RCGI V 21 N 57

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ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA. Vol. 21 NÚM. 57. PP. 28-36 SEP. 2015 ISSN 0185-6294 COMPARACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE LÍPIDOS DE: Chaetoceros muelleri, Nannochloropsis oculata, y Tetraselmis chuii CRECIDAS EN CULTIVO SUMERGIDO CON FINES ENERGÉTICOS Gómez Maldonado 1 , María Concepción; Giorgana Figueroa 1 , José Luis; Salvador Aguilar 1 , Oscar; Rodríguez Gil 1 , Luis Alfonso; Reyes Sosa 1 , Carlos Francisco; Nahuat Dzib 1 , Sara Luz; Gaxiola Cortés 2 , Gabriela; Palomino Albarrán 2 , Gabriela Iveth y Balam Uc 2 , Patricia. - Instituto Tecnológico de Mérida, Depto. Química-Bioquímica, Laboratorio de Biotecnología, Av. Tecnológico Km 4.5 S/N, C.P. 97118 Mérida, Yucatán 999 964 5000 Fax 999 944 8181; maritacgm@hotmail.com; 2 UNAM Unidad académica Sisal Puerto de Abrigo s/n, C.P. 97356 Sisal, Hunucmá, Yucatán. Autor de contacto: o__oxp@hotmail.com Recibido: 10/julio/2015 Aceptado: 23/agosto/2015 Publicado: 28/septiembre/2015 RESUMEN En el presente trabajo se compara el contenido lipídico de diversas especies microbianas con las microalgas Chaetoceros muelleri, Nannochloropsis oculata y Tetraselmis chuii consideradas fuentes potenciales de biocombustibles. Se realizó el cultivo con f/2 Guillard analizando la concentración celular, los parámetros cinéticos, la biomasa seca por litro de cultivo, el rendimiento de aceite, la eficiencia del proceso así como su producción anual por Ha. Utilizando cromatografía en capa fina (CCF) se detectó la presencia de los lípidos presentes en cada muestra resultando Chaetoceros muelleri la mejor opción para la producción de aceites que presenta una mayor tasa de crecimiento y un mayor contenido lipídico, logrando un 85.4% de eficiencia del proceso. Palabras Clave: lípidos; microalgas; levaduras; hongos; bacterias; CCF; Chaetoceros muelleri; Nannochloropsis oculata; Tetraselmis chuii. ABSTRACT In this paper the lipid content of various microbial species Chaetoceros muelleri microalgae, Nannochloropsis oculata and Tetraselmis chuii considered potential sources of biofuels were compared. The culture was performed with Guillard’s f/2 analyzing the cell concentration, the kinetic parameters , the dry biomass per liter of culture , the oil yield , process efficiency and its annual production per hectare. Using thin layer chromatography (TLC) presence of lipids was detected in each sample resulting Chaetoceros muelleri the best choice for the production of oils having a higher growth rate and increased lipid content , achieving a 85.4 % efficiency of the process. Key words: lipids; microalgae; yeast; fungi; bacteria; TLC, Chaetoceros muelleri; Nannochloropsis oculata; Tetraselmis chuii. INTRODUCCIÓN El rápido desarrollo de la industria del biodiesel mundial ha estado estrechamente observado por los países interesados en estimular el crecimiento económico, mejorar el medio ambiente y reducir la dependencia del petróleo importado. Chaetoceros muelleri, Nannochloropsis oculata, y Tetraselmis chuii son especies de microalgas principalmente utilizadas como alimento vivo en diversas especies marinas en acuacultura sin embargo en los últimos años han sido objeto de estudio para evaluar su potencial para su uso en biocombustibles. Biodiesel La materia prima para la producción de biodiesel son los triglicéridos (TAG), también llamados aceites. Los TAG son moléculas formadas por tres moléculas de ácidos grasos unidas a una molécula de glicerol mediante enlaces ésteres. Para la producción de biodiesel, los TAG reaccionan con metanol a través de una reacción conocida como transesterificación para producir metil-ésteres de ácidos grasos (biodiesel) y glicerol (Chisti 2007). El glicerol es por lo tanto un residuo orgánico que se obtiene de la producción de biodiesel. La fuente de aceites para la producción de biodiesel puede ser muy diversa (vegetales, animales y microbianos), aunque no todos los aceites son satisfactorios para producir biocombustible, ya que la calidad del producto depende de la composición de los ácidos grasos que componen los aceites Situación actual del biodiesel De acuerdo con un informe publicado por la compañía global de servicios de información Fuji Keizai EE.UU. a principios de octubre, "el mercado de biodiesel mundial se estima que alcanzará 37 mil millones de galones en 2016 creciendo a una tasa promedio anual de 42 por ciento." El informe predice que Europa seguirá dominando para la próxima década, seguido de los Estados Unidos. En el próximo año, incentivos gubernamentales, mandatos locales e inversionistas en países como Brasil, Argentina, Indonesia, Tailandia y Malasia T E C N O L Ó G I C O N A C I O N A L D E M É X I C O . I T M É R I D A
COMPARACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE LÍPIDOS DE: CHAETOCEROS MUELLERI, NANNOCHLOROPSIS OCULATA, Y TETRASELMIS CHUII CRECIDAS EN CULTIVO SUMERGIDO CON FINES ENERGÉTICOS permitirá a algunos de ellos a participar en el sector mundial de biodiesel emergente, según un informe publicado a mediados de octubre por el Centro del Instituto Nelson para la Sostenibilidad y el Medio Ambiente Global de la Universidad de Wisconsin-Madison. Doctorandos SAGE Matt Johnston y Tracey Halloway clasifican 226 países según su potencial de producción de biodiesel en grandes volúmenes, con el con el menor costo de mantenimiento, el informe fué realizado para evaluar si los países en desarrollo pueden crecer y exportar cantidades significativas de aceite vegetal con la posibilidad para refinarlo en biodiesel. En general, el estudio clasificó Malasia, Tailandia, Colombia, Uruguay y Ghana como los países con mayor probabilidad de atraer inversiones para biodiesel, no sólo a causa de sus fuertes industrias agrícolas, sino también su relativa seguridad y la estabilidad, la falta de la deuda, y la disponibilidad de materias primas de biodiesel como la soja, la palma o el aceite de jatropha. " Normas y Regulaciones La introducción exitosa y la comercialización del biodiesel en varios países han dado lugar al establecimiento de normas que regulan sus propiedades y aseguran su calidad. Los estándares utilizados actualmente como referencia son la norma ASTM D675 en Estados Unidos (ASTM, 2006) y las normas europeas EN 14213 y EN 14214 para su uso en calefacción y transporte, respectivamente (http://www.biofueltesting.com/specifications.asp) Microorganismos oleaginosos Aunque todas las células vivas requieren de un cierto contenido de lípidos en su constitución, no todos los microorganismos pueden ser considerados como fuente de aceites y grasas. Aquellos microorganismos que albergan gran cantidad de aceite se les suele llamar oleaginosos. Dentro de los microorganismos oleaginosos se incluyen algunas especies de microalgas, levaduras, bacterias y hongos. (Winn W, 2008; Ezziyyani M, 2008; Sylvia DM, 2005) De las diferentes especies de levaduras (600), sólo 25 suelen acumular algo más que 20% de lípidos y de las 60000 especies de mohos solo 50 acumulan más de 25 % de lípidos (Acuña 2004). Los lípidos acumulables por los microorganismos son principalmente trilgliceroles, por lo que esto se debe tomar en cuenta para optimizar la producción cuando se quiere otros tipos de lípidos Tabla 1.-Producción de lípidos en levaduras, hongos y bacterias reportadas. C L L L L L L L Especie Rhodosporidium toruloides Lypomyces starkeyi Rhodotorula glutinis Trichosporon fermentans Trichosporon cutaneum Trichosporon dermatis Cryptococcus curvatus Rendimiento de lípidos (g/L) 13,8 -- 5,9 6,89 - 9,99 -- -- -- 7,19 -- 5,32 15.8 -- -- Coeficient e de lípidos (%) 22,7 24.6 20,4 11-14 54 26.7 18.5 31.2 13 43 25 8,42 -- 59.5 40.1 Fuente Li, W. et al.,2007 Yu et al.2011 Kazuyoshi, K. et al.,2006 Wang, L. et al ,2005 Yamauchi ,1983 Anschau et al.2014 Aristizabal et al.2012 Yu et al. 2011 Huang, J.Z. et al ,1998 Rhee ,1986 Yu et al.2011 El-Fadaly H.A.et al ,2009 Huang et al. 2012b Huang et al. 2011 Huang et al. 2009 -- 45.4 Chen et al. 2013 -- 40 Huang et al. 2012ª 37,1 -- -- -- 64 33.5 Davis R.J. et al .1990 Liang, et al. 2012 Yu et al.2011 H Aspergillus nidulans -- 50 A Azeem, et al. 1999 H Aspergillus sydowii -- 42,1 A Azeem, et al. 1999 Aspergillus 61 Mitra et al. 2012 oryzae H Fusarium equisetti -- 36.2 A Azeem, et al. 1999 H Fusarium oxysporum -- 51 A Azeem, et al. 1999 H M. rouxii 1 7 Hannson, L., et al ,1989 H Cunninghamella echinulata 8 10,6 4.4 65.5 27 58 49 Fakas et al. 2009 Cheng, H.C., et al.1996 Hannson, L., et al .1989 Gema. H, et al. 2002 H M. mucedo 12 62 Certik, M., et al. 1997 H M. ranmaniana 31.3 50 Hiruta, O.,et al.1997 H H H H B Mortierella isabellina Mortierella alpina Mucor circinelloides Yarrowia lipolytica Orden: Actinomycetales Género: Mycobacterium Streptomyces Rhodococcus Nocardia Arthrobacter 18 -- -- -- -- -- -- -- -- -- 35 50 53 64.3 64.3 16.8 49 64 23 19 40 58.6 4.6 -- TG* >20% Ruan et al.2013 Seraphim, P., et al. 2004 Zeng at al.2013 Economou et al.2011b Gao et al.2013 Zeng at al.2013 Stressler et al. 2013 Nie et al.2013 Vicente, G., et al. 2009 Vicente, G., et al. 2010 Muniraj et al. 2013 Tsigie et al. 2011 Yu et al. 2011 Álvarez y Steinbüchel (2002), Yi y Zheng (2006), Li (2008) y Wältermann (2000) B Arthrobacter Sp. -- TG* Meng (2009) y REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN. INSTITUTO TECNOLÓGICO MÉRIDA Vol. 21 NÚM. 57 29
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