Fermentación de residuos de café con Aspergillus Niger para la producción de celulasa
DOI:
https://doi.org/10.54353/ritp.v1i1.e005Palavras-chave:
celulasa, Aspergillus niger, broza de caféResumo
Se realizó el estudio para la producción de celulasa a partir de aspergillus niger, con el objetivo de aprovechar los residuos de café (Broza) después de ser filtrado como sustrato, para el acondicionamiento de la fermentación en estado sólido (SSF) y fermentación sumergida (SmF). Se recolectó la broza y se secó en una estufa hasta peso constante (6 -8% de humedad), se realizó un lavado con agua desionizada y se agregó una solución al 3% (p / v) de NaOH 1,0 M diluido en etanol, la broza se colocó en la autoclave por 30 minutos a 121°C, se enjuagó con agua desionizada, la fracción sólida y se llevó a estufa por 40ºC hasta peso constante. Seguidamente, se pasó por un tamiz N°70, se envasó en frascos con tapa hermética y se almacenó a temperatura ambiente. Para la SSF y SmF se usaron matraces Erlenmeyer de 250 ml, que contenían 10 g de broza y 15 ml de agua destilada, 10 g de broza y 100 ml de medio de fermentación respectivamente, se esterilizo la solución a 121ºC durante 15 minutos y se dejó enfriar a temperatura ambiente. Se añadió 1 ml de inóculo y se incubó a 28°C en un agitador rotatorio a 250 rpm. Se logró producir en SSF 92,500 FPU/ml y para SmF 78,7234 FPU/ml a 5.5 de pH. En consecuencia, estos resultados brindan una estrategia del aprovechamiento de la broza de café como sustrato para la producción de celulasa utilizando Aspergillus niger.
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Referências
Alcarraz Curi, M., Flores Paucarima, A., & Godoy Alcarraz, J. de D. (2010). Producción de celulasas por inmovilización celular para el tratamiento de efluentes industriales lignocelulósicos. Revista Del Instituto De investigación De La Facultad De Minas, Metalurgia y Ciencias Geográficas, 13(26), 97–102. https://doi.org/10.15381/iigeo.v13i26.507
Alvira, P., Tomás-Pejó, E., Ballesteros, M. and Negro, M. J. (2010). Pretreatment technologies for an efficient bioethanol production process based on enzymatic hydrolysis: A review, Bioresource Technology, 101(13), 4851-4861. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.11.093.
Bansal, N., Tewari, R., Soni, R. and Soni, S. K. (2012). Production of cellulases from Aspergillus niger NS-2 in solid state fermentation on agricultural and kitchen waste residues, Waste Management, 32(7), 1341-1346. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2012.03.006
Behera, S. and Ray, R. (2016). Solid state fermentation for production of microbial cellulases: recent advances and improvement strategies, Int. J. Biol. Macromol, 86, 656–669. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2015.10.090
Beyene, A., Yemane, D., Addis, T., Assayie, A., & Triest, L. (2014). Experimental evaluation of anaerobic digestion for coffee wastewater treatment and its biomethane recovery potential. Int. J. Environ. Sci. Technol, 11 (7), 1881-1886. https://doi.org/10.1007/s13762-013-0339-4.
Cerda, A., Gea, T., Vargas-García, M., & Sánchez, A. (2017). Towards a competitive solid state fermentation: cellulases production from coffee husk by sequential batch operation and role of microbial diversity. Sci. Total Environ, 589, 56-65. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.02.184
Choi, I., Wi, S., Kim, S., & Bae, H. (2012). Conversion of coffee residue waste into bioethanol with using popping pretreatment. Bioresour. Technol, 125, 132-137. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.08.080
Coward-Kelly, G., Aiello-Mazzari, C., Kim, S., Granda, C., & Holtzapple, M. (2003). Suggested improvements to the standard filter paper assay used to measure cellulase activity. Biotechnol. Bioeng, 82, 745-749. https://doi.org/10.1002/bit.10620.
