Caracterización de la celulosa bacteriana producida a través de combinaciones de Komagataeibacter xylinus DSM2004 y los consorcios PDC21 y PDC25
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Date
2024-08
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos y Biotecnología. Carrera de Biotecnología
Abstract
Bacterial cellulose is a biopolymer of great commercial interest due to its high purity, high degree of crystallinity and superior mechanical properties compared to cellulose derived from vegetable sources. However, its high production cost has limited its use on an industrial scale. To reduce these costs, it is essential to explore techniques that optimize cellulose biosynthesis, such as the use of co-culture methods that increase the robustness of the production system and enhance the yield through synergistic interactions. In the present study, bacterial cellulose produced by combinations of a standard strain and the microbial consortia PDC21 and PDC25 was characterized, evaluating the production in co-cultures versus monocultures. Cellulose morphology was analyzed using scanning electron microscopy (SEM), chemical composition by Fourier transforms infrared spectroscopy (FT-IR) and crystallinity was evaluated by X-ray diffraction (XRD). Additionally, the resulting fermentation broths were characterized to understand the differences between co-culture and monoculture productions. The co-culture treatments demonstrated higher cellulose yields compared to their monocultures. Although all treatments exhibited similar chemical characteristics, variability was observed in the morphology and crystallinity of the cellulose produced. Significant differences were also identified in the physical and chemical characteristics of the fermentation broths. This study evidenced the potential of bacterial co-cultures to improve cellulose production efficiency.
Description
La celulosa bacteriana es un biopolímero de gran interés comercial debido a su elevada pureza, alto grado de cristalinidad y propiedades mecánicas superiores en comparación con la celulosa derivada de fuentes vegetales. Sin embargo, su elevado costo de producción ha limitado su uso a escala industrial. Para reducir estos costos, es esencial explorar técnicas que optimicen la biosíntesis de celulosa, tales como el empleo de métodos de co-cultivo que incrementen la robustez al sistema de producción y potencien el rendimiento a través de interacciones sinérgicas. En el presente estudio, se caracterizó la celulosa bacteriana producida mediante combinaciones de una cepa estándar y los consorcios microbianos PDC21 y PDC25, evaluando la producción en co-cultivos frente a monocultivos. La morfología de la celulosa se analizó utilizando microscopía electrónica de barrido (SEM), la composición química mediante espectroscopia infrarroja por la transformada de Fourier (FT-IR) y la cristalinidad se evaluó a través de difracción de rayos X (XRD). Adicionalmente, se caracterizaron los caldos de fermentación resultantes para entender las diferencias entre las producciones de co-cultivo y monocultivo. Los tratamientos de co-cultivo demostraron mayores rendimientos de celulosa en comparación con sus monocultivos. Aunque todos los tratamientos presentaron características químicas similares, se observó variabilidad en la morfología y cristalinidad de la celulosa producida. Asimismo, se identificaron diferencias significativas en las características físicas y químicas de los caldos de fermentación. Este estudio evidenció el potencial de los co-cultivos bacterianos para mejorar la eficiencia en la producción de celulosa.
Keywords
BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIAL, CELULOSA VEGETAL, CELULOSA BACTERIANA, BIOPOLÍMEROS, KOMAGATAEIBACTER XYLINUS