Evaluación de la degradación de residuos de floricultura para la obtención de azúcares con el uso de tres hongos lignocelulolíticos

Abstract

En Colombia, la floricultura es un sector agro-industrial importante, que genera residuos de flores que aún no se han valorizado, a pesar de que las cantidades producidas luego del corte y post-cosecha, en cultivos como crisantemo (Chrysanthemum, Dendranthema grandiflora) y rosa (Rosa spp.), son muy grandes. En este trabajo se estudió por primera vez la degradación de estos residuos usando los hongos de podredumbre blanca Pleurotus ostreatus, Trametes versicolor y Phanerochaete chrysosporium. Se investigó, a nivel de matraz de 250 mL, el efecto del co-cultivo de estos hongos sobre residuos de crisantemo, y se estableció que el cultivo de P. ostreatus, fue el que mayor degradación produjo. Posteriormente se estudió el efecto de las concentraciones de residuo, sulfatos de cobre y manganeso, y el pH sobre la degradación de residuos de crisantemo y rosa medida a través de la concentración de azúcares reductores, y se encontró que a las mejores condiciones en el intervalo evaluado, la concentración de azúcares reductores máxima fue 16.5 g/L y 17.9 g/L, respectivamente, en 24 horas. Los porcentajes de hidrólisis máximos fueron 45% para crisantemo y 37% para rosa. A nivel de reactor de 1.5 L se evaluó el efecto del la aireación, encontrándose que para los dos residuos inyectar 2 vvm de aire incrementó la concentración de azúcares reductores a 21.2 g/L y 22.1 g/L, respectivamente, que corresponden a porcentajes de hidrólisis de 58% y 46%. También se estudió la actividad enzimática de endoglucanasa, celobiohidrolasa, ?-glucosidasa, manganeso peroxidasa y lacasa, hallándose la expresión de todas las enzimas en los dos residuos, destacándose, en los cultivos con crisantemo, la actividad de ?-glucosidasa (9513.0 U/L) y lacasa (4693.4 U/L) Finalmente, se exploró el aprovechamiento del hidrolizado de la degradación de los residuos de crisantemo para la producción de etanol, con Saccharomyces cerevisiae, y se obtuvo un rendimiento de 84% con respecto del etanol teórico. / Abstract. In Colombia, floriculture is an important agro-industrial activity, which generates wastes that have remained almost unexplored, despite of the great amount produced after the cutoff and harvest, in cultures such as Rose spp. and Chrysanthemum (Dendranthema grandiflora), among others. In this research, the possibility of degrading Rose and Chrysanthemum wastes was studied by using white-rot fungi like Pleurotus ostreatus, Trametes versicolor, and Phanerochaete chrysosporium. The effect of each fungus on Chrysanthemum wastes was studied, including the three fungi individually and in consortium. The best degradation of Chrysanthemum wastes was obtained by using P. ostreatus. After that, the effect of waste, copper, and manganese concentrations, as well as pH, on degradation of both wastes were determined in a submerged culture at laboratory scale (250 mL). The highest concentration of reducing sugars for Chrysanthemum degradation was 16.5 g/L in 24 hours, and 17.8 g/L for Rose at the same time. Percentages of hydrolysis were 45% and 37%, respectively. The process was carried out in a 1.5-l reactor, air injection varying from 0 to 2 vvm. The highest concentrations of sugars obtained were 21.2 g /L (58% of hydrolysis) for Chrysanthemum wastes and 22.1 g/L (46% of hydrolysis) for Rose wastes. Enzymatic activities of laccase, manganese peroxidase, endo-1.4-?-glucanase, cellobiohydrolase and 1.4-?-glucosidase were detected in both wastes degradations. Activities of laccase (4693.4 U/L) and 1.4-?-glucosidase (9513.0 U/L) were specially high in Chrysanthemum wastes cultures. Finally, production of ethanol from the liquid product of Chrysanthemum wastes degradation was explored, by fermentation with Saccharomyces cerevisiae. A yield of 84% respect the theoretical ethanol was obtained.