Producción de quitinasas a partir de subproductos de la industria alimentaria: aplicación a los hongos comestibles y crustáceos
- Autores: Anabell del Rocío Urbina-Salazar
- Directores de la Tesis: Juan Bautista Palomas (dir. tes.), Juan Parrado Rubio (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2019
- Idioma: español
- Número de páginas: 301
- Tribunal Calificador de la Tesis: Montserrat Pérez Garcia (presid.), Isidoro Ángel Gómez Parrales (secret.), Bruno Rodríguez Morgado (voc.), José Antonio Pascual Valero (voc.), Manuel Tejada Moral (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Farmacia por la Universidad de Sevilla
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Idus
- Resumen
La quitina, es un polímero lineal β-1,4 de N-acetil-D-glucosamina (GlcNAc), es un importante componente estructural de la mayoría de los crustáceos, insectos, algas y hongos. Las quitinasas son enzimas que degradan la quitina a quitino-oligosacáridos y acetil glucosamina y son sintetizadas principalmente por bacterias y hongos. Estas enzimas tienen aplicaciones potenciales en la industria farmacéutica, alimentaria y agronómica donde podrían desempeñar un importante papel en biocontrol y en el tratamiento de enfermedades de las plantas, debido a que no son tóxicas, son biodegradables y biocompatibles. En este trabajo se ha estudiado la producción de quitinasas por Bacillus licheniformis ATCC 21415, Trichoderma atroviride CEC-T23 y Trichoderma harzianum CEC-T24 crecidos en diferentes medios de cultivo formulados con subproductos agroindustriales ricos en quitina procedentes de hongos comestibles (Agaricus Bisporus) y crustáceos (Procambarus clarkii) como fuente principal de carbono en un intento de producir estas enzimas de una manera económicamente viable, y darle un uso práctico a estos subproductos, además del de poder utilizarse como fuente de partida para obtener quitina. Lo que es habitual en el caso de los subproductos de crustáceos pero, hasta la fecha, no lo es para los subproductos de la industria de los hongos y setas comestibles. Este trabajo es uno de los primeros, sino el primero, que aborda de manera sistemática la utilización de los subproductos ricos en quitina de la industria de los hongos y setas comestibles para obtener productos de alto valor añadido, diferentes de la quitina y el quitosano. Concretamente nos hemos centrado en el estudio de la producción de enzimas hidrolíticas, fundamentalmente quitinasas. Para ello se ha procedido de la siguiente manera: Estudio de la preparación y caracterización de la fuentes de fermentación a partir de subproductos agroindustriales (harina de tallos de champiñón, HTCH, Fraccion enriquecida de quitina y glucano, F-Q/G, y harina de cangrejo, CFM). Estudio de la producción de quitinasas por fermentación en estado sólido (FES) y fermentación sumergida (FS) Estudio de la extracción, concentración/fraccionamiento y estabilización de enzimas (quitinasas). Estudio de la secreción de proteínas (secretoma) de B. licheniformis ATCC 21415 o T. harzianum CEC-T24 crecido en los diferentes medios de cultivo, mediante técnicas electroforéticas y proteómica. Estudio de la producción de quitinasas a escala semi-piloto. Estudio de la estabilización y/o inmovilización de concentrado de quitinasas en forma de nano/micropartículas para su uso como plaguicida alternativo al uso de productos químicos altamente tóxicos para el medio ambiente. De nuestros resultados podemos concluir que todos los microorganismos produjeron una mayor producción de actividad quitinasa en un medio formulado con HTCH y F-Q/G como fuente de carbono en comparación con los medios formulados con Qp o Qc. De los tres microorganismos utilizados en este estudio, T. harzianum CEC-T24 mostró la mayor productividad de quitinasa (873,98 UI L-1día-1) en el medio HTCH+A en Fermentación en estado sólido. La producción de quitinasa se controló mediante la medida de actividad y de proteína y el perfil de enzimas/proteínas secretadas al medio de cultivo se ha seguido, en un principio, por PAGE-SDS. El análisis electroforético permitió la detección de 25 proteínas diferentes entre ellas cinco quitinasas con masas moleculares 82, 65, 48, 31 y 25 kDa, respectivamente. Sin embargo, cuando se estudian las proteínas secretadas por T. harzianum CEC-T24 en los diferentes medios, es decir, cuando analizamos su secretoma, mediante técnicas proteómicas el número de enzimas/proteínas detectadas es mucho mayor: 183 en medios formulados con HTCH, 161 en medios formulados con F-Q/G y 91 en medios formulados con HC. Además cuando se crece T. harzianum CEC-T24 en un reactor tipo tambor rotatorio, a escala semi-piloto (1 Kg de medio de cultivo), bien controlado, la productividad es 4,63 veces superior a la descrita para medios aireados en matraces. Estos resultados muestran que el cultivo de T. harzianum CEC-T24 por fermentación en estado sólido, en un medio de fermentación, en un reactor tipo tambor rotatorio, con buen control de aireación y humedad, basado en el uso de subproductos ricos en quitina (HTCH), procedente de la industria del champiñón, barato y abundante representa un buen procedimiento para la producción a gran escala de quitinasas.
