RCGI V31 N63

PRODUCCIÓN DE BIOETANOL A PARTIR DE HARINA DE RAMÓN BROSIMUM ALICASTRUM SW.
promedio, 95.5 kilogramos de semilla por año, con un
contenido de 61% de almidón (Hernandez-Gonzalez,
Vergara-Yoisura, & Larque-Saavedra, 2014; Barquera B.,
2013), convirtiéndola en una especie promisoria para la
producción de bioetanol. Por lo cual, el presente trabajo está
encaminado a evaluar diferentes pretratamientos en la harina
de semillas de ramón, que permitan mejorar la actividad
enzimática y con ello el rendimiento de etanol.
MATERIAL Y MÉTODOS
En este estudio se utilizó harina de semillas de ramón. Para
conocer el estado inicial de la materia prima se estudió su
estructura mediante microscopía electrónica de barrido
(MEB) y se determinaron los azúcares reductores (ARD)
mediante el método de Miller (Miller, 1959).
Se evaluaron 3 tratamientos, para lo cual se prepararon 3
suspensiones de 100 ml al 20% (p/v) de harina para cada
tratamiento. Para el tratamiento 1 (Presión y temperatura) se
calentaron las muestras a 121 °C durante 15 minutos, a una
presión constante de 0.1 MPa en un equipo de esterilización.
Para el tratamiento 2 (Temperatura) las muestras se
calentaron a 90 °C durante 30 minutos en un baño
recirculador a 20 rpm. Para el tratamiento 3 (Ultrasonido) las
muestras se colocaron en un baño ultrasónico a 70 Watts de
potencia durante una hora.
Terminados los tratamientos las muestras fueron hidrolizadas
en dos fases: licuefacción y sacarificación. En la licuefacción
se utilizaron 0.075 unidades de enzima α-amilasa A-7595
por gramo de almidón en la harina, incubando en un baño
recirculador a 85 °C por 1 hora a un pH 6 (Barquera B.,
2013), con agitación de 25 rpm. Para la sacarificación las
muestras se ajustaron a pH 4.5, se adicionaron 0.36 U/g de
enzima amiloglucosidasa A-7095; y se incubó a 60 °C por 24
h (Barquera B., 2013) en un equipo de agitación orbital a 100
rpm. Al término de la hidrólisis se realizaron pruebas de
ARD para determinar el mejor tratamiento mediante un
análisis de varianza, utilizando el software SPSS 16 ©. De
igual forma se realizaron análisis MEB para observar el
efecto sobre la estructura de la harina.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la figura 1 a, se observan los gránulos de almidón dentro
de una matriz proteíca, la cual, actúa como una barrera física
para las enzimas, lo que disminuye el porcentaje de
amilolisis. (S. Dhital, 2015), en la figura 1 b, se aprecia la
forma esférica del gránulo de almidón con dimensiones de 15
μm x 15 μm, lo que coincide con lo reportado por Pérez-
Pacheco y col. (Perez-Pacheco, 2014), quienes señalaron que
los gránulos de almidón, extraídos de la harina de ramón,
tienen forma oval a esférica con diámetros de 6 a 15 μm.
Figura 1. Harina de ramón, a) gránulos de almidón insertados en la matriz
proteica; b) tamaño y forma del gránulo de almidón.
En la figura 2 se apreciar el efecto sobre la estructura de la
harina, en la figura 2 b se observa como la estructura proteica
se pierde casi totalmente con el T1 con respecto al T0, de
igual manera la mayoría de gránulos de almidón pierden su
forma, observándose solo pequeñas formas difusas en una
solución continua de almidón, matriz proteica y demás
componentes de la harina. Este efecto esta dado debido a que
se rebasa la temperatura de gelatinización (83.5 °C) del
almidón presente en la harina de ramón. En el rango de 60-
70 °C, el almidón de ramón comienza a absorber agua de
manera irreversible, debido a la ruptura de puentes de
hidrógeno, este proceso se le conoce como gelatinización
(Wang & Copeland, 2013; Vallons & Arendt, 2009; Martín
& López., 2009; Perez-Pacheco, 2014), el cual trae consigo
la pérdida de cristalinidad, birefrigerancia y aumento de la
viscosidad, ya que los gránulos hinchados se fragmentan
parcialmente y se dispersan en la fase acuosa (Copeland,
Blazek, Salman, & Tang, 2009).
La fermentación se llevó a cabo en matraces Erlenmeyer de
150 ml, que contenían 40 mL de mosto, con una
concentración de 77.8 g/L de ARD. Se adicionaron 2 ml de
suspensión de inoculo (3.46 x 10 7 cel/mL) y se incubaron a
35 °C por 36 h, a pH 4.5 en una cámara de secado, sin
agitación. Las cepas evaluadas fueron S. cerevisiae
(Safoeno), (HC51), Zygosaccharomyces rouxxi
(M14SA10/M) y Candida tropicalis (PL1). El fermentado se
centrifugó a 4000 rpm por 20 min., el sobrenadante se destilo
siguiendo el protocolo descrito por Villegas 2011 (Villegas,
2011), cuantificando la concentración de etanol en un
cromatógrafo de gases CLARUS500.
Figura 2. Estructura de la harina: a) Sin tratar (T0), b) con presión y
temperatura (T1), c) con temperatura (T2) y d) ultrasonido.
REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN. INSTITUTO TECNOLÓGICO MÉRIDA Vol. 31 NÚM. 63 129