Estudio y optimización del rendimiento de producción de biopolímeros bacterianos de tipo Poli(3-hidroxibutirato)

Martínez Herrera, Raúl Enrique (2021) Estudio y optimización del rendimiento de producción de biopolímeros bacterianos de tipo Poli(3-hidroxibutirato). Doctorado thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

La investigación en torno a la producción de biomateriales ha provocado múltiples esfuerzos para generar soluciones ante los retos ecológicos y económicos que se viven actualmente. Entre estos destaca la investigación del poli(3- hidroxibutirato) o P3HB; un biopolímero bacteriano con propiedades muy similares a la de algunos plásticos sintéticos cuya implementación ha destacado en diversas áreas. La trascendencia de este biopolímero radica en su producción, puesto que esta será importante en próximos años y traerá consigo diversos beneficios económicos. Por esta razón, el objetivo del presente proyecto se enfocó en optimizar la producción del P3HB producido por Bacillus cereus 4N y mejorar las propiedades físicas de este biopolímero. Los resultados demuestran que la formulación Martínez-Alemán (M-A) a base de jarabe de agave y harina de soya permite un incremento en la generación de biomasa celular y P3HB bajo condiciones óptimas de cultivo y al escalar este proceso a nivel biorreactor se aumentaron los rendimientos de producción. Asimismo, los análisis fisicoquímicos del P3HB obtenido demostraron características adecuadas para su uso en diversas áreas. Además, las propiedades térmicas y morfológicas de este biopolímero fueron mejoradas cuando se utilizó el protocolo de extracción US & SFE. También, se observaron cambios en la morfología de B. cereus 4N cuando fue inoculada bajo la influencia de distintos parámetros nutricionales, presentando un mejor desarrollo celular en el medio de cultivo M-A. En conclusión, los resultados obtenidos en el presente proyecto indican una potencial alternativa para la producción de P3HB, puesto que se aumentó la productividad y se mejoraron sus propiedades físicas. Abstract Research around the production of biomaterials has produced multiple efforts to generate solutions to the current ecological and economic challenges. Among these, stands out the research on poly(3-hydroxybutyrate) or P3HB; a bacterial biopolymer with similar properties to some synthetic plastics whose implementation has stood out in various areas. The importance of this biopolymer lies in its production since this will be important in the coming years and will bring with it various economic benefits. For this reason, the aim of the present project was focused on optimizing the P3HB production by Bacillus cereus 4N and improving the physical properties of this biopolymer. The results show that the Martínez-Alemán formulation (M-A) based on agave syrup and soybean-flour allows an increase in the generation of cellular biomass and P3HB under optimal cultivation conditions and by scaling this process at the bioreactor level, production yields were increased. Likewise, physicochemical analyses of the obtained P3HB showed suitable characteristics for its use in diverse areas. Furthermore, thermal and morphological properties of this biopolymer were improved when the US & SFE extraction protocol was used. Also, changes in B. cereus 4N morphology were observed when it was inoculated under the influence of different nutritional parameters, presenting a better cell development in the M-A growth medium. In conclusion, the results obtained in this project indicate a potential alternative for P3HB production, since productivity was increased, and its physical properties were improved.

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