Despolimerización de lignina residual de paja de trigo por hongos mitospóricos ligninolíticos para la producción de biogás

M.C. Eduardo Baltierra Trejo

I I A F IIQB

U n i v e r s i d a d M i c h o a c a n ad e S a n N i c o l á s d e H i d a l g o

Programa Institucional de Doctorado en Ciencias Biológicas

Proyecto de Tesis Doctoral:

Despolimerización de lignina residual de paja de trigo por hongos mitospóricos ligninolíticos para la

producción de biogás

Dra. Liliana Márquez Benavides Dr. Juan Manuel Sánchez YáñezDirectora Codirector

Morelia, Mich., 12 agosto de 2016

Problemática

CultivoProducción

(106 Ton/año)

Residuo(106

Ton/año)

Maíz 875 1,680 Trigo 675 877

Arroz 718 862 Caña de azucar 1,774 532 Soya 253 278

Cebada 132 185 Sorgo 58 64 Avena 21 29 Total 4,507 4,509

Producción residuos agrícolas (2012)

Problemática

CultivoProducción

(106 Ton/año)

Residuo(106

Ton/año)Maíz 22.1 42.4

Caña de azucar 50.9 15.3

Sorgo 7.0 7.7 Trigo 2.3 2.9

Cebada 1.0 1.4 Soya 0.2 0.3 Arroz 0.2 0.2 Avena 0.1 0.1 Total 84 70

Producción residuos agrícolas (2012)

Alternativas Vacas de engorde: 55% TND8% proteína, Lactantes: 60% TND 11% proteína, Limitación en dieta:

<25% Relación C/N:130-150:1

Proteína

(%)

Calcio(%)

Fósforo(%)

Total de nutriente

s digeribles (TND)

(%)Paja arroz 3.6 0.22 0.08 41Paja trigo 3.4 0.18 0.11 43Paja lino 5.4 0.26 0.08 43Paja soya 5.2 0.19 0.09 43Paja cebada 4.9 0.13 0.08 44Paja garbanzo

6.5 -- -- 45

Paja chícharo

6.4 0.60 0.19 45

Paja lenteja 8.5 0.65 0.20 45Paja avena 4.5 0.26 0.10 48Paja alfalfa 14 1.30 0.19 61Soya grano 49.9 0.40 0.71 84Mazorca maíz

9.0 0.03 0.31 88

Lignina

CultivoLignina

(%)Celulosa

(%)

Hemicelulosa

(%)Álamo 27.7 48.9 17.3

Eucalipto 26.91 48.07 16.76Pino 25.9 41.7 23.1

Bagazo caña 23.09 39.01 27.08Mazorca maíz 18.7 38.5 32.8Rastrojo maíz 18.59 37.69 22.6Pasto varilla 17.56 30.97 25.55Paja trigo 16.85 35.8 26.8Paja sorgo 16.09 44.6 25.3Paja arroz 15.38 35.62 11.96Paja frijol 9.35 30.64 23.14

Carroll y Somerville, 2009

Lignina

Xu et al., 2006

Lignina

Biohidrogeno

Paja de trigo

Proyecto SENER, 2013

150001 SENER-

CONACYT

Biohidrogeno

Bioetanol

AromáticosÁcidos grasosBiogás

Fitohormonas

Lignina de trigo

Físico-químicos

Ácido (H2SO4)

Alcalino (NaOH)

Agentes oxidantes (H2O2, O3)

Hidrotérmicos

Biológicos

Basidiomicetos

Hongos mitospóricos ligninolíticos

(a) (b)(a) (b)

Despolimerización

Talebnia et al., 2010

LacasaO2

H2O

LiP

Oxidasas

Radicaleslibres

H2O2

Dashtban et al., 2010

MnP

Mn3+

Mn2+

Mediador quelado(oxalato)

Despolimerización

Hemeperoxidasa

Enzimas: Lacasa, lignina peroxidasa (LiP) y Manganeso peroxidasa (MnP)

