Cuantificación de glucosa producida en el hidrolizado enzimático de la biomasa lignocelulósica (cáscara de arroz)

Abstract

El objetivo de la presente investigación fue cuantificar el nivel de glucosa producida en la hidrólisis enzimática de la biomasa lignocelulósica a partir de uno de los residuos agroindustriales más importantes que dispone el Ecuador que es la cáscara de arroz, el cual es un tejido vegetal compuesto por lignina, celulosa y hemicelulosa, por lo que se considera un sustrato adecuado para la producción de azúcares dada su disponibilidad y su relativo bajo costo. Para su transformación en azúcares reductores, se utilizó el hongo Trichoderma reesei, que produce enzimas llamadas celulasas que hidrolizan las celulosas. Algunas de las enzimas celulolíticas más importantes son: endoglucanasas (hidrolizar los enlaces β-(1-4) aleatoriamente a través de las microfibras de celulosa), exoglucanasas (remueven los monómeros de celulosa uno por uno al final del polímero) y β-glucosidasas (rompen los enlaces β-(1-4) entre los monómeros de celulosa pero generan un disacárido llamado celobiosa), encontrando que la temperatura óptima de crecimiento de dicho hongo se encuentra alrededor de 22 a 30 °C, debido a que son aerobios requieren de una fuente de oxígeno y toleran un amplio rango de pH (2 - 8.5), para activar el Trichoderma reesei se adiciono 2% de hongo en un medio de cultivo de 4 % (p/v) de (Carboximetilcelulosa - agua desionizada) incubando durante 5 horas a 35 °C. Con el fin de determinar el potencial de aprovechamiento de la cáscara de arroz como medio de cultivo para el crecimiento del hongo para la hidrolisis enzimática de la celulosa-glucosa, se prepararon 4 medios de cultivos (cáscara de arroz molida y agua desionizada) en biorreactors de capacidad de 2000 ml; con concentraciones del 21 % (p/v) y 100 ml del inoculo activado en CMC, usando sustratos de dos diferentes tamaño de partículas (425 y 850 µm), las cuales fueron inoculadas con conidias del hongo Trichoderma reesei en dos concentraciones (1,5 g/l y 2 g/l), dando como resultado un diseño factorial 2 x 2, donde se hidrolizo por 240 horas a temperatura ambiente y pH 6,5 – 7. Sin embargo, para un adecuado proceso de producción de azúcares, es necesaria la aplicación de pre tratamientos que modifiquen la estructura compleja de este material. El pre tratamiento utilizado fue la molienda de los materiales lignocelulósicos mediante una combinación de astillado y molienda, reduce la cristalinidad de la celulosa, aumenta la superficie específica y la densidad aparente, facilitando la hidrólisis enzimática. El presente experimento se realizó en el laboratorio de Electroquímica de la Universidad Técnica de Machala en donde se midió los azúcares reductores utilizando el método del DNS (ácido di nitrosalisilico) en un espectrofotómetro UV visible. En base a los resultados obtenidos se concluyo que el tratamiento que presentó mayor porcentaje de bioconversión fue aquel que tuvo un tamaño de partícula de 425 µm y una concentración de 2 g/l de inóculo, correspondiendo al tratamiento C, en el cual se evidenció un nivel de glucosa de 458 mg/l, con un pH de 5.2 y 0.5 de oxígeno disuelto ya que al ser el hongo un microorganismo aerobio comienza a consumir oxigeno desde el momento que es inoculado al medio de cultivo.