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Obtención del copolímero (3-Hidroxibutirato-co-3- Hidroxivalerato) a partir de Bagazo de Caña de Azúcar producida por Ralstonia eutropha.

1. Introducción: Los bioplásticos son biopolímeros naturales que son sintetizados y catabolizados por varios microorganismos (1). Estos compuestos tienen las mismas propiedades físicas y químicas que los plásticos derivados del petróleo, con la ventaja de que no son tóxicos, son biocompatibles, se obtienen de fuentes renovables renovables y pueden ser ser degradados por agentes biológicos sin liberar residuos tóxicos para el medio ambiente (2). Hay muchos plásticos biodegradables en desarrollo entre los cuales tenemos los polilácticos, los poliésteres alifáticos, los polisacáridos, los polihidroxialcanoatos (PHA) y copolímeros o uniones uniones de estos (3). Los bioplásticos mas ampliamente producidos por medios microbiológicos son los polihidroxialcanoatos y sus derivados (1). El copolímero entre el polihidroxibutirato (PHB) y el polihidroxivalerato (PHV) tiene las características de ser muy flexible y muy fácil de procesar por lo cual es una alternativa viable y de bajo costo en la obtención de bioplásticos (4). El bagazo de caña es el mayor subproducto de la industria azucarera la cual es muy acentuada en nuestra región, por lo tanto es una materia de alto interés para la obtención de diversos compuestos orgánicos. El bagazo de caña tiene un contenido aproximado de 50% celulosa y un 25 % de lignina y también de hemicelulosa. Químicamente contiene cerca de 50 % de α celulosa, 30% pentosas y 2.4 % de cenizas. Debido a este bajo contenido de cenizas, el bagazo presenta numerosas ventajas para ser usado en procesos de bioconversión mediante cultivos microbiológicos. Numerosos estudios han demostrado que el bagazo de caña puede ser llevado a hidrólisis y liberar compuestos que son usados en la biosíntesis de polihidroxialcanoatos por medio de bacterias, con porcentajes de obtención obtención de un 57 % en en base húmeda bajo las proporciones adecuadas adecuadas de C/N (5). Siendo esta una opción renovable y amigable con el medio ambiente para el aprovechamiento de este subproducto. Las fermentaciones bacterianas tienen tienen la propiedad de no generar impacto impacto sobre el medio ambiente ya que los subproductos generados en el proceso suelen ser agua y CO2. El tipo de fermentación que se ha de escoger dependerá del tipo de microorganismo usado, la duración del proceso fermentativo, velocidad de crecimiento así como la concentración de la fuente de carbono usada en el proceso (6). Teniendo este proceso un bajo impacto ambiental en comparación con obtención tradicional de plásticos derivados del petróleo.

Se han identificado más de 300 bacteria s capaces de sintetizar PHA’s (7 ), y las rutas metabólicas para la mayoría de estas bacterias están ampliamente estudiadas (1), además se han identificado numerosos genes que involucran la codificación de las enzimas encargadas de sintetizar los PHA, los cuales se han usado para clonar y mejorar otros bacterias con las cuales se obtengan mayores rendimientos. (2)

Siendo uno de los microorganismos más

estudiado en la producción de biopolimeros es la R. eutropha  , que por su habilidad de acumular grandes cantidades de PHA’s del tipo poli-β-hidroxibutirato (PHB), en porcentajes

cercanos al 80 % del peso seco de la bacteria, en medios simples de fuentes de carbono económicas como pueden ser glucosa, fructuosa (8) y azúcares fermentables obtenidos de la hidrólisis acida del bagazo de caña de azúcar. La obtención del copolímero P (3HB-co-3HV) usando esta bacteria es posible manejando la adecuada relación de nutrientes en el sustrato (limitando la cantidad de fosfato alimentado), y manejando la adecuada relación entre glucosa y ácido propiónico alimentado durante la fase de acumulación del polímero; obteniéndose relación de 80 % w/w por masa de células secas y una relación de 30 % de PHV en el copolimero, siendo este porcentaje modificable variando las relaciones entre ácido propiónico y glucosa alimentada. (3) El objetivo de este trabajo es establecer las condiciones para la acumulación y recuperación del copolímero P (3HB-co-3HV) por Ralstonia eutropha, sobre bagazo de caña de azúcar hidrolizado proveniente de la Empresa Agroindustrial Laredo S.A.A. usado como fuente de carbono.

Referencias:

(1) Suriyamongkol P, Weselake R, Narine S, Moloney M, Shah S. Biotechnological approaches for the production of polyhydroxyalkanoates in microorganisms and plants- A review. Biotechnology Advances 25; 2007: 148-175. (2) Reddy CSK, Ghai R, Kalia RVC. Polyhydroxyalkanoates: an overview. Bioresource Technology 2003; 87: 137-146. (3) Purwadi R. Fermentation production of poly (3-hydroxyalkanoats). School of Engineering- University College of Borås-Sweden. (4) Tan IKP. Polyhydroxyalkanoates. In: editorˆeditors. Kirk -Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons, Inc, 2007. (5) Parameswaran B. Chapter 12: Sugarcane Baggase. In: editorˆeditors. Biotechnology for Agro-industrial Residues Utilization. ©Springer Science+Bussiness Media B.V. 2009 p. 239-252. (6) Chen G. and Page WJ. The effect of substrate on the molecular weight of poly-betahydroxybutyrate produced by  Azotobacter vinelandii   UWD. Biotechnology. Letters 16 (1994) 155-160. (7) Salehizadeh H, van Loosdrecht M C M. Production of polyhydroxyalkanoates by mixed culture: recent trends and biotechnological importance. Biotechnology Adv, 2004, 22: 261—279. (8) Kim, B., Lee, S., Chang, H., Chang, Y., y Seong Ihl, W. Production of poly(3hydroxybutyric acid) by fed-batch culture

of  Alcaligenes eutrophus with glucose

concentration control. Biotechnology and Bioengineering 1994, 43(9); 892-898.