Evaluación de pectina como fuente de carbono aprovechable para la producción microbiana de bioplásticos tipo polihidroxialcanoatos (PHAs)

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dc.contributor.advisorHidalgo Bucheli, William Fernando
dc.contributor.authorBaez Beltran, Ana Gabriela
dc.contributor.evaluatorMendez Sanchez, Stelia Carolina
dc.contributor.evaluatorMolina Velasco, Daniel Ricardo
dc.date.accessioned2025-03-06T11:50:59Z
dc.date.available2025-03-06T11:50:59Z
dc.date.created2025-03-03
dc.date.issued2025-03-03
dc.description.abstractLa 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.
dc.description.abstractenglishGlobal production of synthetic plastics is around 390 million tons per year, which is causing enormous challenges in various areas, such as the environment, sustainable development and general health. The non-degradability of these petroleum-derived polymers creates a huge environmental crisis, making their replacement with natural and ecological biomaterials crucial. Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are polyesters that have gained great popularity over the years as they can be completely synthesized using microorganisms such as bacteria, algae and fungi. PHAs are produced and accumulated as granules in the cytoplasm of the cell, when the supply of nutrients is limited. However, the substrates used are expensive, so it is necessary to search for low-cost raw materials. Likewise, the identification of suitable medium components and culture conditions are of great importance for optimal biomass and biopolymer production. The present investigation aimed to optimize the production of PHA by the strains Bacillus thuringiensis and Bacillus cereus using pectin as a renewable carbon source. The strain Bacillus thuringiensis under optimal cultivation conditions (2% pectin as carbon source, 0.2% yeast extract as nitrogen source, 2.2 g/L Na2HPO4, 0.5 g/L KH2PO4, pH 7 and 30°C temperature) produced a total of 1,607 g/L PHA with a yield of 58.29%. In contrast, although the Bacillus cereus strain exhibited the ability to degrade pectin and use it as a carbon source, PHA production was very poor or null. The biopolymer obtained from the two microorganisms, regardless of the carbon source used, was identified as poly-3-hydroxybutyrate (P(3HB)) based on FTIR, GC-MS and one- and two-dimensional NMR analyses. Thus, under optimal conditions, 1.5 times higher production and lower production costs were obtained, since pectin is an inexpensive substrate compared to glucose. Therefore, the possibility of obtaining polyhydroxyalkanoates with the bacteria Bacillus thuringiensis from agro-industrial waste could be studied, thus contributing to the development of a circular bioeconomy.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameQuímico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45267
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programQuímica
dc.publisher.schoolEscuela de Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectPolihidroxialcanoatos
dc.subjectpectina
dc.subjectbiopolímero
dc.subjectBacillus thuringiensis
dc.subjectBacillus cereus
dc.subjectmicroorganismos
dc.subject.keywordPolyhydroxyalkanoates
dc.subject.keywordpectin
dc.subject.keywordbiopolymer
dc.subject.keywordBacillus thuringiensis
dc.subject.keywordBacillus cereus
dc.subject.keywordmicroorganisms
dc.titleEvaluación de pectina como fuente de carbono aprovechable para la producción microbiana de bioplásticos tipo polihidroxialcanoatos (PHAs)
dc.title.englishOptimization of culture conditions to improve the biosynthesis of polyhydroxyalkanoates (PHA) by Bacillus thuringiensis and Bacillus cereus strains using pectin as a carbon source
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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