Tratamiento biológico de compuestos fenílicos

Abstract

Los compuestos fenílicos son elementos que se encuentran ampliamente distribuidos de forma natural, por lo que no suelen suponer ningún tipo de impacto medioambiental, siempre y cuando no superen la capacidad de resilencia del entorno. Con la finalidad de prevenir daños en el ecosistema, numerosas acciones han sido promovidas en materia legislativa medioambiental desde diferentes estamentos y organizaciones nacionales e internacionales, siendo obligatorio el tratamiento y la gestión de los residuos de forma adecuada. Esta tesis se centra en el tratamiento biológico de residuos que contengan compuestos fenílicos, como los derivados de las actividades industriales dependientes de material lignocelulósico o los producidos en procesos que empleen compuestos sintéticos de la misma naturaleza. La finalidad es desarrollar procesos de biotransformación o biodegradación de estos compuestos mediante diferentes cepas. El empleo de microorganismos es una técnica ampliamente usada, pero para ello es necesario previamente conocer y optimizar los parámetros nutricionales y ambientales de las cepas. Las cepas empleadas no provienen de colecciones de cultivo tipo (ATCC o CECT), por tanto un objetivo de esta tesis será el aislamiento, caracterización y establecimiento de las condiciones más adecuadas para el crecimiento de las cepas en medios de cultivo comerciales. A continuación, se simularan medios suplementados con compuestos fenílicos sintéticos, con el fin de optimizar las condiciones más adecudas para su biotransformación o biodegradación. Una vez estandarizadas las condiciones, se sustituirán los medios comerciales por corrientes líquidas obtenidas a partir de los materiales de partida objeto de investigación (bagazo de cerveza y efluentes de la industria textil). Para ello, el bagazo será previamente tratado mediante procesos mecánicos, térmicos y/o químicos que permitan solubilizar todos los elementos que lo conforman. Una vez obtenidas las diversas corrientes líquidas, se testará si son o no susceptibles de ser usadas como medios de cultivo para las diversas cepas. El segundo efluente al ser líquido no será necesario hacerle ningún tratamiento previo, y se determinará el efecto de los microorganismos directamente. También será objeto de esta tesis, el conocer las rutas metabólicas y los mecanismos que medien estos bioprocesos. Finalmente, se buscará reutilizar todas las fracciones residuales generadas en estos procesos, como por ejemplo las corrientes líquidas ricas en azúcares obtenidas tras los diferentes tratamientos termoquímicos del material lignocelulósico. Estas corrientes se pueden reutilizar para obtener péptidos naturales de gran interés industrial como son las bacteriocinas.

Os compostos fenílicos son elementos que se atopan amplamente distribuídos de forma natural, polo que non adoitan supoñer ningún tipo de impacto ambiental, a condición de que non superen a capacidade de resilencia da contorna. Ca finalidade de previr danos no ecosistema, foron promovidas numerosas accións en materia lexislativa ambiental desde diferentes estamentos e organizacións nacionais e internacionais, sendo obrigatorio o tratamento e a xestión dos residuos de forma adecuada. Esta tese céntrase no tratamento biolóxico de residuos que conteñan compostos fenílicos, como os derivados das actividades industriais dependentes de material lignocelulósico ou os producidos en procesos que empreguen compostos sintéticos da mesma natureza. A finalidade é desenvolver procesos de biotransformación ou biodegradación destes compostos mediante diferentes cepas. O emprego de microorganismos é unha técnica amplamente usada, pero para iso é necesario previamente coñecer e optimizar os parámetros nutricionais e ambientais das cepas. As cepas empregadas non proveñen de coleccións de cultivo tipo (ATCC ou CECT), por tanto un obxectivo desta tese será o illamento, caracterización e establecemento das condicións máis adecuadas para o crecemento das cepas en medios de cultivo comerciais. A continuación, simularanse medios suplementados con compostos fenílicos sintéticos, co fin de optimizar as condicións máis axeitadas para a súa biotransformación ou biodegradación. Unha vez estandarizadas as condicións, substituiranse os medios comerciais por correntes líquidas obtidas a partir dos materiais de partida obxecto de investigación (bagazo de cervexa e efluentes da industria téxtil). Para iso, o bagazo será previamente tratado mediante procesos mecánicos, térmicos e/ou químicos que permita solubilizar todos elementos que o conforman. Unha vez obtida as diversas correntes líquidas, testarase se son ou non susceptibles de ser usadas como medio de cultivo polas diversas cepas. O segundo efluente ao ser líquido non será necesario facerlle ningún tratamento previo, e determinarase o efecto dos microorganismos directamente. Tamén será obxecto desta tese, coñecer as rutas metabólicas e mecanismos que medien estes bioprocesos. Finalmente, buscarase reempregar todas as fraccións residuais xeradas nestes procesos, por exemplo as correntes líquidas ricas en azucres obtidos tras os diferentes tratamentos termoquímicos do material lignocelulósico. Estas correntes pódense reempregar para obter péptidos naturais de gran interese industrial como son as bacteriocinas.

Phenilic compounds are elements widely distributed on nature. Usually they does not produce damage to the environmental if the quantities does not exceed the resilience capacity. In order to prevent damage to the ecosystem, several actions from national and international statements and organizations have been promoted in the field of environmental legislation. Currently, the treatment and management of waste is mandatory. This thesis focuses on the biological treatment of residues containing phenilic compounds, such as those derived from industrial activities dependent on lignocellulosic material or those produced in processes that use synthetic compounds of the same nature. The purpose is developing processes of biotransformation or biodegradation of these compounds by microbial pathways. Techniques based on the employment of microorganisms are frequently used, but previously it is necessary to know and optimize the nutritional and abiotic parameters of the strains. Strains not come from collections type (ATCC or CECT), therefore one of the goal will be the isolation, characterization and set up the most suitable conditions for the growth of the strains in commercial culture media. Then, in order to optimize the most suitable conditions for the biotransformation or biodegradation of phenilic compounds, media supplemented with synthetic compounds will be used. Once the conditions are standardized, the commercial media will be replaced by the liquid streams obtained from the raw materials (brewer’s spent grain and effluents from the textile industry). For this, mechanical, thermal and/or chemical processes to solubilize all the elements will treat brewer’s spent grain. Liquid streams obtained will be tested as culture media for the strains. The second effluent is liquid, and for that, any pre-treatment will be required and the effect of the microorganisms will be determined directly. Another subject of this thesis will be to know the metabolic pathway and the mechanisms of these bioprocesses. Finally, in order to reuse all the residual fractions generated in these processes, the sugar-rich liquid streams obtained from the different thermo-chemical treatments of BSG will be test to obtain high added value natural peptides such as bacteriocins.