ENCUENTRO MEDIOAMBIENTAL ALMERIENSE: EN BUSCA DE SOLUCIONES

GESTIÓN DE RESIDUOS BARRA DE EXPLORACIÓN

DOCUMENTOS DE TRABAJO Y COMUNICACIONES

APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS AGRÍCOLAS: PRODUCCION DE POLISACARIDOS POR MICROORGANISMOS DEL SUELO

Moreno J., Vargas García M.C., López M.J. y Quesada S.

Dpto. Biología Aplicada-Area Microbiología. Escuela Politécnica Superior. Universidad de Almería

 

Resumen:

Los residuos agrícolas procedentes de cultivos bajo plástico representan una potencial fuente de recursos actualmente escasamente aprovechada. El destino más común de dichos residuos suele ser su evacuación en vertederos, o bien, de forma menos frecuente, se aprovechan para la producción de abonos orgánicos o como alimento para ganado. En este trabajo proponemos el uso de los residuos agrícolas como sustratos para la producción de polisacáridos por microorganismos cuyo hábitat se encuentre en el suelo o los residuos agrícolas. La posibilidad de disponer de nuevas fuentes de polisacáridos, así como el hecho de que los microorganismos productores sean capaces de generarlos a partir de un medio de cultivo sumamente simple y barato supone un alentador punto de partida por esta novedosa aplicación.

 

Introducción:

Los polisacáridos extracelulares de origen microbiano están desplazando en diversos campos de aplicación en la industria a los tradicionalmente obtenidos de algas y plantas superiores (almidón, harina de garrofín, etc.). Las razones de tal circunstancia derivan de la gran diversidad de estructuras de las que se puede disponer, variadas no sólo en función del microorganismo productor, sino también, dentro de un mismo grupo microbiano (Sutherland, 1994). Estos polímeros se utilizan como agentes espesantes y estabilizantes en la industria alimentaria, cosmética, farmacéutica y petrolífera, entre otras.

Entre los polisacáridos microbianos de uso actual en la industria destacan el alginato (producido por las bacterias Azotobacter y Pseudomonas) y el xantano (polisacárido de Xanthomonas campestris). Sin embargo, el número de polisacáridos microbianos que se descubre cada día va en aumento, y, con ello, la cantidad de nuevas estructuras con propiedades diversas. Por otra parte, se investiga también la utilización de fuentes carbonadas alternativas a las usuales a fin de rentabilizar el proceso de producción (López y Ramos-Cormenzana, 1996).

Una de las fuentes de microorganismos productores de polisacáridos es el suelo, en este hábitat la producción de polisacáridos por parte de los microorganismos juega un importante papel. Los microorganismos que producen polisacáridos tienen una mayor capacidad para colonizar la rizosfera y la raíz de la planta, aspecto de importancia relevante, en el caso de patógenos de plantas y de simbiosis específicas. Por otra parte, se ha descrito la capacidad de dichos productos para mejorar las características físicas de los suelos donde se incluyen, hecho que ha sido utilizado para proponer aplicaciones agrícolas para los polisacáridos conocidos (Lohmann, 1990).

En este trabajo se aislaron y seleccionaron diversos microorganismos del suelo y residuos vegetales capaces de producir polisacáridos a partir de hidrolizados de residuos vegetales.

 

Material y Métodos:

Muestras para aislamiento: Para el aislamiento de los microorganismos se utilizaron suelos y fibras de residuos vegetales. Las muestras de suelo procedían de suelos de invernadero, de dos tipos distintos (N, tierra negra o talquín y R, tierra roja o leguel) y de suelos de terreno cultivado al aire libre (Tc, suelo de cultivo de col y Ta, suelo de cultivo de acelga). Las fibras de residuos vegetales procedían de planta de pimiento, pepino, calabacín y sandía (Fig. 1)

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Microorganismos y mantenimiento: Se aislaron diversos microorganismos que se cultivaron y mantuvieron en los mismos medios en los cuales se aislaron.

