Producción de xilanasas y celulasas por Trichoderma harzianum en fermentación en estado sólido - López Ramírez, Nohemí (Universidad Autónoma Metropolitana, 2014)
En los últimos años, el aprovechamiento de residuos agroindustriales a través de procesos biotecnológicos ha amentado significativamente. La fermentación en estado sólido (FES) ha contribuido enormemente a este propósito. Por el bajo contenido de agua libre, la FES es ventajosa para el crecimiento de hongos filamentosos. Trichoderma sp. es un género de hongos filamentosos implicado en la descomposición de residuos agrícolas, por lo que se considera buen productor de enzimas lignocelulolíticas. El objetivo de este trabajo fue demostrar el efecto de la agitación sobre el crecimiento y producción de celulasas y xilanasas por Trichoderma harzianum en FES. Para lo anterior, se utilizó la cepa T. harzianum PBLA y aserrín de pino como soporte sólido. El crecimiento del microorganismo se determinó indirectamente por la respiración del mismo, mediante la producción en línea de CO2 con el uso de un respirómetro. Se evaluaron biorreactores tubulares verticales (BRTV) y de tanque horizontal (BRTH). En primer lugar, se evalúo la producción de CO2 y de enzimas xilanasas y celulasas a diferentes temperaturas (28, 30, 32 y 34°C) en BRTV. La máxima tasa de producción de CO2 fue de 6-7 mg CO2/g de materia seca inicial por hora (msi h) a las 23 h de cultivo, siendo independiente de la temperatura. La máxima producción de CO2 fue de 70 mg CO2/g msi a 34°C, y la mayor actividad xilanasa y celulasa (79 y 8 U/g msi, respectivamente) se obtuvo a 30°C, eligiendo ésta temperatura para los siguientes estudios. Posteriormente, se evaluó la acumulación de calor metabólico en BRTV de 4.7 cm de diámetro. Se demostró que la acumulación de calor metabólico en BRTV fue menor cuando éstos se incubaron en agua que cuando se mantuvieron en una atmósfera de aire a temperatura controlada. Se obtuvieron gradientes de temperatura de hasta 5ºC. También se evaluó el efecto de la concentración de sulfato de magnesio (0.42 y 21 g/L). Como resultado se obtuvo que la concentración del sulfato de magnesio no tuvo un efecto sobre la máxima tasa y la producción de CO2, tasa específica de producción de CO2, tiempo lag, actividad xilanasa y celulasa. La mayor actividad xilanasa fue de 15 U/g msi al final del cultivo (51 h) y no se detectó actividad celulasa. Para determinar el tiempo de cultivo de mayor actividad enzimática, se realizaron dos cinéticas con diferente tipo de inóculo (esporas y micelio), obteniendo una mayor tasa de producción de CO2 con el inóculo de micelio (8.2 mg CO2/g msi h) a las 16 h de cultivo. La máxima actividad xilanasa se obtuvo, en ambos casos, una vez que se consumió toda la glucosa del medio; sin embargo, se obtuvo una mayor actividad cuando el inóculo fueron esporas (38 U/g msi) en comparación con el inóculo con micelio (26 U/g msi). En la última etapa se evaluó el efecto de la agitación sobre la producción de CO2 y la actividad enzimática en BRTH agitados. La producción de CO2 fue mayor en BRTH agitados (96-111 mg de CO2/g msi) con respecto a la obtenida en BRTV (48- 67 mg CO2/g msi), con una máxima tasa de producción de casi el doble. Los parámetros como µCO2 y tiempo lag fueron similares en ambos sistemas. La mayor actividad xilanasa obtenida en los BRTH fue de 34 y 39 U/g msi a las 24 h de cultivo. Con este trabajo se demuestra la factibilidad técnica del proceso de producción de xilanasas por T. harzianum PBLA en biorreactores horizontales con agitación intermitente.