Rutas de oxidación

Catecol GentisatoÁcido protocatecuico

Catecol

Ác.protocatecuicoÁc.cis-cis-3-

carboxil-mucónico

Oxigenasa

3-carboxil-muconolactona

CiclasaHidrolasa

Ac.succínico

Ac.acéticoAcetil CoATransferasa

3-cetoadipilCoA

Hidrolasa

AcetilCoA

SuccinilCoA

Ruptura de aromáticosÁc.cis,cis-mucónico

Oxigenasa

Muconolactona

Cicloisomerasa

Ac.3-cetoadípicoenol-lactona

IsomerasaDeslactonasaÁc. 3-cetoadipico

Aprovechamiento de paja de trigo para obtener biogás Kaparaju et al. (2009) pretratamiento hidrotérmico. Chandra et al. (2012) alcalino y térmico.No se identificaron aromáticos y ácidos grasos intermediarios. No se discriminaron celulosas.

Producción de biogás a partir de aromáticos Clarke y Fina (1952) con catecol y protocatecuico. Barakat et al. (2012) con vainillina y siringilaldehído.No se identificaron ácidos grasos intermediarios

Síntesis de ácidos grasos a partir de lignina o de paja Nigam (2001), biosíntesis de ácidos grasos a partir de un residuos agrícola.A partir de las hemicelulosas Martins et al. (2015) con Aspergillus nidulans , ácido acético y succínico de

aromáticos.No se especifican cantidades en los reportes

No existen reportes del aprovechamiento biotecnológico de la lignina de un residuo agrícola para obtener ácidos grasos y producir biogás.

Antecedentes

4 paradigmas No es posible aprovechar la lignina como

fuente alternativa de energía biotecnológica. Los basidiomicetos son los organismos con

mayor potencial para la degradación de la lignina.

Es necesario suplementar carbohidratos (glucosa) para inducir la actividad enzimática de los hongos degradadores de lignina.

Todos los aromáticos se degradan en ácido acético por la vía del ácido 3-cetoadípico.

Antecendes

Justificación

Una alternativa para resolver a la problemática ambiental

15 % Utilizado, 85% incinerado233 kg CO2/ha Transformación de un residuo recalcitrante en

una fuente alternativa de energía296 kg Biogás/Ton paja = 1.17 Barriles petróleo1 Ton de lignina = 60900 L CH4 Obtención de productos con potencial

biotecnológico.Aromáticos, ácidos grasos de cadena corta

Conrado et al., 2010

Es posible aprovechar la lignina residual de la paja de trigo (LIREPATO) en la generación de compuestos de valor industrial como aromáticos o ácidos grasos de cadena corta y dirigir su biodegradación hasta CH4 como fuente alternativa de energía.

Hipótesis

Objetivo general Establecer un modelo biotecnológico para

el aprovechamiento de la LIREPATO en la generación de compuestos de valor y dirigir su biodegradación hasta CH4 como fuente alternativa de energía.

Objetivos

Objetivos particulares Identificar cepas de ascomicetos con elevada

capacidad de despolimerización de LIREPATO. Analizar la producción de aromáticos a partir de

la despolimerización de distintas concentraciones de LIREPATO.

Caracterizar la producción de ácidos grasos de cadena corta derivados de la biodegradación de aromáticos de la LIREPATO.

Establecer si la producción de ácidos grasos de cadena corta por la despolimerización de lignina por ascomicetos tiene potencial para la generación de CH4 en un biodigestor anaerobio.

Objetivos

Despolimerización de lignina Hongos mitospóricos ligninolíticos

Metanogénesis Archeobacterias

Energía de lignina

Lignina Aromáticos Cetoadipico Acidos grasos CH4

Dige

stión

an

aero

bia

Oxi

daci

ónDe

spol

imer

izaci

ónPr

epar

ació

n

Met

odol

ogía

Paja de trigo LigninaPretrata-

miento

Aromáticos

Despoli-merizaciónAscomicetos

CetoadipatoÁcidos grasos

MetanoArqueobacterias

Metano-genesisis

Análisis de conversión

Identificación y cinética

Actividad enzimática

Identificación

Caracterización

Preparación de la ligninaTratamiento ácido-térmicoTamizar 0.0841 mmÁcido acético 10%121º C por 60 mNeutralizar NaOH 1MLavados con agua

