Se evaluó el rendimiento de biomasa producida por Pseudomonas sp. (cepa 28 y 62), en base a la cantidad de sustrato consumido, para las diferentes fuentes de nitrógeno en tiempos de fermentación de 24 y 48 horas, los cuales se muestran en la figura 15. 4.00 7.50 1.39 1.73 6.06 8.40 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 24h 48h g/ L Tiempo
Producción de biomasa - Cepa 28
KNO3 (NH4)2SO4 (NH2)2CO 3.97 8.96 1.38 1.76 5.41 6.86 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 24h 48h g/ L Tiempo
Producción de biomasa - Cepa 62
KNO3 (NH4)2SO4 (NH2)2CO
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Figura 15. Rendimiento de Biomasa en base de Sustrato Consumido de las cepas 28 y 62
Fuente: Elaboración propia
Como se aprecia en la figura 15, los rendimientos en las producciones de biomasa en base al sustrato son muy cercanos, tanto a las 24 y 48 horas de fermentación como para la cepa 28 y 62. Sin embargo, cuando la cepa 28 utiliza urea como fuente de nitrógeno, a un tiempo de 24 horas, logra alcanzar un rendimiento de hasta 0,11 g/g, siendo este el mejor rendimiento evaluado.
Así también, según investigación realizada por Abid (2016), mostró que el mejor coeficiente de rendimiento de crecimiento fue de 0,369 g de biomasa por gramo de aceite de soya para concentraciones de 2 y 3% de aceite. Por lo que intuye que el valor de Y X/S aumenta a medida que la concentración de aceite incrementa (Abid, Raza, & Hussain, 2016).
3.8. CARACTERIZACIÓN Y CUANTIFICACIÓN DEL PHA
La caracterización y cuantificación del polihidroxialconoato obtenido, se realizó mediante la cromatografía de gases, según la metodología descrita en el apartado 2.2.10 de la presente tesis.
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La caracterización muestra la presencia de los PHA descritos en la tabla 7, los cuales fueron identificados haciendo uso del software Chromeleon 7.2. Ver Anexo VIII.
Tabla 7 Polihidroxialcanoatos identificados Nombre Abreviatura N° de Carbonos Tiempo de Retención Poli 3 hidroxihexanoato P3HHx C6 9,06
Poli 3 hidroxioctanoato P3HO C8 11,99
Poli 3 hidroxidecanoato P3HD C10 14,70
Poli 3 hidroxidodecanoato P3HDD C12 17,16
Fuente: Elaboración propia
Para la cuantificación de PHA, se utilizó la Ec. 2, señalada en el ítem 2.2.10 de la presente tesis. Los resultados de la producción de PHA obtenidos con las diferentes cepas bacterianas y fuentes de nitrógeno utilizadas se muestran en la figura 16.
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Figura 16: (a) Gramos de PHA producido por g de ARF consumido. (b) Gramos de PHA producidos por gramos de biomasa producida. (c) Gramos de PHA
producidos por litro de fermentación realizada
Fuente: Elaboración propia
Como podemos observar en la figura 16 a., la mayor producción de PHA respecto al consumo de aceite (Y P/S), se dio para la cepa 62, a las 48 horas con nitrato de potasio como fuente de nitrógeno, está producción fue de 0.0162 g de PHA/ g de ARF.
b. c. a.
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Mientras que en la figura 16. b, podemos observar que la producción más elevada de PHA respecto a la producción de biomasa (Y P/X), se dio para la cepa 28, bajo las mismas condiciones, siendo está de 0.1908 g de PHA/ g de biomasa producidos. Además, la mayor producción de PHA en g/L, se dio a las 48 horas de fermentación para ambas cepas, siendo la cepa 62 con nitrato de potasio (KNO3) como fuente de
nitrógeno, la que demuestra la mayor producción de PHA (1,50 g/L).
Al comparar el resultado obtenido de PHA es alto, con el rendimiento obtenido por Abid (2016), el cual fue de 0,98 g/L con una fuente de nitrógeno de nitrato de sodio (NaNO3), podemos decir que se obtuvo un mejor rendimiento, posiblemente esto se
deba a que la bacteria aproveche mejor el nitrógeno en presencia del ion potasio que en presencia del ion sodio.
