Producción de celulasas y xilanasas por fermentación en estado sólido en biorreactores de escala semipiloto Pubblico Deposited
El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto de la agitación sobre el crecimiento y la producción de celulasas y xilanasas por Trichoderma harzianum PBLA en FES, con el uso de residuos orgánicos (aserrín de pino y lirio acuático) en un biorreactor horizontal agitado (BHA). Previo a los estudios con agitación, se realizaron estudios en biorreactores tubulares estáticos (BTE), evaluando primeramente el efecto de la temperatura de incubación (26, 28, 30, 32, 34, 36 y 38°C). Para aserrín se encontró que intervalo de temperatura óptimo para el crecimiento y producción de xilanasas fue entre 26 - 36°C. Obteniendo la máxima actividad xilanasa (100.7 ± 7.9 U/g ms) entre 30 y 34°C, y, la máxima actividad celulasa (8.09 ± 0.98 U/g ms) sin diferencias significativas en el intervalo evaluado. Para lirio acuático, no hubo diferencias significativas en la actividad xilanasa (58.6 ± 4.5 U/g ms) en las temperaturas evaluadas, y la máxima actividad celulasa (19.2 ± 3.3 U/g ms) se obtuvo entre 28 y 34°C. Posteriormente, se evaluó el diámetro del biorreactor sobre la acumulación de calor metabólico obteniendo un incremento en la temperatura (1.08°C/cm) con el aumento del diámetro del BTE, obteniendo una temperatura máxima de 34.6°C con el BTE de 4.2 cm de diámetro. Para la el crecimiento y producción de xilanasas y celulasas con lirio acuático se evaluaron diferentes factores; humedad (65, 70, 75 y 80 %) y fuente de nitrógeno (nitrato de amonio y sulfato de amonio), encontrando que las mejores condiciones para el crecimiento y producción de enzimas fueron 65 % de humedad y nitrato de amonio como fuente de nitrógeno. Para los estudios con agitación, primeramente, los estudios fueron realizados con aserrín bajo diferentes tasas (0, 0.5, 1 y 3 rpm), obteniendo que, a 0.5 y 1 rpm, se permitió el crecimiento del hongo y el aumento en la producción de xilanasas. Además, mediante el modelo de Luedeking y Piret se determinó que ambas actividades enzimáticas están asociadas a la producción de CO2. Para los estudios con diferentes frecuencias de agitación (continua e intermitente) se utilizó lirio acuático, encontrando que, una agitación continua favoreció el crecimiento del hongo, en contraste con las condiciones intermitentes. En ambos casos (aserrín y lirio) el uso de la agitación favoreció la producción de xilanasas, sin embargo, la producción de celulasas se vio afectada negativamente.
The objective of this work was to evaluate the effect of stirring on the growth and production of cellulases and xylanases by Trichoderma harzianum PBLA in FES, with the use of organic residues (pine sawdust and water hyacinth) in a stirred horizontal bioreactor (SHB). Prior to the shaking studies, studies were performed on static tubular bioreactors (STB), evaluating first the effect of the incubation temperature (26, 28, 30, 32, 34, 36 and 38°C). For sawdust it was found that the optimal temperature range for the growth and production of xylanases was between 26 - 36°C. Obtaining maximum xylanase activity (100.7 ± 7.9 U/g dm) between 30 and 34°C, and, the highest cellulase activity (8.09 ± 0.98 U/g dm) without significant differences in the evaluated interval. For water hyacinth, there were no significant differences in xylanase activity (58.6 ± 4.5 U/g dm) at the temperatures evaluated, and the maximum cellulase activity (19.2 ± 3.3 U/g dm) was obtained between 28 and 34°C. Subsequently, the diameter of the bioreactor was evaluated on the accumulation of metabolic heat obtaining an increase in temperature (1.08°C/cm) with the increase in the diameter of the STB, obtaining a maximum temperature of 34.6°C with the STB of 4.2 cm of diameter. For the growth and production of xylanases and cellulases with water hyacinth, different factors were evaluated; humidity (65, 70, 75 and 80 %) and nitrogen source (ammonium nitrate and ammonium sulfate), finding that the best conditions for the growth and production of enzymes were 65 % humidity and ammonium nitrate as a source of nitrogen . For studies with stirring, first, the studies were conducted with sawdust under different rates (0, 0.5, 1 and 3 rpm), obtaining that, at 0.5 and 1 rpm, the growth of the fungus was allowed and the increase in the production of xylanases. In addition, through the Luedeking and Piret model, it was determined that both enzymatic activities are associated with the production of CO2. For the studies with different frequencies of stirring (continuous and intermittent), water hyacinth was used, finding that a continuous stirring favored the growth of the fungus, in contrast with the intermittent conditions. In both cases (sawdust and water hyacinth) the use of stirring favored the production of xylanases, however, the production of cellulases was negatively affected.
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