Reactivos Formula g L-1

Macroelementos Cloruro de sodio NaCl 0.9Fosfato monobásico de potasio KH2PO4 2.6Fosfato dibásico de potasio K2HPO4 0.16Sulfato de magnesio MgSO4 1.5Fuente nitrógeno Peptona de caseína 5.0Factor de crecimiento Extracto de levadura 1.3Microelementos Ácido bórico H3BO3 2.8Sulfato de zinc heptahidratado ZnSO4-7H2O 0.22Sulfato de manganeso hidratado MnCl2-7H2O 1.8Permanganato de potasio KMnO4 0.09Sulfato de cobre CuSO4 0.05

Indicador de pH Azul de bromotimol 10 ppm 0.01

Emulsificante Sol. detergente (comercial) 10% ml/l 2.5

Fuente de carbonoLignina residual de paja de trigo purificada g L-1

10-50

Gelificante (solo medio sólido) Agar g L-1 18

Medio de cultivo

Despolimerización

Condiciones-28 días-25° C-100 rpm-pH 5.5

Tapón para muestreo

Tubo de vidrio para muestreo

Medio de cultivo

Tubo de oxigenaciónTapón de algodón

AromáticosHidroxibenzoicoFerulicoVainillinicoSiringicoVainillinaGuayacol

Ácidos grasoAcéticoPropiónicoButíricoCaproicoValérico

Digestión anaerobia

Theodorou et al. (1994)

REACTIVO g L-1

Solución Amortiguadora pH 4 208.1

Agua destilada 1000NaHCO3 35

(NH4)HCO3 4Solución de Macromineral 208.1

Agua destilada 1000Na2HPO4 5.7KH2PO4 6.2

Mg SO4 x 7 H2O 0.6Solución Micromineral 0.104

Agua destilada 100CaCl2 2H2O 13.2MnCl2 4H2O 10CoCl2 6 H2O 1.0FeCl2 6 H2O 0.8

Solución Resazurina 1Agua destilada 100

Resarzurina polvo 100Solución Reductora 62.4

Agua destilada 950Cisteina HCL 6.25

NaOH .1N 40Na2S x 9 H2O 6.25

Condiciones-72 horas-30° C-1 g de despolimerizado-10 mL de metanogenos

Lacasa Lignina peroxidasa Manganeso peroxidasa

ABTSAcido 2,2’-acino-bis-(3-etilbenzotiazolin-6-sulfónico

Alcohol veratrílico MnSO4 tartrato Mn+3

ɛ420=36000 M-1 cm-1 ɛ310=9300 M-1 cm-1 ɛ240=6500 M-1 cm-1

Buffer acetato de sodio tartrato de sodio Malonato de sodio

U = (𝛥𝐴 ) (𝑉 𝑡 ) (106)(𝑡)(𝜀)(𝑏)(𝑉𝑚)

Análisis de la actividad enzimática

Caracterización de la LIREPATO

Paja de trigo Fracción rica en lignina0

20

40

60

80

100

LigninaHolocelulosaCenizas

% e

n pe

so

Caracterización del contenido de lignina y holocelulosas en paja de trigo sometida a tratamiento ácido-térmico. Los controles fueron grado reactivo comercial. Las pruebas se hicieron por triplicado.

AT3 AT4 AT11 AT12 AA1 AA2 AA3 AA4 MAA C05

101520253035404550

Des

polim

eriz

ació

n (%

)

Despolimerización de 10 g L-1 de LIREPATO por ascomicetos en 35 días de cultivo. Las letras indican diferencia significativa (α=0.05, Tukey). Las pruebas se hicieron por triplicado.

a

aa

b

bb

c

Identificación de ascomicetos con potencial en la degradación de lignina

b

b

b

AT1 AT2 AT3 AT4 AA1 AA2 AA3 AA4 AT2-AT4 CONTROL

Peni

cilli

um c

hrys

ogen

um

Aspe

rgill

us fu

mig

atus

Aspe

rgill

us t

ubig

ensi

s

P. c

hrys

ogen

um


0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40

20

40

60

80

100

120

Tiempo (semanas)

Act

ivid

ad e

nzim

átic

a (I

U)

P. chrysogenum AT3 P. chrysogenum AT4A. fumigatus AT11 A. tubigensis AT12Control

P. chrysogenum AT2 A. fumigatusControl

P. chrysogenum AT3 A. tubigensis

Actividad lacasa en ascomicetos terrestres en 35 días con 10 g L-1 de LIREPATO. Las pruebas se hicieron por triplicado.