Cunha, F. M., Esperança, M. N., Zangirolami, T. C., Badino, A. C. and Farinas, C. S. (2012). Sequential solid-state and submerged cultivation of Aspergillus niger on sugarcane bagasse for the production of cellulase, Bioresource Technology, 112, pp. 270-274. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.02.082
Domingues, F. C., Queiroz, J. A., Cabral, J. M. S. and Fonseca, L. P. (2000). The influence of culture conditions on mycelial structure and cellulase production by Trichoderma reesei Rut C-30. Enzyme and Microbial Technology, 26(5-6), 394-401. https://doi.org/10.1016/S0141-0229(99)00166-0
El-Enshasy, H., Kleine, J., & Rinas, U. (2006). Agitation effects on morphology and protein productive fractions of filamentous- amentous and pelleted growth forms of recombinant Aspergillus niger. Process Biochemistry, 41: 2103-2112. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2006.05.024
Fellows, P. (1994). Tecnologia del procesamiento de los alimentos: principios y practices.
Ghose, T. K. (1987). Measurement of cellulase activities. Pure and Applied Chemistry.
Gonzáles Dubón, M. J. (2015). Estudio de empaque de broza de cafe deshidratada y broza de cafe escaldada y deshidratada. [Tesis de Ingeniero, Universidad de Costa Rica]. https://hdl.handle.net/10669/73200
Gusakov, A. V. (2011). Alternatives to Trichoderma reesei in biofuel production. Trends in Biotechnology, 29(9), 419-425.
https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2011.04.004.
Huang, Q., Yan, Q., Fu, J., Lv, X., Xiong, C., Lin, J. and Liu, Z. (2016). Comparative study of different alcoholate pretreatments for enhanced enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse. Bioresource Technology, 211, 464-471. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.03.067.
Jönsson, L. J., Alriksson, B. and Nilvebrant, N.O. (2013). Bioconversion of lignocellulose: inhibitors and detoxification. Biotechnology for Biofuels, 6(1), 16. https://bit.ly/3umot6r.
Hubbell, C., & Ragauskas, A. (2010). Effect of acid-chlorite delignification on cellulose degree of polymerization. Bioresour. Technol. , 19, 101, 7410-7415. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.04.029.
Karmakar, M., & Ray, R. (2010). Extra cellular endoglucanase production by Rhizopus oryzae in solid and liquid state fermentation of agro waste. Asian J. Biotechnol , 2, 27-36. https://dx.doi.org/10.3923/ajbkr.2010.27.36.
Kuhad, R., Deswal, D., Sharma, S., Bhattacharya, A., Jain, K., & Kaur, A. (2016). Revisiting cellulase lase production and redefining current strategies based on major challenges. Renew. Sust. Energ. Rev., 55, 249–272. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.10.132.
Karuna, N., Zhang, L., Walton, J. H., Couturier, M., Oztop, M. H., Master, E. R., McCarthy, M. J. and Jeoh, T. (2014). The impact of alkali pretreatment and post-pretreatment conditioning on the surface properties of rice straw affecting cellulose accessibility to cellulases. Bioresource Technology, 167, 232-240. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2014.05.122.
Kumar, M., Singhal, A. and Thakur, I. S. (2016). Comparison of submerged and solid state pretreatment of sugarcane bagasse by Pandoraea sp. ISTKB: Enzymatic and structural analysis. Bioresource Technology, 203, 18-25. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.12.034.
Kuhad, R., Deswal, D., Sharma, S., Bhattacharya, A., Jain, K. and Kaur, A. (2016). Revisiting cellulase production and redefining current strategies based on major challenges. Renew. Sust. Energ. Rev., 55, 249-272. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.10.132.
Labuza, T. (1982) Shelf-life dating of foods. Food & nutrition press.
Leifa, F., Pandey, A. and Soccol, C. (2000). Solid state cultivation - An efficient method to use toxic agro-industrial residues. Journal of Basic Micriobiology, 40(3), 187-197. https://bit.ly/3kIBO5S.
Mandal, M. and Ghosh, U. (2018). Value Addition to Horticultural Solid Waste by Applying It in Biosynthesis of Industrially Important Enzyme: Cellulase. En Ghosh, S.K. (ed.) Utilization and Management of Bioresources: Proceedings of 6th IconSWM 2016. Singapore: Springer Singapore, 279-289.
Mandels, M. and Reese, E. T. (1957). Induction of cellulase in trichoderma viride as influenced by carbon sources and metals. Journal of Bacteriology, 73(2), 269-278. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC289787/.
Mitchell, D., Berovič, M. and Krieger, N. (2006). Solid-state fermentation bioreactor fundamentals: tals: introduction and overview. In: Mitchell, D., Berovič, M., Krieger, N. (Eds.), Solid-State State Fermentation Bioreactors: Fundamentals of Design and Operation.', Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 1-12. https://www.springer.com/gp/book/9783540312857.
