Por lo tanto, se debe ajustar los parámetros de proceso para lograr la intensificación de esa operación. En este estudio, se evaluó el efecto de dos parámetros fundamentales del pretratamiento con ácido sulfúrico diluido empleando P. maximum: concentración de ácido y sólidos. La biomasa fue pretratada a 130oC durante 60 minutos con diferentes concentraciones de ácido (0,5; 1; 1,5% p/v) y sólidos (5; 8,5; 12% p/p), caracterizando la fracción sólida del pretratamiento. Posteriormente, se evaluó la digestibilidad de la biomasa pretratada mediante una hidrólisis enzimática. La condición seleccionada para el pretratamiento con ácido sulfúrico diluido fue 1,5% p/v con una concentración de sólidos de 12% p/p recuperando el 58,26 ± 0,62% de los sólidos y obteniéndose una concentración de azúcares reductores de 16,76 g/L luego de una hidrólisis enzimática de 48 horas

Efecto del pretratamiento con ácido sulfúrico diluido sobre la hidrólisis enzimática del panicum maximum

Panicum maximum is a perennial grass with a high potential to be used in ethanol production due to drought and solar radiation resistant combined with a high biomass productivity. Within the unit operations used for the ethanol production, the pretreatment is the most energy demand operation, surpassed only by distillation. Therefore, operation parameters should be determined to achieve the intensification of it. In this study, the effects of two dilute sulfuric acid pretreatment parameters were evaluated using P. maximum: acid and solid concentration. Biomass was pretreated at 130oC and 60 min with different sulfuric acid concentrations (0,5; 1 and 1,5% w/v) and solid loading (5; 8,5 and 12% w/w). Later, pretreated biomass digestibility was evaluated through enzymatic hydrolysis. The selected pretreatment condition was 1,5% w/v acid concentration and 12% w/w solid concentration recovering 58,26 ± 0,62%. After 48-h enzymatic hydrolysis a reducing sugars concentration of 16,76 g/L was obtained.Panicum maximum é uma gramínea perene com alto potencial para ser utilizada na produção de etanol devido à seca e resistência à radiação solar combinada com alta produtividade de biomassa. Das operações unitárias utilizadas na produção de etanol, o pré-tratamento de biomassa é uma das operações de maior demanda de energia na produção de etanol, superada apenas pela destilação. Portanto, os parâmetros de operação devem ser determinados para atingir a intensificação do mesmo. Neste estudo, os efeitos de dois parâmetros de pré-tratamento do ácido sulfúrico diluído foram avaliados com o uso de Panicum maximum: concentração de ácidos e sólidos. A biomassa foi pré-tratada a 130oC e 60 min com diferentes concentrações de ácido sulfúrico (0,5; 1 e 1,5% p/v) e carga sólida (5; 8,5 e 12% p/p). Posteriormente, a digestibilidade da biomassa pré-tratada foi avaliada por hidrólise enzimática. A condição de pré-tratamento selecionada foi uma concentração de ácido de 1,5% p/v e uma concentração de 12% p/p de sólido que recuperou 58,26 ± 0,62%. Após 48 h de hidrólise enzimática foi obtida uma concentração de açúcares redutores de 16,76 g/L.Panicum maximum es un pasto perenne con gran potencial para emplearse como materia prima en la producción de etanol debido a su resistencia a sequias y radiación solar, junto con una gran productividad de biomasa. De las operaciones unitarias empleadas en la producción de etanol, el pretratamiento es una de las etapas más demandantes energéticamente, superado únicamente por la destilación. Por lo tanto, se debe ajustar los parámetros de proceso para lograr la intensificación de esa operación. En este estudio, se evaluó el efecto de dos parámetros fundamentales del pretratamiento con ácido sulfúrico diluido empleando P. maximum: concentración de ácido y sólidos. La biomasa fue pretratada a 130oC durante 60 minutos con diferentes concentraciones de ácido (0,5; 1; 1,5% p/v) y sólidos (5; 8,5; 12% p/p), caracterizando la fracción sólida del pretratamiento. Posteriormente, se evaluó la digestibilidad de la biomasa pretratada mediante una hidrólisis enzimática. La condición seleccionada para el pretratamiento con ácido sulfúrico diluido fue 1,5% p/v con una concentración de sólidos de 12% p/p recuperando el 58,26 ± 0,62% de los sólidos y obteniéndose una concentración de azúcares reductores de 16,76 g/L luego de una hidrólisis enzimática de 48 horas