Actividad lignino y manganeso peroxidasa en ascomicetos terrestres en 35 días con 10 g L-1 de LIREPATO. Las pruebas se hicieron por triplicado.


0 1 2 3 40

5

10

15

20

25 Lignino peroxidasa

Tiempo (semanas)Activ

idad

enz

imát

ica (U

L-1

)

0 1 2 3 40

2

4

6

8

10

12

14 Manganeso peroxidasa

Tiempo (semanas)Activ

idad

eni

mát

ica (U

L-1

)P. chrysogenum AT3 P. chrysogenum AT4A. fumigatus AT11 A. tubigensis AT12Control



Basidiomiceto

(género especie)

Actividad máxima (U/L)/

Tiempo(días)

Fuente de lignina(g/L)

Fuente C adicional

(g/l)Fuente N

(g/l)Factor

crecimiento (g/l)

Cobre (Cu) (g/l)

Despolimerización

(%)Referencia

Phellinus robustus

3.3 U g-1

7 dias 2

paja de trigoGlucosa (40)

Almidón(26.3)

(NH4)2SO4 (9) NE NE 36% en 21

diasSalvachúa

et al. (2011)

cepa Euc-T1 100 U L-1

46 dias15

paja de trigoGlucosa (0.05) NE NE NE 80%, 46

díasDias et al.

(2010)

Trametes versicolor

140 U Ll-130 dias

5paja de trigo NE NE NE NE ND Rodrigues et

al. (2007)

Ganoderma applanatum

350 U Ll-1 7 dias

15paja de trigo

Glucosa (0.05) NE NE NE ND Dinis et al.

(2009)

Phlebia fascicularia

8500 U L-1

12 dias8

paja de trigoGlucosa

(10)Peptona

(5)Extracto de levadura

(5)NE ND Arora et al.

(2002)

Penicillium chrysogenu

m111 U L-1

7 días

10lignina

residual de paja de trigo

0 Peptona (5)

Extracto de levadura

(5)CuSO40.05 34.8% en 28

díasEsta

investigación

Comparativo de reportes de la obtención de medición de la actividad lacasa de hongos degradadores de lignina.

Espectros IR en un rango de longitud de onda entre 600 y 4000 cm-1 de grupos funcionales en la degradación de LIREPATO 10 g/L, tras 28 días de despolimerización por Aspergillus fumigatus.

Despolimerización de la lignina

Caracterización del material rico en lignina

Paja de trigo LIREPATO0

20

40

60

80

100


% e

n pe

so

Caracterización del contenido de lignina y holocelulosas en paja de trigo sometida a tratamiento ácido-térmico. Los controles fueron grado reactivo comercial. Las pruebas se hicieron por triplicado.

Degradación del material rico en lignina

Degradación de la lignina y holocelulosas de LIREPATO por Aspergillus fumigatus en cuatro semanas de cultivo (S). Los controles fueron grado reactivo comercial. Las pruebas se hicieron por triplicado.

LIREP

ATO

Despoli

merizad

o S1

Despoli

merizad

o S2

Despoli

merizad

o S3

Despoli

merizad

o S4

0

20

40

60

80

100


Peso

rel

ativ

o (%

)

Análisis de aromáticos

0 1 2 3 40

5

10

15

20

25Ácido ferúlico

Tiempo (semanas)

Conc

entr

ació

n (m

g m

L-1)

0 1 2 3 40

2

4

6

8

10

12Ácido siríngico

Tiempo (semanas)Co

ncen

trac

ión

(mg

mL-

1)

Cinética de la síntesis de aromáticos en 28 días por ascomicetos en la despolimerización de 10 g L-1 de LIREPATO. Las pruebas se hicieron por triplicado.





