Evaluación de pectina como fuente de carbono aprovechable para la producción microbiana de bioplásticos tipo polihidroxialcanoatos (PHAs)
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Date
2025-03-03
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
La producción mundial de plásticos sintéticos es de alrededor de 390 millones de toneladas al año, lo cual está causando enormes desafíos en diversos ámbitos, como el medio ambiente, el desarrollo sostenible y la salud en general. La no degradabilidad de estos polímeros derivados del petróleo genera una enorme crisis ambiental, por lo que su reemplazo con biomateriales naturales y ecológicos es crucial. Los polihidroxialcanoatos (PHA) son poliésteres que han ganado gran popularidad a lo largo de los años ya que se pueden sintetizar completamente utilizando microorganismos como bacterias, algas y hongos. Los PHA son producidos y acumulados como gránulos en el citoplasma de la célula, cuando el suministro de nutrientes se encuentra limitado. Sin embargo, los sustratos utilizados son costosos por lo que es necesario la búsqueda de materias primas de bajo costo. Asimismo, la identificación de los componentes del medio y las condiciones de cultivo adecuados son de gran importancia para la producción óptima de biomasa y de biopolímero. La presente investigación tuvo como objetivo optimizar la producción de PHA por las cepas Bacillus thuringiensis y Bacillus cereus utilizando pectina como fuente de carbono renovable. La cepa Bacillus thuringiensis bajo condiciones óptimas de cultivo (2% de pectina como fuente de carbono, 0,2% de extracto de levadura como fuente de nitrógeno, 2,2 g/L de Na2HPO4, 0,5 g/L de KH2PO4, pH 7 y 30°C de temperatura) produjo un total de 1,607 g/L de PHA con un rendimiento del 58,29%. En contraste, si bien la cepa de Bacillus cereus exhibió capacidad para degradar pectina y utilizarla como fuente de carbono, la producción de PHA fue muy pobre o nula. El biopolímero obtenido de los dos microorganismos, independientemente de la fuente de carbono utilizada, fue identificado como poli-3-hidroxibutirato (P(3HB)) con base en los análisis por FTIR, GC-MS y RMN unidimensional y bidimensional. De esta manera, en condiciones óptimas se obtuvo una producción 1,5 veces mayor y menores costos de producción, ya que la pectina es un sustrato económico, en comparación con la glucosa. Por tanto, se podría estudiar la posibilidad de obtener polihidroxialcanoatos con la bacteria Bacillus thuringiensis a partir de residuos agroindustriales, para así contribuir al desarrollo de una bioeconomía circular.
Description
Keywords
Polihidroxialcanoatos, pectina, biopolímero, Bacillus thuringiensis, Bacillus cereus, microorganismos