Producción de biosurfactantes y bioemulsionantes a partir de residuos agroindustriales utilizando bacterias lácticas

Resumo

El objetivo principal de esta Tesis es la producción biotecnológica de biosurfactantes y bioemulsionantes con aplicaciones en procesos de biorremediación de espacios contaminados por hidrocarburos. Considerando las ventajas que supone el empleo de tensioactivos de origen biológico, entre las que cabe destacar su biodegradabilidad y alta eficacia, y dado que son los elevados costes de producción de estas moléculas la principal razón de su escasa aplicación a escala industrial, se pretende en este trabajo diseñar un proceso productivo que permita reducir tales costes recurriendo al empleo de residuoslignocelulósicos de origen agroindustrial (fundamentalmente bagazo de uva destilado) como sustratos de fermentación de bacterias lácticas productoras de biosurfactantes y bioemulsionantes. Como resultado de este trabajo se optimizó la etapa primera de acondicionamiento del residuo para su empleo como medio de cultiv (convenientemente suplementado con fuentes complejas de nitrógeno) mediante solubilización e hidrólisis química de la fracción hemicelulósica del bagazo destilado de uva aplicando para ello un tratamiento témico con H2SO4 diluido, sguido de un etapa de detoxificación con carbón activo. este procedimiento permitió obtener una disolución de azúcares hemicelulósicos fermentables por Lactobacillus pentosus, enriquecida además en minerales y compuestos nitrogenados que favorecen el desarrollo de este microorganismo. Se comprobó la capacidad de Lactobacillus pentosus para producir en este medio de cultivo biosurfactantes adheridos a la pared celular que, además de reducir la tensión superficial de medios acuosos, presentan interesantes propiedades bioemulsionantes favoreciendo la formación de emulsiones keroseno/agua y gasolina/agua. La capacidad bioemulsionante de estos biosurfactantes es muy superior a la de la surfactina (uno de los principales biosurfactantes comerciales) y comparable a ala del dodecil sulfato sódico (SDS). Se comprobó, además, la capacidad de este mismo microorganismo para producir boeulsionantes extracelulares libres en el medio de cultivo sin actividad como agentes tensioactivos pero con alta capacidad para formar emulsiones keroseno/agua. Se estudiaron las principales propiedades (volumen relativo de emulsión, estabilidad, volumen de fase orgánica emulsionada, tamaño de gota, viscosidad...) de las emulsiones keroseno/agua y gasolina/agua obtenidas empleando los biosurfactantes y bioemulsionadores producidos por Lactobacillus pentosus y seobservó el efecto favorable que sobre tales propiedades se deriva del empleo de la fracción hemicelulósica y frente a un medio sintético, lo que avla a posibilidad planteada como hipótesis de este trabajo de emplear materiales residuales como sustratos de fementación para la producción de biosurfactantes y bioemulsionantes con el objetivo, no sólo de reducir costes de produccón, sino además, de potenciar la capacidad productiva del microorganismo y las propiedades emulsionantes de los productos así obtenidos. Se estudió, por último, la influencia de los distintos azúcares hemicelulósicos (xilosa, arabinosa y glucosa) y sus proporciones relativas, variables en función del material lignocelulósico de origen, sobre la producción de biosurfactantes y bioemulsionantes, resultando la glucosa el monosacárido con más efecto sobre la producción y propiedades de los bioemulsionantes, mientras que en el caso de los biosurfactantes la xilosa ejerce también un efecto importante en interacción con la glucosa sobre las propiedades tensioactivas de estos compuestos.