0 1 2 3 40

1

2

3

4Ácido vainillínico

Tiempo (semanas)Co

ncen

trac

ión

(mg

mL-

1)

0 1 2 3 40

1

2

3

4Vainillina

Tiempo (semanas)

Conc

entr

ació

n (m

g m

L-1)






0 1 2 3 40

1

2

3

4Ácido hidroxibenzoico

Tiempo (semanas)

Conc

entr

ació

n (m

g m

L-1)

0 1 2 3 40

1

2

3

4

5Guayacol

Tiempo (semanas)Co

ncen

trac

ión

(mg

mL-

1)





Producción total acumulada de aromáticos en 28 días por ascomicetos en la despolimerización de 10 g L-1 de LIREPATO. Las pruebas se hicieron por triplicado.

G V H AV S F0

3

6

9

12

15

18Penicillium AT3Penicillium AT4Aspergillus AT11Aspergillus AT12

Conc

entr

ació

n (m

g/m

L)Análisis de aromáticos

G - Guayacol V - Vainillina H - Ac. hidroxibenzoico AV - Ac. vainillínico S - Ac. iringico F - Ac. ferúlico

Comparativo de reportes de la obtención de compuestos aromáticos a partir de residuos agrícolas. Hongo Sustrato Aromáticos Tiemp

oFuente

P. chrysogenum

Lignina de paja de trigo

ácido vainillínico 1.5 mg mL-1

guayacaol 2.76 mg mL-1

ácido siríngico 5.7 mg mL-1

ácido ferúlico 8.4 mg mL-1

7 días

Esta investigación

Lentinus crinitus

Plátano (Musa paradisiaca L.)

ácido ferúlico 0.6 mg mL-1

vainlillina 0.04 mg mL-1

ácido vainillínico 0,6 mg mL-1

eugenol 254 mg mL-1

16 días

Granda et al. (2005)

Pycnoporus cinnabarinus

Ácido ferúlico extraído de rastrojo de maíz

vainillina 0.767 mg mL-1 8 días

Lesage-Meessen et al. (2002)

Pycnoporus cinnabarinus

ácido ferúlico vainillina 0.064 mg mL-1 7 días

Lomascolo et al. (1999)

Síntesis química

Lignina de paja de trigo

ácido ferúlico 2 mg g-1

ácido coumárico 1.5 mg g-1

vainillina 0.30 mg g-1

ácido vainillínico 0.25 mg g-

1

---- Tapin et al. (2006)

Análisis de ácidos grasos

Despolimerización de distintas concentraciones de LIREPATO por ascomicetos en 35 días de cultivo. Las letras indican diferencia significativa (α=0.05, Tukey). Las pruebas se hicieron por triplicado.

aa abab

ab

ab b b

c c c c

A. fu

mig

atus

AA4

P. c

hrys

ogen

um A

T4

Cont

rol

A. fu

mig

atus

AA4

P. c

hrys

ogen

um A

T4

Cont

rol

A. fu

mig

atus

AA4

P. c

hrys

ogen

um A

T4

Cont

rol

A. fu

mig

atus

AA4

P. c

hrys

ogen

um A

T4

Cont

rol

20 30 40 50

05

10152025303540

Concentración lignina (g L-1)

% d

espo

limer

izac

ión

A. fu

mig

atus

A. fu

mig

atus

A. fu

mig

atus

A. fu

mig

atus P.

ch

ryso

genu

mP.

chry

soge

numP.

ch

ryso

genu

m

Cont

rol

Cont

rol

Cont

rol

Cont

rol

Cinética de producción de aromáticos por Aspergillus fumigatus en la despolimerización de distintas concentraciones de LIREPATO. Los análisis se hicieron por triplicado.

