Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: http://repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/8856
Título : Producción de lacasa de Pleurotus ostreatus utilizando los residuos de Agave tequilana Weber como sustrato
Autor : DRA. BARRAGÁN HUERTA, BLANCA ESTELA
M. en C. CRUZ Y VICTORIA, MARIA TERESA
I.AI. CABRERA SOTO, MARIA LUISA
Palabras clave : Pleurotus ostreatus
Weber
Agave tequilana
Fecha de publicación : 14-nov-2011
Resumen : The Agave tequilana Weber leaves and fiber were studied as substrate for laccase production by Pleurotus ostreatus, in submerged and solid-state fermentation, considering that this enzyme has potential applications in the textile and paper industry, mainly, besides the food industry, pharmaceutical, nanotechnology, bioremediation of soils, detoxification of waste water, detergent manufacturing and transformation of antibiotic and steroids. However, the use of waste generated during agave harvest for tequila production has not been investigated. The results show that the conditions for maximum laccase production with both leaves and fiber in submerged fermentation, were 120 h, with a substrate concentration of 1% (w/v), producing 276.36 and 169.25 U L-1, respectively, while in the solid state fermentation, only allowed 6.96 U L-1 at 480 h with leaves, and 45.43 U L-1 at 120 h with fiber. The addition of glucose showed no significant differences (p>0.05) on enzyme production. However, the nutrient limitation in the submerged fermentation process using a medium composed of water-leaves-fungus, favored the production of more active enzymes, so that this medium was chosen for the flask and bioreactor scale. Although working conditions were scaled proportionally, laccase production in flasks with a working volume of 200 mL, did not produce satisfactory results, while in the scaling in bioreactors, only in the first production cycle, the specific activity was similar (10.69 U mg-1) to that found in a small scale (14.68 U mg-1). From the second fermentation cycle, the specific activity decreased significantly (p ≤ 0.05). The enzyme extract obtained by precipitation of the fermentation medium with (NH4)2SO4, was partially purified, yielding two fractions by gel filtration chromatography on Sephadex G-75, with the highest laccase activity (fraction 33 and fraction 35). In both fractions, we found the presence of two isoforms of laccase called Lacag1 and Lacag2, with a molecular weight of 67.7 and 60.4 kDa, respectively. Both fractions were combined and carried out the characterization of the enzyme, which had a KM of 5.54 mM and a Vmax of 357.14 U min-1, while the optimum temperature was 40 ° C with a maximum reaction rate of 330.16 U min-1. The laccase secreted by the fungus, was unstable to the temperature, since only at 20 and 35 °C, the laccase retained more than 80% of its activity at these temperatures, after 15 min of incubation, which limits the application of this enzyme in the process of paper and textile industry, where process temperatures are above 60 °C, but can be used in the food area in the stability of some beverages such as wine. Likewise, the optimum pH for maximum rate of reaction of laccase was 4.0, a value that is within the range reported for these enzymes. Moreover, the pKa of the prototropic group involved in the enzyme action was from 3.5 to 4.5, corresponding to the -carboxyl group of aspartic acid. The energy of activation and inactivation was 2.71 and 43.30 Kcal mol-1, respectively.
Descripción : La penca y fibra de Agave tequilana Weber, fueron estudiadas como sustrato para la producción de lacasa por Pleurotus ostreatus en fermentaciones sumergida y sólida, considerando que esta enzima tiene aplicaciones potenciales en la industria textil y papelera, principalmente, además de la industria alimentaria, farmacéutica, nanotecnología, biorremediación de suelos, destoxificación de aguas residuales, manufactura de detergentes, y transformación de antibióticos y esteroides. Sin embargo, el uso de los residuos de agave generados durante su cosecha para la producción del tequila, no se ha investigado. Los resultados, mostraron que las condiciones para la máxima producción de lacasa con penca y fibra en fermentación sumergida, son 120 h, con una concentración de sustrato de 1 % (p/v), produciendo 276.36 y 169.25 U L-1, respectivamente, mientras que en fermentación sólida, únicamente se obtuvieron 6.96 U L-1 a las 480 h con penca y 45.43 U L-1, a las 120 h con fibra. La adición de glucosa no causó diferencias significativas (p>0.05), sobre la producción de la enzima. Sin embargo, la limitación de nutrientes en el proceso de fermentación sumergida, utilizando un medio de cultivo compuesto de agua-penca-hongo, favoreció la producción de enzimas más activas, por lo que este medio se seleccionó para el escalamiento en matraz y biorreactor. Aunque las condiciones de trabajo se escalaron proporcionalmente, la producción de lacasa en matraces con un volumen de trabajo de 200 mL, no generó resultados satisfactorios, en tanto que en el escalamiento en biorreactores, solamente en el primer ciclo de producción, la actividad específica fue similar (10.69 U mg-1) a la encontrada a pequeña escala (14.68 U mg-1). A partir del segundo ciclo de fermentación, la actividad específica disminuyó significativamente (p≤0.05). El extracto enzimático obtenido por precipitación con (NH4)2SO4 del medio de fermentación, se purificó parcialmente, obteniéndose dos fracciones por cromatografía de filtración en gel sobre Sephadex G-75, con la mayor actividad lacasa (fracción 33 y fracción 35). En ambas fracciones, se encontró la presencia de dos isoformas de lacasa, denominadas Lacag1 y Lacag2, con pesos moleculares de 67.7 y 60.4 kDa, respectivamente. Ambas fracciones se reunieron y se llevó a cabo la caracterización de la enzima, la cual tuvo una KM de 5.54 mM y una Vmax de 357.14 U min-1, mientras que la temperatura óptima fue a 40°C, con una velocidad de reacción máxima de 330.16 U min-1. La lacasa secretada por el hongo, no fue estable a la temperatura, pues únicamente entre 20 y 35 °C, la lacasa conservó más del 80 % de su actividad, después de 15 min de incubación, hecho que limita la aplicación de esta enzima en procesos de la industria papelera y textil, donde las temperaturas de proceso son superiores a 60 °C. Sin embargo, es posible de utilizarse en el área de alimentos, en la estabilidad de algunas bebidas como el vino. Así mismo, el pH óptimo para la máxima velocidad de reacción de la lacasa, fue de 4.0, valor que se encuentra dentro del intervalo reportado para estas enzimas. Además, se encontró que el pKa del grupo prototrópico involucrado en la acción de la enzima fue de 3.5 a 4.5, que corresponde al grupo -carboxilo del ácido aspártico. Las energías de activación y desnaturalización fueron de 2.71 y 43.30 Kcal mol-1, respectivamente.
URI : http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/8856
Aparece en las colecciones: Mediateca

Ficheros en este ítem:
Fichero Descripción Tamaño Formato  
Tesis Maria Luisa Cabrera Soto.pdfProducción de lacasa de Pleurotus ostreatus utilizando los residuos de Agave tequilana Weber como sustrato3.56 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Los ítems de DSpace están protegidos por copyright, con todos los derechos reservados, a menos que se indique lo contrario.