Efecto de la fuente de nitrógeno en la producción de la enzima manganeso peroxidasa producida por Pleurotus ostreatus y determinación de sus constantes cinéticas

The use of lignocellulosic residues for the production of molecules of interest, such as sugars and biofuels, also includes the synthesis of enzymatic complexes composed by oxidases capable of degrading aromatic and phenolic structures of a pollution nature in certain cases. This study evaluated the production of manganese peroxidase (MnP) in a liquid fermentation submerged by Pleurotus ostreatus using as substrate a forage grass. The highest levels of enzymatic activity (528.54 U/L) were obtained after twelve days of incubation and having as a nitrogen source peptone, at a carbon/nitrogen ratio equal to 10. In the cases in which the fermentation was supplemented with inorganic nitrogen sources, the enzymatic activity was lower.La utilización de residuos lignocelulósicos para la producción de moléculas de interés, como azúcares o biocombustibles, también incluye la síntesis de complejos enzimáticos compuestos por oxidasas capaces de degradar, en ciertos casos, estructuras aromáticas y fenólicas de carácter contaminante. Este estudio evaluó la producción de manganeso peroxidasa (MnP) en una fermentación líquida sumergida por Pleurotus ostreatus, utilizando como sustrato la gramínea forrajera Panicum maximum. Los mayores niveles de actividad enzimática (528.54 U/L) fueron obtenidos a los doce días de incubación, empleando peptona como fuente de nitrógeno a una relación carbono/nitrógeno igual a diez. En los casos en los que la fermentación fue suplementada con fuentes de nitrógeno inorgánicas, la actividad enzimática fue más baj

Efecto de la aplicación de elicitores sobre la producción de 4b hidroxiwhitanolidos en raices transformadas de Physalis peruviana

Efecto de la aplicación de elicitores sobre la producción de 4β- hidroxiwithanólido E, en raíces transformadas de Physalisperuviana L. Objetivo: Estudiar la producción del metabolito 4β-hidroxiwithanólido E, mediante el cultivo in vitro de raíces transformadasde uchuva (Physalis peruviana L.) y evaluar el efecto de la influencia de la aplicación de diferentes elicitores sobre la producción de dichometabolito. Materiales y métodos: Se obtuvieron raíces transformadas de Physalis peruviana L. mediante infección con Agrobacteriumrhizogenes C106. Se cultivaron las raíces transformadas en medio líquido Murashige & Skoog, durante cuatro semanas, al cabo de lascuales se aplicaron diferentes concentraciones de sulfato de cobre, ácido salicílico y ácido jasmónico durante 24 horas. Se cuantificó elcontenido del metabolito por cromatografía líquida. Resultados: Al cuantificar la producción de 4β-hidroxiwithanólido E presente en lostejidos se encontró la mayor producción (0,323 mg/g raíces secas) luego de aplicar ácido salicílico a una concentración de 10 mM comoelicitor. Conclusiones: Se logró aumentar la producción de 4β-hidroxiwithanólido E mediante la aplicación de elicitores tales como ácidosalicílico y sulfato de cobre, en raíces de uchuva transformadas con Agrobacterium rhizogenes. La mayor concentración del metabolitoobtenida corresponde a 1,538 veces la encontrada en las raíces sin tratamiento con elicitoresEffect of elicitor application on the production of 4-βββββ-hydroxy withanolide E by hairy roots of Physalis peruviana. Objectives: Tostudy the metabolite 4-β-hydroxy withanolide E production by the in vitro culture of golden berry (Physalis peruviana L.) transformedroots, and to evaluate the effect of different elicitors on the metabolite production. Materials and methods: Hairy roots of Physalisperuviana L were obtained through infection with Agrobacterium rhizogenes C106. Hairy roots were cultured on Murashige & Skoogliquid medium for four weeks, before being exposed to different concentrations of copper sulfate, salicylic acid and jasmonic acid during24 hours. Metabolite contents were quantified using High Performance Liquid Chromatography. Results: The highest amount of 4-β-hydroxy withanolide E in hairy root tissues (0.323 mg/g of dry roots) was obtained after exposing the tissues to 10 mM salicylic acid aselicitor. Conclusions: 4-β-hydroxy withanolide E production in hairy roots was improved by using elicitors such as salicylic acid andcopper sulphate. The highest concentration of the metabolite in hairy roots treated with elicitors was 1.538 times the control concentration(without elicitor treatment)