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Evaluación del potencial de bacterias nativas de Colombia para la transformación de pentosas y hexosas en etanol

García Acero, Ángela María (2016) Evaluación del potencial de bacterias nativas de Colombia para la transformación de pentosas y hexosas en etanol. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia-Sede Bogotá.

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Resumen

El uso de material lignocelulósico residual de diferentes procesos agroindustriales como materia prima para la producción de bioetanol, ha sido una alternativa de energía en el mundo debido a su amplia disponibilidad y bajo costo. Esto ha planteado grandes retos en los procesos de fermentación de hexosas y pentosas (productos disponibles tras la hidrólisis del material lignocelulósico). Actualmente la fermentación de hexosas por levaduras es exitosa para el proceso de producción de biocombustibles. Sin embargo, la fermentación de pentosas (xilosa y la utilización de arabinosa) es todavía un amplio campo de estudio. Las bacterias han estado involucradas en la bioconversión de azúcares C6 y C5 a etanol, y han surgido como microorganismos promisorios para el desarrollo de estos procesos biotecnológicos. En este trabajo se aislaron cincuenta y dos bacterias nativas de Colombia capaces de transformar xilosa y glucosa en etanol. Las cepas seleccionadas se identificaron mediante la amplificación y el análisis del gen 16S rARN, y los resultados mostraron que están relacionados con los miembros de los géneros tales como Airebacillus sp., Bacillus sp., Lysinibacillus sp., Enterococcus sp. y Citrobacter sp.. Las cepas aisladas se caracterizaron para el consumo de xilosa y glucosa, así como la formación de etanol. El rendimiento de etanol medido estuvo en un rango entre 0,006 a 0,174 g de etanol g-1 de azúcar después de 48 h de fermentación en un medio con xilosa (1%) como única fuente de carbono. En una mezcla de glucosa y xilosa (2% y 1% respectivamente) los resultados mostraron rendimientos de etanol en un rango entre 0,004 hasta 0,107 g de etanol g-1 de azúcar y ambos sustratos fueron consumidos. Ácidos orgánicos se obtuvieron como producto de fermentación, característica de las cepas estudiadas. Las condiciones del proceso tales como la concentración de ácido acético, la temperatura y la concentración de sustrato se evaluaron para la cepa más promisoria a través de un diseño experimental factorial. Los resultados muestran que la temperatura y la concentración de azúcares presentan efectos negativos al rendimiento de etanol. La capacidad de estos microorganismos para transformar xilosa representa un gran potencial para fermentar la fracción de hemicelulosa de residuos agroindustriales., Abstract. The use of residual lignocellulosic material from different agro-industrial processes as feedstock for the bioethanol production, has been an energy alternative in the world due to its wide availability and low cost, which has posed major challenges in the processes of microbial fermentation of hexoses and pentoses (products available after hydrolysis of lignocellulosic material). Currently, hexose fermentation by yeasts is successful for this biofuel production process. However, the utilization of pentoses (xylose and arabinose) is still a wide field of study. Bacteria have been involved in the bioconversion of C6 and C5 sugars to ethanol, and have emerged as promising microorganisms for the development of these biotechnological processes. In this work, fifty-two Colombian native bacteria able to transform pentoses into ethanol, were isolated. Selected strains were identified by amplification and analysis of the 16S rRNA gene, and results showed they are related to members of genera such as Airebacillus sp., Bacillus sp., Lysinibacillus sp., Enterococcus sp., and Citrobacter sp. The isolated strains were characterized for the xylose and glucose consumption and product formation. The measured ethanol yield was in a range between 0,006 – 0,174 g ethanol/g sugar in xylose after 48 h. In a mixture of glucose and xylose, the results showed that ethanol yield was in a range between 0,004 – 0,107 g ethanol/g sugar and both substrates were consumed. Organic acids were obtained as fermentation product, which is a feature of these strains. Process conditions such as temperature, substrate concentration and acetic acid concentration, were evaluated for the most promissory strain through a factorial experimental design. Results showed negative effects by temperature and sugars concentration in the ethanol yield. The capacity of these microorganism to transform xylose represent a great potential for fermenting the hemicellulose fraction of agroindustrial wastes.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:de Brito Brandão, Pedro Filipe
Información adicional:Magíster en Ciencias - Bioquímica. Línea de Investigación: Microbiología Ambiental y Aplicada.
Palabras clave:Bacterias etanologénicas, Bioetanol, Fermentación de pentosas, Biomasa, Residuos lignocelulósicos, Ethanologenic bacteria, Bioethanol, Pentose fermentation, Biomass, lignocellulosic waste
Temática:5 Ciencias naturales y matemáticas / Science > 51 Matemáticas / Mathematics
5 Ciencias naturales y matemáticas / Science > 54 Química y ciencias afines / Chemistry
5 Ciencias naturales y matemáticas / Science > 57 Ciencias de la vida; Biología / Life sciences; biology
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 63 Agricultura y tecnologías relacionadas / Agriculture
9 Geografía e Historia / History & geography > 98 Historia general de América del Sur / History of ancient world; of specific continents, countries, localities; of extraterrestrial worlds
Unidad administrativa:Sede Bogotá > Facultad de Ciencias > Departamento de Química
Código ID:56808
Enviado por : Angela María García Acero
Enviado el día :26 May 2017 18:44
Ultima modificación:26 May 2017 18:44
Ultima modificación:26 May 2017 18:44
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