Producción de polihidroxialcanoatos por bacterias halófilas nativas utilizando almidón de cáscaras de Solanum tuberosum L.
DOI:
https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2017.02.03Palabras clave:
Bacterias halófilas, PHA, bioplásticos, biopolímeros, almidónResumen
El objetivo del presente estudio fue determinar la concentración de almidón de cáscaras de Solanum tuberosum L. “papa” para la producción de polihidroxialcanoatos, PHA, por bacterias halófilas nativas, como una alternativa para disminuir los costos de producción de estos biopolímeros, posibles reemplazantes de los plásticos provenientes del petróleo. Las bacterias fueron aisladas de muestras de agua de ocho salinas y fueron enriquecidas en caldo HM1 a 30 °C, con 5, 10, 15, 20, 25 y 30 g 100 mL-1 de NaCl. A continuación, se realizaron diluciones, se tomaron alícuotas y se sembraron en agar HM1, obteniéndose 203 aislados de bacterias halófilas que fueron cultivados en caldo HM2 con 10 g.L-1 de glucosa como fuente de carbono y entre las que el 38,92% presentó gránulos de PHA teñidos por Sudan Negro B. Los 20 aislados con gránulos de PHA en el 65 - 95 % de las células nuevamente fueron llevadas a fermentación, alcanzando 0,174 - 0,889 g.g-1 de rendimiento Y (p/x). Se seleccionaron tres aislados con los mayores valores entre los que Halomonas sp. M4C1 desarrolló y sintetizó PHA en caldo HM2 con 5, 10, 15 y 20 g.L-1 de almidón como fuente de carbono, alcanzando 0,019; 0,016; 0,007 y 0,006 g.L-1 de PHA, con 0,177; 0,111; 0,056 y 0,066 g.L-1 de biomasa, después de 20, 40, 24 y 16 horas respectivamente. El mayor rendimiento de 0,144 g.g-1 le correspondió a 10 g.L-1 de almidón demostrándose que con esta concentración es factible la producción de PHA por las bacterias halófilas nativas.Citas
Abid, S.; Ali-Raza, Z.; Hussain, T. 2016. Production kinetics of polyhydroxyalkanoates by using Pseudomonas aeruginosa gamma ray mutant strain EBN-8 cultured on soybean oil. Biotech 6:142.
Baca, K.; Sánchez, M.; Carreño, C.; Mendoza, G. 2010. Polihidroxialcanoatos de cepas de Azospirillum spp. aisladas de raíces de Lycoperson esculentum Mill, “tomate” y Oryza sativa L. “arroz” en Lambayeque. Scientia Agropecuaria 1: 213 – 224.
Becerra, M. 2013. Producción de un polímero tipo polihidroxialcanoato (PHA) empleando residuos de la producción de biodiesel. Tesis de Maestría, Colombia, Universidad Nacional de Colombia.
Beckers, V.; Poblete, I.; Tomasch, J.; Wittmann, C. 2016. Integrated analysis of gene expression and metabolic fluxes in PHA‑producing Pseudomonas putida grown on glicerol. Microbial Cell Factories 15:73.
Bello, D.; Zinn, M.; Brandl, H.; Otero, M. 2008. Aislamiento y caracterización de Poli-B-hidroxi-butirato obtenido por vía fermentativa a partir de Bacillus megaterium. ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar XLII (1-3): 101-105.
Cardinali, J.; Pereira, R.; Guzmán, C.; Carreño, C.; Ferreira, L.; Keico, M.; Cabrera, J. 2016. Draft Genoma sequence of Halomonas sp. HG01 a polyhydroxyalcanoates acumulating strain isolated. Genome Announc 4(1): e01598-15.
Cardona, A.; Mora, A.; Marín, M. 2013. Identificación molecular de bacterias productoras de Polihidroxi-alcanoatos en subproductos de lácteos y caña de azúcar. Revista Facultad Nacional de Agronomía Medellín 66(2): 7129-7140.
Castro, L.; Flores, A.; Rodríguez, A.; Aguilar, M.; Aguilar, C.; Rodríguez, R. 2011. Aislamiento y caracterización de microorganismos halófilos de suelos salinos de cuatro Ciénegas Coahuila, México. Revista Científica de la Universidad Autónoma de Coahuila 3: 5-8.
