Optimización de la producción de xilanasa bacteriana a partir de Bacillus sp. K1 utilizando residuos lignocelulósicos en el Departamento de Biología de la Universidad de Lakehead, Canadá.

Abstract

El objetivo de presente trabajo de titulación fue verificar y optimizar la producción de xilanasa por parte de la bacteria Bacillus sp. K1 en el Departamento de Biología de la Universidad de Lakehead, Canadá. Las variables investigadas para la optimización fueron físicas tales como pH, temperatura y volumen de inóculo; y de composición del medio de fermentación tales como fuente de carbono, fuente de nitrógeno orgánico e inorgánico y relación porcentual entre dichos componentes. Adicionalmente, se determinó el efecto de iones metálicos (sodio, potasio, magnesio, calcio, ferroso, niqueloso, cúprico, cobaltoso y manganoso) y surfactantes (Polisorbato-20, dodecil sulfato de sodio y Triton X-100) en la actividad enzimática de la xilanasa producida. La mayor producción de xilanasa fue tras 36h de fermentación y lascondiciones físicas óptimas asociadas a la producción de xilanasa fueron pH 6, temperatura 35ºC y volumen de inóculo 1%. La composición óptima del medio de fermentación determinada está constituida por: Afrecho de trigo 4%, Glucosa 0.5%, NH4NO3 0.5%, K2HPO4 0.1%, KCl 0.1%, MgSO4 0.05%, peptona 0.5%, SDS 0.1%. La actividad enzimática generada es de 264.96±7.89 IU/L, con un 248,79% de incremento con respecto al inicial. Los inhibidores más importantes fueron los iones cúprico y manganoso con 32% y 49,16% de inhibición comparado con el experimento de control. Las condiciones físicas de fermentación y la presencia de celulasa favorecen una futura aplicación en la industria del bioetanol de segunda generación.The objective of the present work of titration was to verify and optimize the xylanase production by the bacteria Bacillus sp. K1 in the Department of Biology at Lakehead University, Canada. The variables investigated for optimization were physical such as pH, temperature and inoculum volume; and composition of the fermentation medium such as carbon source, organic and inorganic nitrogen source and percentage ratio between these components. Additionally, the effect of metal ions (sodium, potassium, magnesium, calcium, ferrous, nickelous, cupric, cobaltous and manganous) and surfactants (polysorbate-20, dodecyl sodium sulfate and Triton X-100) in the enzymatic activity of the xylanase produced was determined. The highest production of xylanase was after 36h fermentation and the optimal physical conditions associated with the production of xylanase were pH 6, temperature 35 ºC and inoculum volume 1%. The optimum composition of the fermentation media consists of: wheat bran 4%, glucose 0.5%, NH4NO3 0.5%, K2HPO4 0.1%, KCl 0.1%, MgSO4 0.05%, peptone 0.5%, SDS 0.1%. The enzyme activity generated is 264.96±7.89 IU/L, with a 248,79% from the initial experiment. The most important inhibitors were cupric and manganous ions with 32% and 49,16% inhibition compared to the control experiment. The physical conditions of fermentation and the presence of cellulase provide a future application in the second-generation bioethanol industry