Biodegradación de taninos de curtidurías mediante cultivos de Aspergillus niger - Escárcega Cruz, Sonia (Universidad Autónoma Metropolitana, 2001)
Una de las actividades económicas importantes de nuestro país es la industria del curtido de pieles; en la ciudad de León, Guanajuato, esta actividad representa el 70% de la producción peletera del país. Para tal actividad el uso de grandes volúmenes de agua y de los extractos curtientes vegetales es indispensable. Los curtientes vegetales usados en esa industria contienen proantocianidinas (taninos condensados). Este tipo de compuestos son polifenoles de alto peso molecular que resultan tóxicos para muchos organismos, por tal motivo el tratamiento del agua se ve limitado y es necesario implantar nuevos sistemas que ayuden al tratamiento de los efluentes de las mencionadas industrias. La digestión anaerobia que sería el tratamiento indicado para reducir las elevadas descargas de materia orgánica de las curtidurías se inhibe, lo cual significa que existen compuestos que no son degradados y que además resultan tóxicos para algunas de las bacterias implicadas en este proceso. Por las razones señaladas, el presente trabajo propone implementar un sistema de pretratamiento aeróbico con la aplicación de microorganismos con mecanismos de degradación de taninos, capaz de degradar los componentes tóxicos para que las bacterias naerobias cumplan las necesidades del tratamiento del agua residual de las curtidurías. El estudio de degradación de taninos hidrolizables ha sido de gran importancia para la industria alimentaria o farmacéutica. Se ha observada que son productores de sistemas enzimáticos inducibles conocidas como tanasas (tanin-acil-hidrofasa, EC.3. l. 1.20) cuyas propiedades varían dependiendo de: el microorganismo utilizado, las condiciones del medio de cultivo y del tipo de cultivo que se trate. Sin embargo no se tienen referencias sobre los mecanismos de acción para la degradación de proantocianidinas y sus aplicaciones. En la presente tesis se trabajó con una cepa de Aspergillus que es productora de tanasas de amplio rango, es decir, degrada tanto taninos hidrolizables como condensados y esto hace posible una destoxifícación de los efluentes de la mencionada industria para completar el tratamiento del agua residual. Se caracterizaron los sólidos del extracto de acacia por ser el curtiente más utilizado actualmente por la industria del curtido de pieles, el análisis se efectuó por la fijación del extracto al polvo de cuero usado para medir el poder curtiente en las tenerías, obteniéndose dos fracciones de sólidos: los llamados taninos que son el 63% y, los llamados no-taninos que son el 37%. Dentro de los no-taninos se cuantificaron azúcares (lo%), monómeros de flavanoles, ácido gálico y cenizas. Cabe mencionar que también pueden existir otro tipo de componentes como gomas, fibras, ácidos grasos, proteínas, etc. que no fueron cuantificados por tratarse de un extracto complejo. Se logró determinar que A. niger consume azúcares y la producción de biomasa tiene principalmente una relación directa con el consumo de los azúcares presentes en la fracción de los no-taninos y que la velocidad específica de crecimiento de A. niger Aa20 crecido sobre xtracto de acacia como única fuente de carbono y energía, en medio líquido, se inhibe al incrementar la concentración inicial de sustrato. Cabe mencionar que la degradación del extracto curtiente utilizado se probó dentro de las concentraciones que se spera tengan los efluentes y aún existe actividad para la destoxificación. Al estudiar el' efecto de la concentración del extracto de acacia sobre la velocidad específica de crecimiento de A. niger Aa20, se observó un efecto inhibitorio de tipo Luong. Aspergillus niger Aa20 fue capaz de crecer en medio líquido con extracto de acacia como única fuente de carbono y energía desde 5 hasta 120 g/L con un YX/s O. 1, sin embargo, el alance de sólidos indicó que este organismo consume preferencialmente los no-taninos, aunque posiblemente modifica los taninos. Con las pruebas de actividad metanogénica en los lodos anaerobios se observa que la metanogénesis aumenta en 20%, aproximadamente. Los modelos matemáticos de crecimiento, de consumo de sustrato y de los fenómenos de transferencia y difusión en el reactor pueden ser un complemento importante para la descripción más detallada del sistema y así poder diseñar de una forma más precisa el sistema adecuado para la industria. La comparación entre los matraces agitados y el reactor de biopelícula inmovilizada sobre plástico indicó que la biopelícula degrada mejor a los componentes tóxicos del extracto de acacia, según se valuó por su efecto sobre un consorcio de bacterias metanogénicas. Este resultado es importante para el diseño de reactores de película inmovilizada de A. niger como método parcial del tratamiento del agua residual de las tenerías. Estos resultados permiten proponer el uso de biopelículas de A. niger como sistema de tratamiento parcial de la fracción de no-taninos. Lo cual implica que, por separado, se debe desarrollar un proceso industrial de separación y reuso de los taninos residuales. De esta forma se podrá atenuar considerablemente el impacto ecológico de las descargas de las tenerías. Se recomienda el estudio de la dinámica y optimización de los reactores de biopelícula de A. niger alimentados por la fracción de no-taninos de los extractos curtientes vegetales para obtener las ecuaciones de diseño de este tipo de reactores industriales. En este sentido esta tesis es un antecedente metodológico para este fin.