Chen, C.; Dong, T.; Yeng, H. 2006. Enzymatic extruded starch as a carbon source for the production of poly (3 – hydroxybutyrate – co – 3 – hydroxyvalerate) by Haloferax mediterranei. Process Biochemistry 41: 2289 – 2296.
Cholula, L. 2005. Estudio de la producción de poli – β – hidroxibutirato (PHB) en Azospirillum brasilense Sp7. Tesis de Maestría, Mexico. Instituto Politécnico Nacional.
Dantas, A. 2005. Estudo produção de polihidroxibutirato por Cupriavidus necator em fermentação no estado solido. Tesis de Maestría, Brasil. Universidad Federal de Rio de Janeiro.
Diaz, S. 2007. NAD – glutamato deshidrogenasa de Haloferax mediterranei: clonaje, secuenciación y expresión. Purificación y propiedades de la enzima nativa y recombinante. Tesis de Doctorado, España, Universidad de Alicante.
Dong, C.; Chen, T.; Chang, T. 2006. Preparation and characterization of poly (hydroxyalkanoates) from the fermentation of Haloferax mediterranei. Journal of Biomaterials Science Polymer Edition 12: 1425 – 1438.
Dorán, P. 1995. Principios de Ingeniería de los Bio-procesos. España, Editorial Acribia.
Fernández, P.; Ortiz, F.; Edmundo J., 2005. Caracterización de poli – (hidroxibutirato – co – hidroxivalerato) sintetizado por una cepa silvestre de Bacillus mycoides, FCB2. Revista Centro de Estudios en Salud 1(6): 5 – 12.
Fernández, I. 2012. Estudio del metabolismo de polihidroxialcanoatos en Pseudomonas putida: impli-caciones fisiológicas y aplicaciones en el desarrollo de bioplásticos funcionlizados. Tesis de Doctorado, España, Universidad Complutense de Madrid.
Fuentes, A.; Carreño C.; Llanos C. 2013. Rendimiento de expolisacáridos emulgentes producidos por bacterias halófilas nativas en tres concentraciones de melaza de Saccharum officinarum L “caña de azúcar”. Scientia Agropecuaria 4: 111 - 120
Franco, M.; Gómez, D.; Castro, N.; Rendón, M. 2009. Polihidroxialcanoatos en actinomicetos nativos de suelos colombianos. Revista Peruana de Biología 16(1): 115 – 118.
Grados, R.; Álvarez, M.; Giménez, A.; Mattiasson, B. 2008. Degradación anaeróbica de desechos agrícolas por consorcios microbianos para la producción de polihidroxialcanoatos. Biofarbo 1: 28 – 35.
Gonzáles, Y.; Meza, J.; Gonzáles, O.; Córdova J. 2013. Síntesis y biodegradación de polihidroxialcanoatos: Plásticos de origen microbiano. Revista Interna-cional Contaminación Ambiental 29(1): 77 – 115.
Gómez, J. 2013. Producción y caracterización de polihidroxialcanoatos, sintetizadas por microorganis-mos nativos a partir de residuos grasos. Tesis de Maestría, Colombia, Universidad Nacional de Colombia.
Guzmán, M.; Guz, H. 2008. Producción de plásticos biodegradables obtenidos de bacterias halófilas aisla-das de la laguna Blanca-Potosí Biotecnológicos. Bolivia, Universidad Mayor de San Simón.
Hernández, R.; Fernández, C.; Baptista, P. 2010. Metodología de la Investigación. México, Mc Graw. Hill Interamericana Editores S.A.
Higuchi, M.; Morisaki1, K.; Toyooka, K.; Numata, K. 2016. Synthesis of High-Molecular-Weight Polyhy-droxyalkanoates by Marine Photosynthetic Purple Bacteria. Plos one 11(8): e0160981
Huang, T.; Duan, K.; Huang, S. 2006. Production of polyhydroxyalkanoates from inexpensive extruded rice bran and starch by Haloferax mediterranei, Microbiology Biotechnology 33: 701 – 706.
Insomphun, C.; Kobayashi, S.; Fujiki, T.; Numata, K. 2016. Biosynthesis of polyhydroxyalkanoates contain-ning hydroxyl group from glycolate in Escherichia coli. AMB Expres 6:29.
Khanma, S.; Srivastaba, A. 2005. Recent advances in microbial polyhydroxyalcanoates.m Process Bioche-mistry. Indian Institute Technology 40: 607-619.