GuayacolVainillinaHidrox-ibenzoicoVainillínicoSiringicoFerulico

0 1 2 3 40

1000200030004000500060007000

20 g L-1 de fracción rica en lignina

Tiempo (semanas)

Aro

mát

icos

(m

g L-

1)

0 1 2 3 40

1000200030004000500060007000


Tiempo (semanas)

Aro

mát

icos

(m

g L-

1)

0 1 2 3 40

1000200030004000500060007000


Tiempo (semanas)

Aro

mát

icos

(m

g L-

1)

0 1 2 3 40

1000200030004000500060007000


Tiempo (semanas)

Aro

mát

icos

(m

g L-

1)

Cinética de producción de aromáticos por Penicillium chrysogenum en la despolimerización de distintas concentraciones de LIREPATO en 10 días. Los análisis se hicieron por triplicado.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

500100015002000250030003500400045005000

Penicillium chrysogenum AT4 en lignina paja de trigo 10 g/L

GuayacolVainillinaHidroxibenzoicoVainillínicoSiringicoFerulico

Tiempo (dias)

Conc

entr

ació

n (m

g/L)

Cinética de producción de ácidos grasos de cadena corta por Aspergillus fumigatus en la despolimerización de distintas concentraciones de LIREPATO. Los análisis se hicieron por triplicado.

AcéticoPropiónicoIsobutíricoButíricoIso-valéricoValéricoCaproico

0 1 2 3 40

50010001500200025003000


Tiempo (semanas)

Conc

entr

ació

n (m

g/L)

0 1 2 3 40

50010001500200025003000


Tiempo (semanas)

Conc

entr

ació

n (m

g/L)

0 1 2 3 40

50010001500200025003000


Tiempo (semanas)

Conc

entr

ació

n (m

g/L)

0 1 2 3 40

50010001500200025003000


Tiempo (semanas)

Conc

entr

ació

n (m

g/L)

Análisis de ácidos grasosMaterial Tipo de proceso Ácidos grasos de

cadena cortaConcentración

(mg L-1)Referencia

Hongo mitospórico ligninolítico y levadurasLignina residual de

paja de trigo(20 g L-1)

Biosíntesis con Aspergillus fumigatus

acéticopropiónicoisobutírico

butíricoisovalérico

valéricocaproico

5788288528452970278628231079

Este trabajo

Hemicelulosas de paja de trigo

Pichia stipitis acético 2700 Nigam (2001)

BacteriasLignina purificada Biosíntesis con

Escherichia coliadípico N.E. Sauer et al. (2014)

Lignina purificada Bacillus limnephilus

acético N.E. Yang et al. (2014)

BasidiomicetosLignina purificada Biosíntesis con

Nematoloma frowardii

acético, fórmico, glioxílico, oxálico

y malónico.

N.E. Hofrichter et al. (1998)

Tratamientos fisicoquímicosPaja de trigo

(hemicelulosas y celulosas)

Tratamiento hidrotérmico

reactor 3 etapas (180ºC, 200 kg

agua/h)

acético 3900.9 Thomsen et al. (2008)

Mixtos Paja de trigo Pretratamiento

por explosión de vapor y digestión

anaerobia

butíricovaléricocaproico

3221112107

Ahring et al., (2015)

Comparativo de reportes de la obtención de ácidos grasos a partir de residuos agrícolas.

Modelo de las fases de la despolimerización del LIREPATO en aromáticos y ácidos grasos de cadena corta por Aspergillus fumigatus.

Fracción rica en lignina de paja de trigoAromáticos (siríngico - ferúlico)Celulosa y hemicelulosasProducción de ácidos grasos (acético)

Tiempo

Conc

entra

ción

I. Inicial II. Transición III. Despolimerización IV. Final

Conversión de la lignina en aromáticos y ácidos grasos

Conversión de aromáticos en ácidos grasos de cadena corta a partir de LIREPATO

CH3-(CH2)2-COOH

CH3-CH2-COOH

CH3-(CH2)4-COOH

Cinética de producción de biogás en pruebas de actividad metanogénica en 72 horas a partir de los productos de despolimerización. Los análisis se hicieron por triplicado.

0 10 20 30 40 50 60 700

100

200

300

400

500

600

700

Control (-) LIREPATOControl (+) Paja de trigoDespolimerizado (remanente) Despolimerizado (sobrenadante)

Tiempo (horas)

Biog

ás (c

m3

kg-1

mat

eria

seca

)

a

bb

cdd

Producción acumulada de biogás y metano en pruebas de actividad metanogénica en 72 horas a partir de los productos de despolimerización. Los análisis se hicieron por triplicado.

