Producción de polihidroxialcanoatos por Janthinobacterium sp. BmR6b y Paraburkholderia xenovorans LB400 a partir de orujo de uva

Abstract

Los polihidroxialcanoatos (PHAs) son bioplásticos biodegradables, de interés para reemplazar los plásticos tradicionales. Sin embargo, estos tienen un alto costo de producción que está asociado entre a las materias primas empleadas en su producción y representa un 30-50% del costo total. El orujo de uva es un subproducro de la industria vitivinícola que puede ser una alternativa atractiva como sustrato no convencional, para la disminución de los costos de producción. El objetivo general de esta tesis fue evaluar la producción de polihidroialcanoatos (PHAs) por la bacteria nativa Janthinobacterium sp. BmR6b y la bacteria modelo Paraburkholderia xenovorans LB400 a partir de residuos de orujo de uva. En este proyecto se proponen tres objetivos específicos: (I) establecer el método de preparación de un medio de orujo de uva para producción de PHA utilizando las bacterias Janthinobacterium sp. BmR6b y Paraburkholderia xenovorans LB400, (II) evaluar la producción de PHA a partir de orujo de uva por P. xenovorans LB400 y Janthinobacterium sp. BmR6b a escala laboratorio y, (III) determinar la factibilidad de producción de PHA a partir de orujo de uva en el biorreactor con una bacteria seleccionada. Para ello se generaron cuatro medios de cultivo a partir de orujo pretratamiento húmedo (OPH) y seco (OPS) y esterilización a pH neutro (EN) y ácido (EA). Se realizaron tres experimentos seriados para seleccionar el medio de orujo de uva para cada bacteria a través del cultivo de las bacterias en microplacas. Usando el medio de cultivo más apropiado se seleccionó la bacteria con mayor crecimiento y producción de PHB utilizando matraces de 500 [mL]. Finalmente, la bacteria seleccionada se cultivó un biorreactor de 7 [L] para la producción de PHB a partir del orujo de uva. Se logró generar y cuantificar la glucosa, fructosa y concentración de nitrógeno (YAN) de los cuatro medios de cultivo realizados a partir del orujo de uva, evaluando un total de 24 condiciones en total, que incluyen: dilución (2, 5 y 10 [g glucosa equivalente/L]), estrategias de secado (medios OPH y OPS) y esterilización (medios EN y EA), variedad de orujo de uva (Sauvignon Blanc, Cabernet Sauvignon) y bacterias (BmR6b y LB400). Además, se logró contrastar y seleccionar el medio a utilizar, correspondiente al medio OPS EN de orujo de uva Sauvignon Blanc a concentración de 2 [g glucosa equivalente/L]. Se seleccionó la bacteria BmR6b que produjo 5,011±0,247 [g/L] de biomasa y 2,04±0,10 [g/L] de PHB en comparación a lo obtenido por la bacteria LB400, que generó 1,47±0,08 [g/L] de biomasa y 0,51±0,02 [g/L] de PHB. Finalmente, la bacteria seleccionada (cepa BmR6b) alcanzó un 65,3% de PHB del contenido en peso seco en biorreactor, equivalente a una concentración de 3,23 [g/L] obteniéndose 12,92 [g] de PHB en el proceso, aproximadamente. Se concluye que el orujo de uva es un subproducto que puede ser empleado como sustrato para la producción de PHB para las bacterias Janthinobacterium sp. BmR6b y Paraburkholderia xenovorans LB400 a escala laboratorio. Además, el tipo de pretratamientos afecta la composición de los medios de orujo obtenidos. La cepa nativa BmR6b es más apropiada para la síntesis de PHB que la cepa modelo LB400 usando orujo de uva en las condiciones establecidas en la presente tesis. Adicionalmente, es factible producir PHB en el biorreactor a partir del orujo de uva por la bacteria BmR6b.