Estrategias de fermentaciones aplicadas al mejoramiento de la producción de biopolímeros del tipo PHA

RESUMEN: Los polihidroxialcanoatos (PHA) son biopolímeros biodegradables sintetizados de forma natural por una gran variedad de bacterias y reciben una atención especial, debido a que sus características físico-químicas son similares a las propiedades de los materiales plásticos convencionales derivados del petróleo. A pesar de las semejanzas, las ventajas ambientales y el amplio campo de aplicación que poseen los PHA frente a los plásticos de origen petroquímico, su uso se ve limitado por los altos costos de producción alcanzando valores entre 2,0-5,0 €/kg, comparado con los precios de los polímeros derivados del petróleo para los que se estima un costo menor a 1,0 €/kg, impidiendo que sean económicamente competitivos [1-4]. En este sentido, es indispensable el desarrollo de mejores procesos productivos que integren la utilización de sustratos no convencionales, la implementación de estrategias de cultivo y la utilización de cepas silvestres productoras que permitan de forma conjunta mejorar e incrementar la producción de estos biopolímeros

Desarrollo de ecosorbentes a partir de polihidroxialcanoatos obtenidos con ralstonia eutropha

RESUMEN: Los polihidroxialcanoatos (PHAs) son poliésteres termoplásticos completamente biosintetizados y biopolimerizados por un gran número de bacterias que los producen como mecanismo de almacenamiento de carbono y energía. A pesar de que los PHAs son completamente biodegradables y sus propiedades mecánicas son muy similares a las del polipropileno [1], su alto precio en comparación a los polímeros derivados del petróleo ha limitado su uso. En los últimos años se han explorado diversas aplicaciones de los PHAs, tanto en aplicaciones agrícolas y de biocombustibles, como en el área de envasado de alimentos. Varias investigaciones sugieren que los PHAs pueden ser también usados para la formulación de dispositivos médicos e implantes, debido a que son inmunológicamente inertes y tienen potencial aplicación en la liberación controlada de fármacos

Limitations on production methods for PHAs obtention: a systematic review

Esta revisión sistemática muestra las características más importantes de los métodos utilizados para la producción de polihidroxialcanoatos (PHA). Se consultaron tres bases de datos: Science Direct y Scopus, y el motor de búsqueda Scholar Google. Se obtuvo un total de 66 publicaciones. Se encontró que Cupriavidus necator es el microorganismo que genera más interés en la comunidad científica y el más probado en diferentes sustratos, sin embargo, la mayor productividad se encontró en Azohydromonas lata, un microorganismo poco reportado. El sistema de cultivo más común fue el lote alimentado, de fácil uso a nivel industrial, aunque el sistema continuo podría ahorrar tiempo y potencialmente aumentar la productividad. Sin embargo, el tipo de sustrato, el polímero a producir y las características metabólicas y los requisitos de cada microorganismo, implican limitaciones técnicas, que se evidencian en esta revisión para proporcionar una mejor comprensión de sus ventajas y desventajasThis systematic review shows the most important characteristics of the methods used for the production of polyhydroxyalkanoates (PHAs). Three databases were consulted: Science Direct, Scopus, and Google Scholar. A total of 66 publications were obtained. Cupriavidus necator was found to be the microorganism that generates more interest in the scientific community and the most tested one in different substrates, however, the highest productivity was reported in Azohydromonas lata, a low reported microorganism. The most common cultivation system was the fed-batch, easily used at the industrial level, although the continuous system could save time and potentially increase productivity. However, the type of substrate, the polymer to be produced and the metabolic characteristics and requirements of each microorganism, imply technical limitations, which are evidenced in this review in order to provide a better understanding about its advantages and disadvantages

Sugarcane molasses and vinasse as a substrate for polyhydroxyalkanoates (PHA) production

Polyhydroxyalkanoates (PHA) are fully biodegradable biopolymers of microbial origin, with physicochemical characteristics similar to those of conventional synthetic plastics. However, their current production is highly expensive mainly due to the substrate or culture medium employed. In this research, a mixture of cane molasses and residual vinasse from the alcohol industry was evaluated as a substrate using the reference strain Ralstonia eutropha ATCC 17699 to produce PHAs. The results showed the potential of the mixture as a culture medium, after reaching polymer concentrations of 3.17 g/L in MSM medium and 2.71 g/L in M/V medium with a molasses/vinasse ratio of 25/75. There was a sugar (sucrose, fructose, and glucose) consumption yield of 70.7%, and a biopolymer accumulation of 97.8% with respect to the biomass produced. The biopolymer characterization showed a correlation with the standard polyhydroxybutyrate sample - PHB of 99.25%.Los Polihidroxialcanoatos (PHAs) son biopolímeros de origen microbiano totalmente biodegradables con características físicoquímicas similares a los plásticos sintéticos convencionales, sin embargo, su producción actual es altamente costosa debido principalmente al sustrato o medio de cultivo. En esta investigación se evaluó como sustrato, una mezcla de melaza de caña y vinaza residuales de la industria licorera empleando la cepa referencia Ralstonia eutropha ATCC 17699 para la producción de PHAs. Los resultados obtenidos mostraron potencial en el uso de este medio de cultivo, alcanzando concentraciones de polímero de 3,17 g/L en medio MMS y de 2,71 g/L en el medio M/V con una relación melaza/vinaza de 25/75. El rendimiento de consumo de azucares (sacarosa, fructosa y glucosa) fue del 70,7% y una acumulación del biopolímero del 97,8% respecto a la biomasa producida. La caracterización del biopolímero presento una correlación con la muestra patrón de polihidroxibutirato - PHB del 99,25

