Acido láctico a partir de residuos de alimentos del Comedor Central de la Universidad del Zulia

La semana pasada defendió su Tesis Doctoral  Karina Martínez, recibiendo la aprobación por parte del jurado integrado por los doctores Elvis Portillo, Alexis Ferrer, Ever Morales y Lauris Urribarrí

Felicidades Karina y muchos éxitos!!

Martínez, Karina Isabel (2014). Producción biotecnológica de ácido láctico a partir de residuos de alimentos del Comedor Central de la Universidad del Zulia. Programa de Doctorado en Ingeniería. División de Postgrado de la Facultad de Ingeniería. Universidad del Zulia. Maracaibo, Venezuela. Tesis Doctoral. Tutora. Dra. Cateryna Aiello Mazzarri, 207 p.

Resumen

El objetivo de esta investigación fue evaluar el potencial de los residuos de alimentos como sustrato no convencional para la biosíntesis de ácido láctico. Se realizaron fermentaciones por carga de L.  casei  ATCC 393, L. delbrueckii ssp. bulgaricus y L. acidophilus ATCC 4356, utilizando residuos de alimentos como sustrato. Se evaluó el efecto de la  hidrólisis del sustrato con extracto enzimático producido por fermentación de Aspergillus niger 46896 en residuos de alimentos. Se evaluó el uso de operaciones de tratamiento con carbón activado e intercambio iónico para la reducción de impurezas y se utilizó un proceso de cristalización evaporativa como ruta de separación secundaria y concentración. Las fermentaciones realizadas con inóculos de L. casei ATCC 393 previamente adaptados a los residuos de alimentos presentaron los mejores resultados en cuanto a concentración de ácido láctico, productividad y rendimiento, alcanzando con el sustrato hidrolizado una producción de 61,13±0,02 g de ácido láctico/L a las 144 horas de fermentación con una productividad de 0,42±0,00 g/L.h. La mayor conversión del sustrato se alcanzó para las fermentaciones de L. casei ATCC 393 con un valor de  0,61 g de ácido láctico/g de residuo de alimentos, en base seca,  seguida de las fermentaciones de  L. delbrueckii ssp. bulgaricus y L. acidophilus ATCC 4356 con 0,58 y  0,25 g de ácido láctico/g de residuos de alimentos secos, respectivamente. El prensado mecánico presentó la más alta eficiencia, 81%, para la recuperación de ácido láctico del caldo de fermentación. El tratamiento con carbón activado resultó ser el mejor método para la eliminación de impurezas, con retención del 91% de los azúcares y esteres, el 49% de cationes Ca^*2 y el 46% de las proteínas totales, con una eficiencia de recuperación de ácido láctico del 70%. La preconcentración permitió reducir el volumen a un 75% con 93% de recuperación  del ácido láctico. El proceso de cristalización evaporativa de sales de sulfato presentó una eficiencia de recuperación global del 78%, lográndose obtener ácido láctico purificado con una concentración de 541,89 g/L. Los residuos de alimentos provenientes del Comedor Central Estudiantil de la Universidad del Zulia son un sustrato potencial para la síntesis fermentativa de ácido láctico, con rendimientos, productividades, conversiones y concentraciones de ácido láctico superiores a las de otros sustratos no convencionales.

Lactic acid production using food wastes from 

the central dining of Universidad del Zulia. 

Abtract

The objective of this research was to evaluate the potential of food waste as non-conventional substrates for lactic acid biosynthesis. Batch fermentations were carried out with L. casei ATCC 393, L. delbrueckii ssp. bulgaricus, and L. acidophilus ATCC 4356 using food waste as substrate. The effect of substrate hydrolysis was evaluated with an enzyme extract of Aspergillus niger 46896 synthesized from food waste. Operations with activated carbon and ion exchange treatment were studied to reduce impurities, and evaporative crystallization process as a secondary route of separation and concentration were used. Fermentations performed with inoculum of L. casei ATCC 393 previously adapted to waste food had the best results of concentrations of lactic acid, productivity and yields, producing from hydrolyzed substrate 61,13±0,02 g lactic acid/L at 144 hours of fermentation with a productivity 0,42±0.00 g /L.h. The highest substrate conversion was reached for the L. casei ATCC 393 fermentations obtaining 0,61 g lactic acid/g of food residue, dry basis, followed by the fermentation of L. delbrueckii ssp. bulgaricus and L. acidophilus ATCC 4356 with 0,58 and 0,25 g of lactic acid/g dry waste food acid, respectively. Mechanical pressing showed the highest efficiency (81%) for recovery of lactic acid from the fermentation broth. Treatment with activated carbon proved to be the best method for removing impurities, with retention of 91% of sugars and esters, 49% of cations Ca⁺² and 46% of protein, with a recovery efficiency of 70% lactic acid. Preconcentration reduced the volume to a 75% with a 93% of lactic acid recovery. The evaporative crystallization of sulfate salts process provided an overall recovery efficiency of 78%, allowing to obtain purified lactic acid with a concentration of 541,89 g/L. Food waste from the central dining of Universidad del Zulia is a potential substrate for the fermentative synthesis of lactic acid, with yields, productivity, conversions and concentrations of lactic acid higher those of other unconventional substrates.

Producción de ácido láctico a partir de residuos de alimentos del Comedor Central de LUZ

Yenni y Luisa

Esta semana y luego de esperar un tiempo debido a las dificultades que ha atravesado nuestra Universidad del Zulia, defendieron su Trabajo Especial de Grado  Luisa y Yenni, obteniendo una excelente calificación por parte del jurado, Profesoras Zulay Mármol, Karina Martínez  y Cateryna Aiello Mazzarri !!  

Muchas Felicidades y Éxitos  !!!