Koller, M.; Hesse, P.; Bona, R.; Kutschera, C.; Atlíc, A.; Braunegg, G. 2007. Biosynthesis of high quality polyhydroxyalkanoate co – and terpolyesters for potential medical application by the archaeon Haloferax mediterranei. Macromolecular Symposia 253: 33 – 39.
Lasala, F.; Martínez, J.; Núñez, R.; Rozsa, Ch.; Carballo, M.; Solano, R. 2004. Producción de polihidro-xialcanoatos (PHA) por bacterias diazótrofas II. Estudio de la síntesis a escala de Zaranda con Mesorhizobium plurifarium (4033). Revista Biológica 2: 136 – 146.
Legat, A.; Grusber, C.; Zangger, K.; Wanner, G.; Stan, H. 2010. Identification of polyhydroxyalkanoates in Halococcus and other Haloarchaeal species. Applied Microbial and Cell Physiology 87:1119-1127.
Lemos, A.; Mina, A. 2015. Polihidroxialcanoatos (PHA) producidos por bacterias y su posible aplicación a nivel industrial. Informador Técnico 79(1): 93 – 101.
López, A. 2010. Bioprospección de bacterias marinas productoras de poli – hidroxialcanoatos en tapetes microbianos contaminados, XIII Congreso Nacional de Biotecnología y Bioingeniería, México.
López, I. 2012. Development of biorefineries using renewable raw materials for the production of biodegradable polymers. Tesis de Doctorado, España, Universidad de Córdoba.
Lumbre, L.; Potozen, J. 2001. Obtención de tiamina a partir de polvillo de arroz y maíz. Tesis de grado, Perú, Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo.
Mantilla, M. 2007. Evaluación de la acción de un bioinoculante sobre un cultivo de Cristanteno (Chrysanthemun morifolium var. yoko ono) en período de enraizamiento. Tesis de grado, Colombia, Pontificia Universidad Javeriana.
Martínez, J. 2004. Producción de polihidroxialcanoatos en bacterias diazótrofas I. Influencia de la aireación en la síntesis de poli β hidroxibutirato en Azospirillum brasilense cepa 7. Revista Biológica 1: 87 - 95.
Mora, W. 2010. Contribuciòn a la bioprospecciòn de un biopolímero proveniente de la biodiversidad colombiana y desarrollado por el Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional de Colombia: Caso PHAs en la Plasticultura. Tesis de Maestría, Colombia. Universidad Nacional de Colombia.
Pettinari, J.; De Almeida, A.; López, N. 2004. Bioplásticos: una alternativa ecológica. Revista Química Viva 3: 122 – 133.
Oliart, R.; Manresa, A.; Sánchez, M. 2016. Utilización de microorganismos de ambientes extremos y sus productos en el desarrollo biotecnológico. Biotec-nología y Ciencias Agropecuarias II(I): 79 – 90.
Quillahuaman, J.; Doan – Van, T.; Guzman, H.; Martín, J.; Everest, A. 2008. Poly(3-hydroxybutyrate) production by Halomonas boliviensis in fed-batch culture. Applied Microbiology Biotechnology 78: 227–232.
Ramírez, N.; Sandoval, A.; Serrano, J. 2004. Las bacterias halófilas y sus aplicaciones biotecnológicas. Revista de la Sociedad Venezolana de Microbiología 24: 1-21.
Razzaq, A.; Jamil, N.; Naheed, N.; Hasnain, S. 2010. Bacteria from contaminated urban and hilly areas as a source of polyhydroxyalkanoates production. African Journal of Biotechnology 9(13): 1919-1925.
Rivera, L.; Nevárez, G. 2009. Fuentes de carbono económico para la producción de bioplásticos bacte-rianos. Tecnociencia 3(2): 58 – 63.
Rivera, P.; Tito, E.; Torrico, S.; Caraballo, S.; Van, D.; Quillahuamán, J. 2015. Production of poly(3-hydro-xybutyrate) by Halomonas boliviensis in an air-lift reactor. Journal of Biological Research 22(1):8.
Sánchez, S.; Marin, M.; Mora, A.; Yepes, M. 2012. Identificación de bacterias productoras de polihidro-xialcanoatos (PHAs) en suelos contaminados con desechos de Fique. Revista Colombiana de Biotecnología XIV (2): 89-100.
Received January 13, 2017.
Accepted June 16, 2017.
Corresponding author: a_hurtado22@yahoo.es (A. Hurtado).
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