Decoloración del índigo carmín por medio de una estrategia basada en el cultivo sólido de Fomes sp. EUM1 - Méndez Hernández, Jazmín Edith (Universidad Autónoma Metropolitana, 2010)
En este trabajo se estudió la efectividad de una estrategia basada en el cultivo sólido de Fomes sp. EUM1 para decolorar y destoxificar un efluente simulado de la industria textil contaminado con índigo carmín. En la primera parte del estudio se realizaron cinéticas de producción de enzimas ligninolíticas por parte del hongo Fomes sp. EUM1 en 4 medios de cultivo distintos: 1) Rastrojo de maíz (RM); 2) RM con salvado de trigo (ST) (en proporción 80:20 (p/p)); 3) RM adicionado con glucosa (G) (10 g/L) y extracto de levadura (EL) (5 g/L); 4) RM adicionado con ST, G y EL (a las concentraciones antes mencionadas). La incubación se realizó a 35 ºC y la actividad enzimática (Lignina peroxidasas, LiP; Manganeso peroxidasas, MnP y Lacasas, Lac) se cuantificó durante 12 días. En ninguno de los medios de cultivo se detectó actividad LiP ni MnP. El mejor medio para la producción de lacasas fue el medio 2, en donde la producción máxima alcanzó las 3.9 UI/gss al 6º día de cultivo. Además, en el medio 2, la adición del salvado de trigo también mejoró la productividad de éstas enzimas, aumentándola de 0.59 a 0.68 UI/gss*día, en comparación con el medio 1. El medio 2 se seleccionó para los ensayos posteriores. En la siguiente parte del estudio se evaluó la decoloración del efluente simulado por medio de tres estrategias: A, “Material fermentado” (MF) (micelio del hongo, sustrato residual, enzimas etc.) obtenido al cultivar al hongo durante 6 días sobre el medio 2 (Decoloración por adsorción y catálisis enzimática); B, Mezcla de RM-ST (80:20 (p/p)) (Decoloración por adsorción del colorante sobre la mezcla); C, Extracto crudo enzimático (ECE) obtenido del cultivo del hongo en el medio 2 (Decoloración por catálisis enzimática). Los tratamientos se realizaron en agitación a 100 rpm y 40 ºC. Los mayores porcentajes de decoloración (%D) se observaron utilizando el MF, (82% en 4 h). También se detectó un aumento en la actividad lacasa medida en el efluente (de 0 a 75 UI/L de efluente a lo largo de 8 h de tratamiento), al parecer, el aumento se debió a la disolución de las lacasas que estaban en el MF. Al repetir el ensayo sin agitación y a 50 rpm, se encontró que la velocidad de agitación no afectó el desprendimiento de éstas enzimas desde el MF hacia el efluente en tratamiento; sin embargo, el %D se redujo un 24 y 56% al disminuir la agitación a 50 y 0 rpm, respectivamente. Lo anterior sugiere que el proceso de decoloración no sólo depende de la acción de las lacasas que se disuelven en el efluente, sino también a la actividad de las enzimas que permanecen unidas al MF. En el caso de las estrategias B y C, los %D fueron muy bajos (< del 6% después de 7 h de tratamiento), sugiriendo que la decoloración alcanzada por acción del MF se debió principalmente a la actividad enzimática (extracelular, asociada al micelio o inmovilizada sobre el sustrato) y no a la adsorción del colorante sobre el sustrato residual. Por otro lado, se encontró que las lacasas presentes en el ECE conservaron el 100 % de su actividad después de 10 h de tratamiento, no obstante, su concentración fue menor (18 UI/L de efluente) que en el MF, por lo que no se logró decoloración importante. Adicionalmente, se evaluó la decoloración del efluente utilizando una lacasa comercial (LC) (Deni Lite II, Novozymes), ésta enzima fue capaz de decolorar por completo el índigo carmín en 1 h de tratamiento a 40 ºC y en agitación a 100 rpm. Posteriormente, se evaluó la fitotoxicidad (sobre semillas de lechuga) del efluente simulado, de la solución salina (NaCl 0.05 M) utilizada durante su preparación, así como del efluente decolorado con el MF o con la LC. Los parámetros evaluados fueron, porcentaje de germinación y elongación de la radícula e hipocótilo. En todos los ensayos se observó una inhibición en el porcentaje de germinación. La mayor inhibición se observó en las semillas expuestas a los efluentes decolorados, siendo de 95 y 91% para el efluente tratado con el MF y con la LC, respectivamente. En cuanto al crecimiento de la radícula, se encontró que la mayor inhibición en la elongación de la radícula (IER) fue causada por el efluente tratado con la LC (IER del 92%), seguido por el efluente simulado (IER del 64%) y la solución salina (IER del 70%), mientras que la menor inhibición se observó en las plántulas expuestas al efluente tratado con el MF (IER del 50%). La longitud promedio de la radícula en las plántulas control (crecidas en presencia de agua dura reconstituida) fue de 31.5 mm. Finalmente, sólo el efluente tratado con la LC afectó el crecimiento del hipocótilo, inhibiendo su elongación en un 88%. Por otro lado, se encontró que el tratamiento con el MF provocó un aumento en la demanda química de oxígeno (DQO) del efluente (de 79.5 a 3345 mg/L). Para disminuir la DQO, el efluente decolorado con el MF se sometió a una prueba de biodegradabilidad anaerobia. Los resultados mostraron una eficiencia en la eliminación de la DQO del 74.5% en el efluente diluido 1:5 (v/v) en agua destilada, ya que sin diluir el pH del cultivo anaerobio disminuye a niveles que inhiben la actividad de las bacterias metanogénicas.