0 10 20 30 40 50 60 700

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Control (-)LIREPATOControl (+)Paja de trigoDespolimerizado (re-manente)Despolimerizado (so-brenadante)

Tiempo (horas)

Biog

ás (c

m3

kg-1

mat

eria

sec

a)a

ab

cc

d

e

Producción acumulada de biogás y metano en pruebas de actividad metanogénica en 72 horas a partir de los productos de despolimerización. Los análisis se hicieron por triplicado.

0 10 20 30 40 50 60 700

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Control (-)LIREPATOControl (+)Paja de trigoDespolimerizado (re-manente)Despolimerizado (so-brenadante)

Tiempo (horas)

CH4

(cm

3 kg

-1 m

ater

ia s

eca)

a

bbb

c

d

Aspergillus spp y Penicillium spp tienen capacidad de despolimerizar la lignina similar o a la de los basidiomicetos, en medio de cultivo sin una fuente adicional de carbono adicional y con un tiempo menor de inducción de la actividad lacasa.

Aspergillus spp y Penicillium spp son una opción en el aprovechamiento de la LIREPATO para la biosíntesis de aromáticos y ácidos grasos de cadena corta de valor industrial.

Resumen de resultados

Se obtuvo una variedad de ácidos grasos, cuya producción fue dependiente de la liberación de aromáticos en el medio de cultivo, mientras que la capacidad despolimerización de los aromáticos tuvo como factor limitante la concentración inicial de la LIREPATO.

La actividad fúngica provoca una fragmentación y degradación de la LIREPATO, lo que facilita que sea aprovechable por bacterias metanogénicas para su conversión en biogás.

Resumen de resultados

Mediante el empleo de ascomicetos degradadores de lignina es posible aprovechar la fracción remanente y recalcitrante de la paja de trigo en la generación de compuestos de valor industrial como aromáticos o ácidos grasos de cadena corta y facilitar su posterior biodegradación hasta CH4 como una fuente alternativa de energía.

Conclusión

Costos de escalamiento. Comparar con otras fuentes de lignina y el

empleo de otros ascomicetos y basidiomicetos.

Factor limitante: concentración de la lignina. Empleo de extractos crudos y enzimas

purificadas. Controlar las reacciones secundarias de

despolimerización y de polimerización de los monómeros.

Empleo de técnicas de extracción y purificación de los aromáticos y ácidos grasos.

Limitaciones del estudio

Inducción de la degradación de paja de trigo en aromáticos

por Aspergillus spp. y Penicillium chrysogenum. Journal of

Selva Andina Research Society. 2016, 7(1):36-45. Inconsistencies and ambiguities on calculation of enzyme

activity: The case of the laccase. Journal of Microbiological

Methods. 2015, 119:126-131. FI JCR 2.33 Generación de monómeros aromáticos por Aspergillus y

Penicillium spp. a partir de lignina residual de paja de trigo. Revista VITAE. 2015 22(3):197-204.

Production of short-chain fatty acids from the biodegradation of wheat straw lignin by Aspergillus

fumigatus. Bioresource Technology. 2015, 196:418-425. FI JCR 5.33

Artículos

Efecto positivo del pretratamiento con radiación

ultravioleta a plásticos film en su tasa de degradación

mesofílica anaerobia. Biológicas, 2015, 17(1): 26–30 Demanda energética en la producción de carne de pollo y

emisiones asociadas de CO2 equivalente. Ecosistemas y

Recursos Agropecuarios. CONACYT

Análisis jerárquico para la selección objetiva de una

revista en el proceso de publicación de artículos

científicos. Investigación bibliotecológica. FI JCR 0.14,

CONACYT

Cutting GHG emissions at student residences in central

México: the role of electricity and solid waste. Waste

Management. FI JCR 3.82 (Colaboración)

Artículos

D.C. Eduardo Baltierra TrejoContacto:

E-mail: [email protected]

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Twitter: @Baltierra_Trejo

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Dra. Liliana Márquez Benavides [email protected] Dr. Juan Manuel Sánchez Yáñez [email protected] M.C. Eduardo Baltierra Trejo [email protected]

Agradecimientos




Science

Despolimerización de lignina residual de paja de trigo por hongos mitospóricos ligninolíticos para la producción de biogás