Production of polyhydroxyalkanoates by native halophilic bacteria using Solanum tuberosum L. shell starch

Abstract

ResumenEl objetivo del presente estudio fue determinar la concentración de almidón de cáscaras de Solanum tuberosum L. "papa" para la producción de polihidroxialcanoatos, PHA, por bacterias halófilas nativas, como una alternativa para disminuir los costos de producción de estos biopolímeros, posibles reemplazantes de los plásticos provenientes del petróleo. Las bacterias fueron aisladas de muestras de agua de ocho salinas y fueron enriquecidas en caldo HM1 a 30 °C, con 5, 10, 15, 20, 25 y 30 g 100 mL -1 de NaCl. A continuación, se realizaron diluciones, se tomaron alícuotas y se sembraron en agar HM1, obteniéndose 203 aislados de bacterias halófilas que fueron cultivados en caldo HM2 con 10 g.L -1 de glucosa como fuente de carbono y entre las que el 38,92% presentó gránulos de PHA teñidos por Sudan Negro B. Los 20 aislados con gránulos de PHA en el 65 -95 % de las células nuevamente fueron llevadas a fermentación, alcanzando 0,174 -0,889 g.g AbstractThe aim of this study was to determine the concentration of starch Solanum tuberosum L. "potato" peels for the production of polyhydroxyalkanoates, PHA, from native halophilic bacteria as an alternative to reduce production costs of these biopolymers, possible replacements for petrochemical plastics. The bacteria were isolated of water samples of eight saline Lambayeque region and were enriched in HM1 broth at 30 °C with 5, 10, 15, 20, 25 and 30 g 100 mL -1 NaCl. Dilutions were performed subsequently, aliquots were taken and plated on HM1 agar, 203 isolates of halophilic bacteria were obtained, they were grown in HM2 broth with 10 g.L -1 glucose as carbon source and the 38.92% of the isolates showed PHA granules stained by Sudan Black B. Twenty bacteria with PHA granules in 65 -75% over carried to fermentation, reaching between 0.174 to 0.889 g.g -1 of yield Y (p / x). Three isolates were selected with the highest values among which Halomonas sp M4C1 grew and synthesized PHA in HM2 broth with 5, 10, 15 and 20 g.L -1 of starch as carbon source, reaching 0.019; 0.016; 0.007 y 0.006 g.L -1 of PHA, with 0.177; 0.111; 0.056 and 0.066 g.L -1 of biomass after 20, 40, 24 and 16 hours respectively. The highest yield of 0.144 g.g -1 corresponded to 10 g.L -1 of starch demonstrating that this concentration is feasible PHA production by native halophilic bacteria.

Rendimiento de polihidroxialcanoatos (PHA) en microorganismos halófilos aislados de salinas

“…Muestreo.-Para aislar microorganismos halófilos productores de PHA se recolectaron de forma aleatoria, 54 muestras de suelo y agua de las lagunas salinas ubicadas en el distrito de Mórrope, región Lambayeque, ubicadas a 21 m de altitud, 06°32'24"S y 80°00'46"W. Las muestras de suelo se recolectaron (Fuentes et al 2013) con una espátula, retirando los 5 cm superficiales y colectando 250 g que fueron depositados en frascos de vidrio previamente esterilizados. Las muestras de agua se recolectaron (Guzmán et al 2017) sumergiendo los frascos de vidrio tapados e invertidos en las salinas hasta 10 cm por debajo de la superficie, luego se destaparon y se colectaron 250 mL de agua y se taparon herméticamente. Las muestras de suelo y agua se depositaron en una caja térmica (10 ± 1 °C) y se transportaron para su procesamiento al Laboratorio de Microbiología y Parasitología de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo.…”

“…Aislamiento de microorganismos halófilos.-Las poblaciones de microorganismos halófilos de suelo y agua fueron enriquecidas (Guzmán & Guz 2008), depositando 1 g o 1 mL en tubos de 15 x 150 mm conteniendo 9 mL de caldo HM 1 con glucosa (15 gL -1 ) como fuente de carbono (Guzmán et al 2017), modificado por los autores con 15, 20 y 25% de NaCl. Las muestras se incubaron a 30 °C, por tiempo suficiente, para observar crecimiento, denotado por turbidez o formación de película en la superficie del caldo.…”

“…En cada muestra de suelo y agua con microorganismos previamente enriquecidos, se tomaron alícuotas y se sembraron por duplicado en agar HM 1 con glucosa (15 gL -1 ) y con una concentración de NaCl, similar al medio de enriquecimiento (Quillaguaman et al 2008). Después de la incubación a 30 °C, en aerobiosis hasta observar el crecimiento de colonias, éstas fueron caracterizadas macroscópicamente, registrándose la textura y el color, se cultivaron por duplicado en viales con el mismo agar de procedencia, se incubaron a 30 °C, en aerobiosis, hasta observar crecimiento y se llevaron a refrigeración 4 °C (Guzmán et al 2017).…”

“…Detección y cuantificación de células con gránulos de PHA.-Los microorganismos halófilos se sembraron en 5mL de caldo HM 2 con glucosa (30 gL -1 ) como fuente de carbono (Guzmán et al 2017) y se incubaron (estufa Blue Pard Modelo DHG) a 30 °C, en agitación constante (125 rpm), por 144 horas. Posteriormente, se realizaron tinciones con Sudan Negro B (Baca et al 2010) y la presencia de gránulos negros o grisáceos en el interior de células rosadas se consideró positiva para la detección de PHA.…”

Síntesis de polihidroxialcanoatos a partir de Scenedesmus acuminatus, como alternativa a los plásticos derivados del petróleo.

“…Actualmente se consumen 1 000 000 de bolsas por minuto, de acuerdo con Valero et al (2013). Se estima una tasa de crecimiento anual de consumo de plásticos de la industria petroquímica del 9% (Arroyave et al, 2013), lo cual ocasiona la contaminación visual y muerte de animales, según González et al (2013) y Guzmán et al (2017).…”