Evaluación de residuos de mango, papel y café para la producción de ácido succínico por Actinobacillus succinogenes nativa y cepas

Abstract

El ácido succínico (AS) es precursor de una amplia gama de productos químicos de importancia industrial, este es utilizado principalmente en la industria farmacéutica, alimenticia, agrícola y cosmética, además de su reciente aplicación en la síntesis de poliésteres y materiales biodegradables. Actualmente, la mayor parte de la producción de AS es por síntesis química. Sin embargo, ha surgido la necesidad y el interés de su producción mediante la vía biológica a partir de recursos renovables, incluso de materiales que se consideran residuos. Con la finalidad de incrementar la producción de AS, en el presente trabajo se evaluaron residuos lignocelulósicos del mango, café y papel, como parte del medio de cultivo para Actinobacillus succinogenes nativa y cepas recombinantes. Primeramente, se analizó el efecto del inóculo de A. succinogenes nativa, donde no se observó diferencia entre ellas para la producción de ácido succínico, pero el crecimiento fue más rápido y la biomasa se triplicó. Se analizó la producción de AS con dos bacterias recombinantes proporcionadas por el Instituto de Biotecnología (IBt) de la Universidad Autónoma de México (UNAM), denominadas Actinobacillus succinogenes/pAVPtrcmdh y Actinobacillus succinogenes/pAVPmdhmdh y se compararon con la cepa nativa, se encontró que la producción de ácido succínico fue mayor con las cepas recombinantes (45.05±0.63 g/L y 45.63±0.78 g/L, respectivamente) respecto a la cepa nativa (40.03±0.72 g/L) lo que representa el 14% más de AS en las cepas recombinantes. También se evaluó el efecto de diferentes concentraciones de glucosa como sustrato para Actinobacillus succinogenes/pAVPmdhmdh donde con 50 g/L de glucosa inicial se obtuvo la mayor concentración de AS (45.63±0.78 g/L). Con el fin de obtener azúcares para su uso como sustrato en el medio de cultivo para la producción de AS, se realizó la hidrólisis enzimática de residuos de papel y café. La hidrólisis de papel proporcionó una concentración de azúcares de 30.32±4.05 g/L con un rendimiento de 57.68±7.7% de recuperación de azúcares y para el café se obtuvo una concentración de azúcares de 28.15±0.43 g/L, con un rendimiento de 72.19±1.10% de recuperación de azúcares. La pulpa de mango se utilizó sin tratamiento porque su contenido de monosacáridos fue suficiente para la producción de AS. Finalmente, se comparó la producción de AS con los medios formulados con los materiales lignocelulósicos, con las cepas A. succinogenes nativa y A. succinogenes/pAVPmdhmdh. La producción de AS con A. succinogenes/pAVPmdhmdh a partir de pulpa de mango mostró una concentración máxima de 34.38±1.94 g/L. Con los hidrolizados de papel, no se observó crecimiento ni producción de ácidos para ambas bacterias. Por último, en el medio formulado con hidrolizado de café se obtuvo la concentración máxima de AS con A. succinogenes nativa de 10.02±3.74 g/L. De manera similar con A. succinogenes/pAVPmdhmdh se obtuvieron 10.22±3.74 g/L de AS. Este estudio demostró que es posible obtener cantidades considerables de ácido succínico a partir de residuos de mango, y cantidades moderadas de AS a partir de hidrolizados de café con A. succinogenes nativa y A. succinogenes/pAVPmdhmdh. Los residuos de mango tienen un gran potencial para la producción de AS debido a que no requieren de un tratamiento de hidrólisis para su uso, que representa un costo en el proceso, y al mismo tiempo se obtiene un producto de alto valor agregado. No obstante, son necesarios más estudios para incrementar la producción de ácido succínico con las cepas recombinantes, y con los residuos de papel y café.