Evaluación de la cáscara de papaya como sustrato nutricional para la producción de bioplástico en bacterias productoras de polihidroxialcanoatos (PHA)

Abstract

Los plásticos convencionales, derivados de recursos fósiles, son ampliamente utilizados en la industria y en nuestro diario vivir, sin embargo, su naturaleza no renovable y su alta resistencia a la biodegradación generan gran acumulación de residuos con efectos negativos sobre ecosistemas y la salud. En respuesta a esta problemática, los bioplásticos tipo polihidroxialcanoatos (PHA), producidos intracelularmente por diversos microorganismos como reserva de carbono y energía, representan una alternativa sostenible para la sustitución de plásticos de origen fósil. No obstante, su alto costo de producción asociado principalmente a los sustratos empleados, ha limitado fuertemente su competitividad. Bajo este contexto, el aprovechamiento de subproductos agrícolas, como los residuos de frutas y verduras, representan una estrategia clave para reducir costos de producción, fomentar la economía circular y mitigar la contaminación ambiental. La presente investigación tuvo como objetivo evaluar y optimizar la producción de PHA utilizando un extracto de cáscara de papaya con una cepa nativa bacteriana de Bacillus thuringiensis, mediante un diseño central compuesto por superficies de respuesta (CCD – RSM). Este análisis permitió establecer las condiciones óptimas de cultivo (31 °C, pH 5.6, 10.10 g/L en azúcares reductores y 4.0% v/v de inóculo), bajo las cuales la cepa Bacillus thuringiensis produjo una acumulación total de 2.67 g/L de PHA, con un notable porcentaje de acumulación del 80.8% (p/p) y una productividad volumétrica de 0.0371 \frac{g\ast L}{h} . El biopolímero obtenido fue caracterizado mediante espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FITR) y espectrometría de masas ionización/desorción láser asistida por matriz (MALDI TOF/TOF-MS), confirmando su identidad como poli-3-hidroxibutirato (P(3HB)), con una distribución molecular monodispersa y parámetros comparables a los de un estándar comercial. Estos resultados resaltan el potencial uso de la cáscara de papaya como fuente de carbono renovable y económica para la producción sostenible de bioplásticos tipo polihidroxialcanoatos, contribuyendo a la valorización de residuos y a la economía regional.