 

Método de aislamiento y selección de microorganismos: Para el aislamiento inicial de microorganismos productores de polisacáridos se utilizó agar nutritivo (AN), agar YM (Haynes et al., 1955) y medio de Burk sin (BSN) y con nitrógeno (BCN) (Vela y Rosenthal, 1972). Tras la primera selección en base al fenotipo mucoso, los microorganismos seleccionados se sembraron en placa conteniendo únicamente un hidrolizado ácido de residuo vegetal (HRV) y agar. Los microorganismos seleccionados en este medio fueron cultivados en medio líquido con HRV a fin de determinar su productividad (Fig. 1).

Se ensayaron HRV de pimiento, tomate, sandía y melón. Para su obtención se sometió el residuo (1:10, p:v) a hidrólisis ácida con H2SO4 al 1,5% durante 2 horas a ½ atmósfera. Posteriormente se filtraron y neutralizaron con Ca (OH)2.

 

Resultados y Discusión:

Se aislaron un total de 86 cepas que mostraron fenotipo mucoso de las cuales un 45,35% procedían de suelo de invernadero, un 27,9% de suelo de terreno cultivado al aire libre y el 26,75% restante de fibras de residuos agrícolas. Las diferencias no sólo fueron cuantitativas entre muestras, sino también cualitativas, observándose un claro predominio de bacterias Gram positivas en muestras de invernadero mientras que en las otras muestras su número fue igual o inferior al de Gram negativas (Fig. 2).

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De las 86 cepas originalmente seleccionadas, 17 fueron capaces de crecer manteniendo el fenotipo mucoso en medios sólidos con HRV como única fuente de nutrientes. Sin embargo, cuando dichas cepas seleccionadas se cultivaron en medios líquidos para determinar su productividad, el crecimiento fue diferente dependiendo del HRV. Así, mientras que en los HRV de melón y sandía crecieron 16 y 13 cepas, respectivamente; en los HRV de tomate y pimiento sólo crecieron 4 y 5 cepas, respectivamente (Fig. 3). La productividad máxima también fue distinta dependiendo del HRV, siguiendo el mismo orden que el crecimiento. Se obtuvieron las cepas que mayor cantidad de polisacárido generaban en los HRV de melón y sandía con valores que alcanzaron o superaron los 2g/l (N1ANT1 y RpimANM3).

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En base a los resultados obtenidos en la fase de selección en función de la productividad se seleccionaron 8 cepas que se muestran en la Tabla 1. A dichas cepas se les realizó una identificación preliminar encontrándose especies de los géneros Pseudomonas y Bacillus.

Los elevados rendimientos obtenidos con estas cepas (ver Tabla 1), así como su capacidad para producir polisacáridos a partir de hidrolizados de residuos vegetales como única fuente de nutrientes supone un resultado alentador, tanto desde el punto de vista industrial como medio de obtención de un producto a partir de un sustrato de coste nulo, como desde el punto de vista medio ambiental, como medio para eliminar residuos agrícolas que en regiones de elevada generación como la provincia de Almería ocasionan graves problemas.

 

 Tabla 1. Cepas seleccionadas y productividad

 

 

Cepa

 

Polisacárido g/l

 

% conversión *

 

RpimANM3

N1ANT1

N1ANT2

RpimBSNS

N2BSNP1

RPBSN1

R2YM1

TAANP1a

 

2,12

2,40

1,22

1,06

1,42

1,29

0,69

1,84

 

31

53

18

23

21

16

15

40

 

* Expresado como carbohidratos totales convertidos en polisacárido

 

Bibliografía:

Haynes, W.C., Wickerham, L.J. y Hesseltine, C.W. (1955), Maintenance of cultures of industrially important microorganisms. Appl. Microbiol. 3, 361-368.

Lopez, M.J. y Ramos-Cormenzana, A. Xanthan production from olive-mill wastewaters. Int. Biodet. Biodegr. 263-270.

Sutherland, I.W. (1994), Structure-function relationships in microbial exopolysaccharides. Biotech. Adv. 12, 393-448.

Vela, G.R. y Rosenthal, S. (1972). The effect of peptone on azotobacter morfology. J. Bacteriol. 111, 260-266.