Mohapatra, S., Padhy, S., Das Mohapatra, P. K. and Thatoi, H. N. (2018). Enhanced reducing sugar production by saccharification of lignocellulosic biomass, Pennisetum species through cellulase from a newly isolated Aspergillus fumigatus. Bioresource Technology, 253, 262-272. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.01.023.
Mrudula, S. and Murugammal, R. (2011). Production of cellulase by Aspergillus niger under submerged and solid state fermentation using coir waste as a substrate. Brazilian Journal of Microbiology, 42, 1119-1127. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3768773/.
Muiru, E. M. y. D. M. (2008). Identificación de aislados de Actinomicetos seleccionados y caracterización de sus metabolitos antibióticos. 8, 1021-1026.
P, Z., M, H. and J., M. (2006). Outlook for cellulase improvement: Screening and selection strategies. Biotechnology advances, 24, 452-481. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2006.03.003.
Pandey, A. (2003). Solid-state fermentation. Biochemical Engineering Journal, 13(2), 81-84. https://doi.org/10.1016/S1369-703X(02)00121-3.
Paredes, D., Álvarez, M., Silva, M. and Ordonez, S. (2010). Obtención de enzimas celulasas por fermentación sólida de hongos para ser utilizadas en el proceso de obtención de bioalcohol de residuos del cultivo de banano. Revista Tecnológica ESPOL – RTE, 23, 1: 8. https://bit.ly/2Y2iAzE.
Pessoa, D., Finkler, A., Machado, A. L., & Mitchell, D. (2016). Fluid dynamics simulation of a pilot-scale solid-state fermentation bioreactor. Chem. Eng. Trans, 49, 49–54. https://doi.org/10.3303/CET1649009.
Reales, J., Castaño, H., & Zapata, J. (2016). Evaluación de tres métodos de pretratamiento químico sobre la deslignificación de tallos de yuca. Información Tecnológica, 27(3), 11-22. https://bit.ly/39DFKyD.
Riaño, A. M., I, S. A., J.A, G. M., Hernández, M., & Barrero, C. R. (2010). Producción de bioetanol a partir de subproductos agroindustriales lignocelulósicos. TUMBAGA, 1(5), 61-91. https://bit.ly/2ZzNFet.
Sánchez Chinchilla, Á. E. (2016). Cinética de secado de la broza de café. [Tesis de Ingeniero, Universidad de Costa Rica]. https://bit.ly/3m1KTpN.
Suesca, A. (2012). Producción de enzimas celulolíticas a partir de cultivos de Trichoderma sp. con biomasa lignocelulósica. [Tesis de Maestría, Universidad Nacional de Colombia. Bogotá]. https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/10652.
Sugimoto, T., Magara, K., & &. H. (2008). Pretreatment for Ethanol Production Using Lignocellulosic Materials. Forestry and Forest Products Research Institute, 12-18.
Teather, R. M., & Wood, P. J. (1982). Use of Congo red-polysaccharide interactions in enumeration and characterization of cellulolytic bacteria from the bovine rumen. Applied and Environmental, 43(4), 777–780. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC241917/.
Yarbrough, J. M., Zhang, R., Mittal, A., Vander Wall, T., Bomble, Y. J., Decker, S. R., Himmel, M. E. and Ciesielski, P. N. (2017). Multifunctional Cellulolytic Enzymes Outperform Processive Fungal Cellulases for Coproduction of Nanocellulose and Biofuels. ACS Nano, 11(3), 3101-3109. https://doi.org/10.1021/acsnano.7b00086.
Ye, W., Zhang, W., Liu, T., Tan, G., Li, H. and Huang, Z. (2016). Improvement of Ethanol Production in Saccharomyces cerevisiae by High-Efficient Disruption of the ADH2 Gene Using a Novel Recombinant TALEN Vector', Frontiers in Microbiology, 7, 1067. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01067
Zhang P, Himmel M, & J., M. (2006). Outlook for cellulase improvement: Screening and selection strategies. Biotechnology advances, 24, 452-481. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2006.03.003.
Znidarsic, P., & Pavko, A. (2001). The morphology of filamentous fungi in submerged cultivations as a bioprocess parameter. Food Technology and Biotechnology, 39:237-252. https://bit.ly/3EVUmrl.
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