Evaluation of polyhydroxyalkanoate (PHAs) production with a bacterial isolate using cassava flour hydrolysates as an alternative substrate

In the production of polyhydroxyalkanoates (PHA), the costs of the process are mainly associated with the carbon source and most of the production studies are carried out with commercial strains. In this study, PHA production was evaluated using a strain, SB-34, compared with a referenced strain, Ralstonia eutropha H16, growing in cassava flour hydrolysates as an alternative carbon source. SB-34 reached a biomass maximum of 5,49 ± 0,21 g / L, and PHA product of 3,23 ± 0,21 g / L exceeding the maximum values obtained by R. eutropha H16 (3,8 ± 0,45 g / L and 2,42 ± 0,23 g / L, respectively). Analyzes with FTIR indicate that the polymer obtained with SB-34 is like polyhydroxybutyrate P(3-HB) type. Molecular analysis identified SB-34 as Burkholderia sp. with 96 % of similarityEn la producción de polihidroxialcanoatos (PHA), los costos del proceso se asocian principalmente con la fuente de carbono y la mayoría de los estudios de producción se realizan con cepas comerciales. En este estudio, se evaluó la producción de PHA utilizando una cepa silvestre, SB-34, en comparación con una cepa de referencia, Ralstonia eutropha H16, creciendo en hidrolizados de harina de yuca como fuente de carbono alternativa. SB-34 alcanzó un máximo de biomasa de 5,49 ± 0,21 g / L, y un PHA de 3,23 ± 0,21 g / L que excede los valores máximos obtenidos por R. eutropha H16 (3,8 ± 0,45 g / L y 2,42 ± 0,23 g / L, respectivamente). Los análisis con FTIR indican que el polímero obtenido con SB-34 es del tipo polihidroxibutirato P (3-HB). El análisis molecular identificó al SB-34 como Burkholderia sp. con 96% de similitu

Evaluación de la producción de polihidroxialcanoatos (PHAs) de un aislado bacteriano, empleando hidrolizados de harina de yuca como sustrato alternativo

In the production of polyhydroxyalkanoates (PHA), the costs of the process are mainly associated with the carbon source and most of the production studies are carried out with commercial strains. In this study, PHA production was evaluated using a strain, SB-34, compared with a referenced strain, Ralstonia eutropha H16, growing in cassava flour hydrolysates as an alternative carbon source. SB-34 reached a biomass maximum of 5,49 ± 0,21 g / L, and PHA product of 3,23 ± 0,21 g / L exceeding the maximum values obtained by R. eutropha H16 (3,8 ± 0,45 g / L and 2,42 ± 0,23 g / L, respectively). Analyzes with FTIR indicate that the polymer obtained with SB-34 is like polyhydroxybutyrate P(3-HB) type. Molecular analysis identified SB-34 as Burkholderia sp. with 96 % of similarity.En la producción de polihidroxialcanoatos (PHA), los costos del proceso se asocian principalmente con la fuente de carbono y la mayoría de los estudios de producción se realizan con cepas comerciales. En este estudio, se evaluó la producción de PHA utilizando una cepa silvestre, SB-34, en comparación con una cepa de referencia, Ralstonia eutropha H16, creciendo en hidrolizados de harina de yuca como fuente de carbono alternativa. SB-34 alcanzó un máximo de biomasa de 5,49 ± 0,21 g / L, y un PHA de 3,23 ± 0,21 g / L que excede los valores máximos obtenidos por R. eutropha H16 (3,8 ± 0,45 g / L y 2,42 ± 0,23 g / L, respectivamente). Los análisis con FTIR indican que el polímero obtenido con SB-34 es del tipo polihidroxibutirato P (3-HB). El análisis molecular identificó al SB-34 como Burkholderia sp. con 96% de similitud

Optimización de la hidrólisis enzimática de la cascarilla de arroz

The objective of this work was to find the optimal conditions of enzymatic hydrolysis of the rice husk pretreated with sodium hydroxide in an autoclave at 121° C. Screening design showed that all the selected variables (FPU / g substrate, pH, agitation, time, temperature and concentration of surfactant) were statistically significant. Then an optimization design was applied for the variables: pH, FPU and time, discarding the ones with the lowest level of significance. Finally, the best conditions found in the previous designs were (pH 5.0, 13 h, and 30 FPU / g of substrate) subsequently these conditions were applied in experiences to evaluate the influence of the increase in hydrolysable cellulose, using 6%; 8% and 10% of cellulose available giving saccharification yields of 74%, 42% and 16%.El objetivo de este trabajo fue encontrar las condiciones óptimas de hidrólisis enzimática de la cascarilla de arroz pretratada con hidróxido de sodio en autoclave a 121° C. Se evaluaron las variables: FPU/ g sustrato, pH, agitación, tiempo, temperatura y concentración de surfactante mediante un diseño de cribado, resultando estadísticamente significativas todas las variables. Seguidamente se aplicó un diseño de optimización para las variables: pH, FPU y tiempo, descartando las de menor nivel de significación. Finalmente, las mejores condiciones encontradas en los diseños anteriores fueron (pH 5.0, 13 h, y 30 FPU / g de sustrato) posteriormente se aplicaron estas condiciones en experiencias para evaluar la influencia del aumento de celulosa hidrolizable, usando 6%; 8% y 10% de celulosa disponible con rendimientos de sacarificación de 74%, 42% y 16%