Cruz Monzón, José AlfredoAzañedo Vargas, María Del CarmenTello Cruzado, Bryan Kevin2023-11-072023-11-072022https://hdl.handle.net/20.500.14414/19352La producción de biopolímeros se muestra como una alternativa viable para la sustitución de los plásticos tradicionales que actualmente es uno de los problemas globales importantes. Sin embargo, el reto consiste en buscar nuevas vías y fuentes económicas para la producción de los mismos. En ese sentido, se propuso evaluar la influencia de la concentración de azúcares reductores, obtenidos de la hidrólisis enzimática de peladilla de espárrago, en la producción de polihidroxibutirato a través de una fermentación bacteriana usando Bacillus sp. Para la optimización de las condiciones de pretratamiento se aplicó un diseño de Plackett-Burman y compuesto central para determinar los factores más importantes en la remoción de lignina. Para evaluar la influencia de la concentración de azúcares reductores y dosis de inóculo sobre la producción de PHB se aplicó un diseño experimental del 3*2. Los resultados muestran que las mejores condiciones de pretratamiento de eliminación de lignina se logra usando una concentración de NaOH del 2% en etanol, con un 5% de sólido respecto al líquido, a una temperatura de 93,5 °C y con un tiempo de 5 min en autoclave, mientras que las mejores condiciones de producción de PHB es usando una concentración de azúcares reductores de 15 g/L, con una dosis de inóculo de Bacillus sp de 0,75 g/L alcanzando una producción de 72,11 mg PHB/L y una producción volumétrica de 1 mg PHB/L.h.Índice Dedicatoria.............................................................................................................................iii Dedicatoria.............................................................................................................................iv Agradecimientos.....................................................................................................................v Índice .....................................................................................................................................vi Índice de tablas ......................................................................................................................xi Índice de figuras...................................................................................................................xiv Presentación..........................................................................................................................xvi Resumen ..............................................................................................................................xvii Abstract...............................................................................................................................xviii CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN...........................................................................................1 1.1 Realidad Problemática.................................................................................................1 1.2 Antecedentes................................................................................................................3 1.3 Marco teórico y conceptual .........................................................................................8 1.3.1 Residuos agroindustriales...............................................................................................8 1.3.2 Biomasa lignocelulósica ..............................................................................................9 1.3.2.1 Hemicelulosa .............................................................................................................10 1.3.2.2 Celulosas....................................................................................................................11 1.3.2.3 Ligninas.....................................................................................................................11 1.3.3 Peladilla de espárrago................................................................................................12 1.3.4 Aprovechamiento de la biomasa lignocelulósica ......................................................13 vii 1.3.5 Tipos de pretratamiento a la biomasa ........................................................................14 1.3.5.1 Pretratamiento biológico............................................................................................15 1.3.5.2 Pretratamiento térmico ..............................................................................................16 1.3.5.3 Pretratamiento físico..................................................................................................16 1.3.5.4 Pretratamiento químico..............................................................................................17 1.3.6 Hidrólisis enzimática .................................................................................................20 1.3.7 Fermentación .............................................................................................................20 1.3.8 Azúcares reductores...................................................................................................21 1.3.9 Bioplásticos ...............................................................................................................21 1.3.9.1 Tipos de bioplásticos.................................................................................................21 1.3.9.2 Polihidroxialcanoatos ................................................................................................22 1.3.9.2.1 Estructuras de los PHAs....................................................................................23 1.3.9.2.2 Polihidroxibutirato (PHB) .................................................................................24 1.3.9.2.3 Bacillus sp como productoras de PHA..............................................................24 1.3.9.3 Aplicaciones ..............................................................................................................24 1.4 Problema....................................................................................................................26 1.5 Hipótesis....................................................................................................................26 1.6 Objetivos....................................................................................................................27 1.6.1 Objetivo general ........................................................................................................27 1.6.2 Objetivos específicos.................................................................................................27 1.7 Justificación del