Fernández O, Luisa;  Castellanos G, Yenni.  (2013) Producción de ácido láctico a partir de residuos de alimentos por Lactobacillus helveticus ATCC 8018 y Lactobacillus acidophillus ATCC 4356. Trabajo Especial de Grado presentado ante la Universidad del Zulia para optar al título de Ingenieros Químico. Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Química. Maracaibo, Venezuela,

  

La necesidad global por la conservación del medio ambiente ha motivado a la utilización de residuos como materia prima de bajo costo y fácil adquisición. Residuos de alimentos son ricas fuentes de nutrientes como azucares, pigmentos, fibra, proteínas, entre otros, que podrían ser potencialmente útiles cuando se les transforman mediante reacciones apropiadas en productos de elevado valor agregado; por tanto el objetivo de esta investigación fue evaluar la producción  de ácido láctico a partir de residuos de alimentos empleando las bacterias Lactobacillus helveticus ATCC 8018 y Lactobacillus acidophillus ATCC 4356. La metodología experimental utilizada constó de 8 fases: i) recolección del sustrato, ii) preparación del sustrato, iii) almacenamiento y conservación del sustrato, iv) caracterización del sustrato, v) activación del LAB, vi) fermentación en medio de mantenimiento, vii) preparación del inóculo para la fermentación con residuos de alimentos y viii) fermentaciones utilizando residuos de alimentos como sustrato. Se utilizaron residuos de alimentos provenientes de un comedor universitario como sustrato para la biosíntesis de ácido láctico en fermentaciones por carga; se evaluó el efecto de la concentración del sustrato (10% y 15% de residuos de alimentos en base seca) y del efecto sobre el tipo de microorganismo sobre la producción de ácido láctico; obteniéndose una concentración máxima de ácido láctico de 1,509 g/L a una concentración de sustrato del 15% de residuos de alimentos en base seca con el Lactobacillus acidophillus ATCC 4356 sin la adición de ningún tipo de nutrientes como suplemento al sustrato. 

Cateryna Aiello Mazzarri (Tutora)
Karina Martínez (Asesora)
Marisela Rincón (Asesora)

Claudia y Gabriel presentaron su Trabajo de Grado

El pasado 4 de junio defendieron su Trabajo Especial de Grado Claudia Ocampo y Gabriel Pedrozo, ante el jurado conformado por las Profesoras Zulay Mármol, Karina Martínez (Asesora) y Cateryna Aiello Mazzarri (Tutora).

Por su desempeño y su excelente exposición y defensa recibieron la calificación de excelente!! Felicitaciones !!!

Ocampo Claudia y Perozo Gabriel (2013) Producción de ácido D- láctico por Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus en cultivos por carga. Trabajo Especial de Grado. Escuela de Ingeniería Química. Facultad de Ingeniería. Universidad del Zulia. Maracaibo, Venezuela. 84p.

Los esfuerzos de investigación para la biosíntesis de ácido láctico están enfocados en disminuir los costos de producción con el uso de sustratos económicos. Por lo que el objetivo de esta investigación fue evaluar la producción de ácido D(-) láctico a partir de residuos de alimentos empleando Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus. Se realizaron fermentaciones por duplicado a 41°C y pH 6 en cultivos por carga, utilizando como sustrato residuos de alimentos hidrolizados y no hidrolizados enzimáticamente a 55°C por 90 minutos con glucoamilasa obtenida por Aspergillus niger 46896. La adaptación del inóculo al sustrato permitió producir 2.848±0.244 g/L de ácido láctico a partir de residuos de alimentos sin hidrolizar, con concentraciones máximas de 3.058±0.234 g/L, para una conversión de 45.20±3.89%, con un rendimiento de 63.25±3.28% y una eficiencia de 37.98±3.25%. Con la hidrólisis del sustrato se logró incrementar en un 53.46% la concentración de azúcares reductores lográndose producir 6.697±0.051 g/L de ácido láctico, con concentraciones máximas de 6.714±0.033 g/L, alcanzándose una conversión de 69.31±2.56%, para un rendimiento de 81.09±3.87% y una eficiencia de 89.29±0.67%. Los resultados indican que los residuos de alimentos hidrolizados enzimáticamente pueden utilizarse como sustrato no convencional para biosíntesis de ácido láctico con Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus previamente adaptado.

Ocampo Claudia y Perozo Gabriel (2013)  Production of D-Lactic acid by Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus in batch cultures. Trabajo Especial de Grado. Escuela de Ingeniería Química. Facultad de Ingeniería. Universidad del Zulia. Maracaibo, Venezuela. 84p.

The efforts in the investigation for lactic acid bio-production are focused in production costs reduce. The objective of this investigation was to evaluate the production of D(-) lactic acid from food residue using Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricuss. Fermentation's by duplicate were made at 41°C and pH 6 in batch cultures, using food residue and enzymatically hydrolyzed food residue as substrate at 55°C for 90 minutes with glucoamylase obtained by Aspergillus niger 46896. The adaptation of the inoculum to the substrate allowed to produce 2.848±0.244 g/L of lactid acid, with maximum concentrations of  3.058±0.234 g/L for a conversion of 45.20±3.89%, with a yield of 63.25±3.28% and an efficiency of 37.98±3.25%. With the substrates hydrolysis the concentration of sugars reductors was incremented by 53.46% producing 6.691±0.051 g/L of lactic acid, with maximum concentrations of 6.714±0.033 g/L, reaching a conversion of 69.31±2.56%, with a yield of 81.09±3.87% and an efficiency of 89.25±0.67%. The results indicate that enzymatically hydrolyzed food residue can be used as a non-conventional substrate for the biosynthesis of lactic acid  with previously adapted Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus.