Del residuo al producto: recuperación de enzimas hidrolíticas producidas mediante fermentación en estado sólido y estrategias de residuo cero

• Autores: Maria Marín Pérez
• Directores de la Tesis: Adriana Artola Casacuberta (dir. tes.), Antoni Sánchez Ferrer (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2018
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: María del Carmen Vargas García (presid.), Gregorio Alvaro Campos (secret.), Margarita López Martínez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencia y Tecnología Ambientales por la Universidad Autónoma de Barcelona
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología bioquímica
      • Tecnología de la fermentación
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TESEO  TDX 
• Resumen

  • Las investigaciones previas, realizadas dentro del grupo de compostaje, dieron como resultado varios procesos medioambientalmente favorables para la obtención de celulasas y proteasas, mediante fermentación en estado sólido (FES) de varios residuos agro-industriales, reduciendo de este modo los residuos generados y obteniendo enzimas a bajo coste. En este trabajo, partiendo de estos resultados previos, se determinaron las condiciones más favorables de extracción de la matriz sólida de dichas enzimas, teniendo como objetivo la máxima recuperación de actividad con el menor coste posible. Para ello, se llevó a cabo la fermentación de los residuos, de acuerdo con los procedimientos optimizados en previas investigaciones, utilizando mayoritariamente reactores de 10 L de volumen de trabajo. El proceso se interrumpió en el punto de máxima actividad enzimática, llevando a cabo las consiguientes extracciones del producto bajo condiciones experimentales diferentes. Los parámetros estudiados durante las extracciones fueron el ratio sólido-líquido, el tipo de extractante y el modo de extracción. Las extracciones se realizaron principalmente a escala laboratorio, utilizando entre 200 y 500 g de material fermentado. Los resultados mostraron en todos los casos que el agua destilada resultaba ser un extractante apropiado en comparación con el tampón propuesto para cada enzima, y que el ratio de extracción óptimo oscilaba entre 1:2 y 1:3 (g:mL).

    Posteriormente a la extracción, se aplicaron dos estrategias cero residuos para la gestión del sólido húmedo restante, que fueron la estabilización aerobia, para obtener un sólido semejante al compost y que pudiese servir de enmienda del suelo, y la digestión anaerobia para la producción de biogás, la cual se prolongó aproximadamente hasta los 21 días. Los resultados mostraron que la duración del proceso de estabilización dependía de la duración de la FES y de los valores respirométricos iniciales, y que la digestión anaerobia era la opción más recomendable, debido a la alta producción de biogás, para los residuos no fermentados tras la extracción. La co-digestión con otros residuos puede ser una opción para la fibra de soja, mientras que la estabilización parece ser la opción más recomendable en el caso de la cascarilla de café y la mezcla de pelo y lodo.

    También se evaluó la recuperación de actividad del extracto tras la liofilización y, en algunos casos, su conservación en el tiempo a una temperatura de 4°C, observándose una alta recuperación de actividad inicial, superior al 80% en todos los casos, excepto para la fibra de arroz. En el caso de la cascarilla de café el extracto liofilizado conservó prácticamente el 100% de su actividad durante los primeros 150 días, mientras que las proteasas obtenidas de la mezcla de pelo y lodo no sufrieron pérdidas significativas a lo largo de un año.