problema.........................................................................................28 CAPÍTULO II: MATERIALES Y METODOS ....................................................................29 2.1 Materiales y reactivos................................................................................................29 viii 2.2 Equipos......................................................................................................................31 2.3 Metodología de trabajo..............................................................................................32 2.3.1 Material de estudio .......................................................................................................32 2.3.2 Acondicionamiento de la peladilla de espárrago..........................................................32 2.3.3 Pretratamiento de la peladilla de espárrago..................................................................33 2.3.4 Obtención de azúcares reductores por hidrólisis..........................................................33 2.3.5 Microorganismo utilizado.............................................................................................34 2.3.5.1 Reactivación del microorganismo .............................................................................34 2.3.5.2 Curva de calibración de la bacteria B23....................................................................35 2.3.6 Preparación del inóculo para la fermentación ..............................................................35 2.3.7 Fermentación ................................................................................................................36 2.3.8 Recolección de datos....................................................................................................36 2.3.8.1 Cuantificación de biomasa de bacteria (Bacillus sp).................................................37 2.3.8.2 Cuantificación de azúcares reductores ......................................................................37 2.3.8.3 Cuantificación e identificación de PHB ....................................................................37 2.3.9 Diseño experimental.....................................................................................................38 2.4 Análisis de datos..............................................................................................................41 CAPÍTULO III: RESULTADOS ..........................................................................................42 3.1 Análisis previo.................................................................................................................42 3.2 Diseño de Plackett-Burman con 5 variables....................................................................43 3.3 Diseño compuesto central................................................................................................50 3.4 Proceso de escalamiento para obtener azúcares reductores.............................................57 3.5 Cuantificación de consumo de azúcares reductores........................................................58 ix 3.6 Cuantificación de la producción de biomasa de bacteria ................................................59 3.7 Cuantificación e identificación de la producción PHB ...................................................60 3.8 Rendimiento de biomasa de bacteria en base de sustrato consumido .............................62 3.9 Rendimiento y productividad de PHB obtenido..............................................................63 CAPÍTULO IV: DISCUSION...............................................................................................67 CAPÍTULO V: CONCLUSIONES ......................................................................................70 CAPÍTULO VI: RECOMENDACIONES ............................................................................71 CAPÍTULO VII: REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................73 CAPÍTULO VIII: ANEXOS .................................................................................................88 Anexo 1: Protocolos de Análisis y curvas de calibración .....................................................88 8.1.1 Determinación de azúcares reductores por método DNS (Miller) ...............................88 8.1.1.1 Procedimiento para analizar las muestras..................................................................88 8.1.1.2 Procedimiento para elaboración de la curva de calibración ......................................89 8.1.2 Cuantificación de producción de biomasa por peso seco .............................................90 8.1.2.1 Procedimiento para analizar las muestras..................................................................90 8.1.2.2 Procedimiento para elaboración de la curva de calibración ......................................91 8.1.3 Cuantificación del Polihidroxibutirato usando HPLC..................................................92 8.1.3.1 Procedimiento para analizar las muestras..................................................................92 Anexo 2: Resultados detallados de cada etapa y análisis estadístico ....................................94 8.2.1 Datos de Optimización de Pretratamiento ....................................................................94 8.2.1.1 Análisis Previo...........................................................................................................94 8.2.1.2 Diseño Placket-Burman.............................................................................................97 8.2.1.3 Diseño Compuesto Central......................................................................................102 x 8.2.2 Datos del proceso de fermentación.............................................................................106 8.2.2.1 Datos del inóculo.....................................................................................................106 8.2.2.2 Datos de la fermentación .........................................................................................106 8.2.2.3 Resultados de la fermentación para la cuantificación de biomasa ..........................109 8.2.2.4 Resultados de la fermentación para la cuantificación de azúcares reductores........111 8.2.2.5 Resultados de la fermentación para la cuantificación de PHB................................113 8.2.3 Cromatogramas...........................................................................................................117 Anexo 3: Evidencias fotográficas........................................................................................122application/pdfesinfo:eu-repo/semantics/openAccessPELADILLA DE ESPÁRRAGO::Ingeniería Químicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/pe-repo/ocde/ford#1.00.00