Por otro lado, el rendimiento de PHA podría incrementarse aumentando la cantidad de ARF (Abid et al., 2016), esto debido a que la P. aeruginosa utiliza ácidos grasos como sustrato para producir simultáneamente ramnolípidos y polihidroxialcanoatos (Abid et al., 2016; Haba et al., 2000; Vidal, Haba et al., 2001).
La P. aeruginosa, produce ramnolípidos por dos reacciones secuenciales (Burger et al., 1963), la primera reacción es catalizada por la ramnosiltransferasa 1 (Rt1) que produce monoramnolípidos y la segunda reacción es la ramnosiltransferasa 2 (Rt2) que produce di-ramnolipidos (Ochsner et al., 1994). La Rt1 puede usar ácidos grasos ACP o CoA como sustrato. De igual forma los polihidroxialcanoatos, que son compuestos de almacenamiento bacteriano que se sintetizan mediante la polimerización de b- hidroxiácidos mediante poli-hidroxialcanoato sintasas (PhaC), utilizan ácidos grasos unidos a CoA como sustrato (Soberón et al., 2005).
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CAPITULO V CONCLUSIONES
Las cepas 28 y 62 identificadas como Pseudomonas aeruginosa, demostraron tener un mayor consumo de aceite a las 48 horas de fermentación; siendo la cepa 62 la que alcanzó el mayor consumo con 94,82% cuando se empleó urea ((NH2)2CO) y 92,24%
cuando usó nitrato de potasio (KNO3) como fuente de nitrógeno.
Se determinó la mayor capacidad de degradación de aceite, de la Pseudomonas aeruginosa, cuando se usó urea y nitrato de potasio como fuentes de nitrógeno, respecto al sulfato de amonio el cual alcanzó valores entre el 15,01% y el 22,75% de degradación.
Las producciones de biomasa más elevadas fueron entre 7,50 g/L y 8,96 g/L para ambas cepas de Pseudomonas aeuruginosa, usando urea y nitrato de potasio como fuentes de nitrógeno.
Los máximos resultados de producción de PHA se obtuvieron a las 48 horas de fermentación, alcanzando valores de hasta 1,42 g/L y 1,50 g/L para la cepa 28 y 62 respectivamente, teniendo al nitrato de potasio como fuente de nitrógeno.
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CAPITULO VI RECOMENDACIONES
La relación C/N es importante para la producción de PHA, además de la forma en cómo se encuentre la molécula de nitrógeno, por lo cual se debería investigar sobre el efecto de esta relación tanto en la producción de PHA, como en el mejor aprovechamiento por la bacteria.
La Pseudomonas aeruginosa utiliza como sustrato ácidos grasos, tales como los aceites residuales de fritura, para producir simultáneamente ramnolípidos y polihidroxialcanoatos, por lo que se debe investigar la forma de aumentar la producción de PHA y disminuir la producción de ramnolípidos.
Al ser el Perú un país con una gran variedad de especies, se podría investigar la capacidad de otras bacterias autóctonas para la degradación de aceites residuales de fritura.
Se podría estudiar el efecto de utilizar diferentes residuos orgánicos con alto contenido de nitrógeno, como sustituto de las fuentes tradicionales, para mejorar el consumo de aceite y elevar la producción de PHA.
Se debe de buscar mitigar la formación de espuma durante el proceso fermentativo, ya que podría ocasionar un problema al momento de realizar el escalamiento.
Se debe realizar estudios de investigación para la aplicación del producto obtenido, como alternativa ecoamigable en la industria.
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CAPITULO VII
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CAPITULO IX ANEXOS ANEXO I
MEDIOS DE CULTIVOS UTILIZADOS
1. Caldo Aaronson
REACTIVO FORMULA
QUÍMICA CANTIDAD (g/L)
Sulfato de amonio (NH4)2SO4 0,4
Fosfato de potasio dibásico K2HPO4 0,1