Producción de enzimas por fermentación en estado sólido de residuos de la industria del vino y aceite

Este es un resumen de un artículo de Romo Sánchez y colaboradores (2015), que es un ejemplo del uso de residuos agroindustriales (vino, oliva) como sustrato de cultivo de microorganismos en condiciones de fermentación en estado sólido, con el objeto de obtener enzimas.

Las autoras señalan que la producción de aceite de oliva y vino ocupa un lugar destacado en el sector agro alimentario de Castilla la Mancha y generan aproximadamente tres millones de toneladas de residuos al año. Estos residuos no pueden ir a vertedero sin haber realizado un tratamiento, reutilización o aprovechamiento de los mismos. El estudio de posibles aprovechamiento de los  residuos es uno de los campos de investigación que más se están apoyando hoy en día y que más futuro tienen.

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En el artículo se da una visión de un posible aprovechamiento de subproducto industrial para la producción de enzimas capaces de degradar la celulosa, hemicelulosa y xilano compuestos principales de las paredes celulares del material vegetal.  Para la producción de estas enzimas se ha utilizado dos microrganismos, dos especies de mohos, Asperguillus niger y Asperguillus  fumigatus, caracterizadas por su alta actividad enzimática.

Foto tomada por Roberto J. Galindo, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2244921

Foto tomada por Roberto J. Galindo, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2244921

El crecimiento de los microorganismos anteriores se ha realizado mediante una fermentación en estado sólido, característica por desarrollar los microrganismos en ausencia de agua libre y  siendo el propio sustrato la fuente de carbono /energía.

El sustrato empleado para base del crecimiento del Aspergillus esta formad poro residuos de la industria del vino y del aceite  enteros, molidos  o suplementados  con trigo en una proporción de 1:1. Teniendo en cuenta estas variables y su combinación  se realizaron 8 experimentos.

Las fermentaciones se llevaron a cabo durante 15 días y  se recogieron muestras  después de 2, 4, 6, 8, 10 y 15 días para supervisar la actividad de las enzimas xilanasa, celulasa, beta-glucosidasa y pectinasa.  Los valores más altos de crecimiento de microorganismos se registraron después de 10 y 15 días de fermentación. El uso de Aspeguillus niger en la piel de la uva sin moler produjo los mejores resultados.

Con este experimento se demostró que la fermentación en base sólida proporciona un ambiente cerrado similar a su hábitat natural, que estimula el crecimiento de las enzimas hemicelulíticas. También  se pudo observar la idoneidad de la piel de la uva y orujo de oliva para la producción de enzimas y que el suplemento de trigo facilitaba el crecimiento por su contenido de nitrógeno asimilable.

El extracto multi-enzimático obtenido se purificó, se liofilizó e se inmovilizó en quitosano por absorción para evaluar las posibles ventajas proporcionadas por las diferentes técnicas de conservación. El proceso de liofilización produjo una inactivación muy imporante de la actividad enzimática por lo que quedó demostrado que en las circunstancias  apliadas en el experimento no es una buena técnica de conservación enzimática. Señalan las autoras que para futuros estudios habría que buscar técnicas para inmovilización de los extractos de enzimas  purificadas que no afecten a la actividad enzimática.

 

Referencia: Sheila Romo Sánchez, Irene Gil Sánchez, María Arévalo-Villena, Ana Briones Pérez. Production and immobilization of enzymes by solid-state fermentation of agroindustrial waste. Bioprocess Biosyst Eng (2015) 38:587–593

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