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Despolimerización de l ignina residual de paja de tr igo por ascomicetos acuáticos para la
producción de metano
Presenta:
M.C. Eduardo Balt ierra Trejo
D r a . L i l i a n a M á r q u e z B e n a v i d e s D r. J u a n Ma n u e l S á n c h e z
Y á ñ e zD i r e c t o r a C o d i r e c t o r
Mo r e l i a , M i c h . , No v i e m b r e 2 0 1 3
I I A F
IIQB
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Producción de residuos agrícolas
Kim & Da le , 2004 (Es t imac ión de p romed ios de 1997-2001 )
Residuo agrícola Producción (millones de
Ton/año)
Rastrojo de maíz 203.62
Paja de cebada 58.45
Paja de soya 10.62
Paja de arroz 731.34
Paja de trigo 354.35
Paja de sorgo 10.32
Bagazo de caña 180.73
Subtotal 1549.42
460
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Talebnia et a l . , 2010
Despolimerización de la lignina
Lignina de trigo
Físico-químicos
Ácido (H2SO4)
Alcalino (NaOH)
Agentes oxidantes (H2O2, O3)
Hidrotérmicos
Biológicos Basidiomicetos Ascomicetos
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Estructura de la pared celular vegetal Estructura química de la l ignina
Lignina residual de paja de trigo
Celulosa
HemicelulosaLignina
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Rastrojo linaza Rastrojo maíz Paja de trigo Paja de arroz0
20
40
60
80
100
120
SGH
Monómeros de lignina en pajas
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Metabolismo de despolimerización de lignina en ascomicetos
Dashtban et al., 1978
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Metabolismo de despolimerización de lignina en ascomicetos
Martínez et al., 2000
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Metabolismo de aromáticos en ascomicetos
Rochkind et al., 1986
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Energía• Bioetanol• Biogás• Hidrógeno
Industriales
• Aromáticos• Fitohormonas• Alimento• Drogas• Cosméticos
Biorremediación
• Aromáticos y poliaromáticos
• Nitroaromáticos• Clorofenoles• Colorantes• Explosivos• Plaguicidas
Aplicaciones biotecnológicas
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Antecedentes
Referencia Hongo Lignina Resultado
Varnaitė & Raudonienė (2005) Galactomyces geotrichum*Myrothecium verrucaria*
Centeno 53, LiP60, LiP
Sinegani et al., (2005) Armillaria sp., Polyporus sp.Phanerochaete chrysosporiumAspergillus terreus**Trichoderma reesei**
TrigoCebadaChícharoArroz
3036.94022
Zeng et al., (2006) Penicillium simplicissimum** Arroz 27 Lac
Chang et al., (2012) Phanerochaete chrysosporiumFusarium monoliforme*
Arroz 2835, LiP, MnP
Kluczek-Turpeinen et al., (2007) Paecilomyces inflatus** Trigo 20
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Los ascomicetes acuáticos realizan la despolimerización de la LRPT en aromáticos, luego su oxidación en ácidos grasos, los cuales pueden ser sustrato para la generación de metano por arqueobacterias metanogénicas.
Hipótesis
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Objetivo general Analizar si los AA realizan la despolimerización de la LRPT en
ácidos grasos aprovechables por arquebacterias metanogenicas para la generación de CH 4.
Objetivos particularesSeleccionar AA con mayor potencial para la despolimerización
de la LRPT.Determinar cualitativamente y cuantitativamente los aromáticos
y los ácidos grasos producto de la despolimerización de la LRPT.
Establecer el punto máximo de producciónde ácidos grasos durante la despolimerización de la LRPT, viables de convertirse en CH4 por arqueobacterias metanogénicas.
Objetivos
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Metodología
Paja
Tratamiento ácido térmico
Lignina
Despolimerizar
AromáticosÁcidos grasosDigestión anaerobia
Biogás
CelulosaHemicelulosaLignina
CelulosaHemicelulosa Ascomicetes
7 tratamientos- 4 acuáticos- 1 mezclas- 1 terrestres- 1 control
Ácido Formico, Acético, Propionico, Butirico, Isobutirico, Valerico, Isovalerico,
Caproico
ácidos p-hidroxibenzoico, vanillínico, ferúlico y siríngico; vainillina y guayacol
Lac
LiP
MnPActividad enzimátic
a
Identificación de productos
CH4
CO2
Actividad metanogénica
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2. Despolimerización de LRPT en ascomicetos
Resultados preliminares
AT3 AT4 AT11 AT12 Ctrl05
10152025303540
Des
polim
eriz
ació
n (%
)
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2. Actividad enzimática en ascomicetos
Resultados preliminares
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40
20
40
60
80
100
120
Penicillium AT3Penicillium AT4Aspergillus AT11Aspergillus AT12Control
Tiempo (semanas)
Act
ivid
ad e
nzim
átic
a (IU
)
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Resultados preliminares
G V H AV S F0
2
4
6
8
10
12
14
16
AT3Penicillium AT4Aspergillus AT11Aspergillus AT12
Con
cent
raci
ón (m
g/m
L)
3. Producción de aromáticos en ascomicetes
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D.C. EDUARDO BALTIERRA TREJO
Art ículos Cient í f icos publ icados del autor: Bal t ierra-Tre jo, E. , Sánchez-Yáñez, J . M. , Buenrost ro-Delgado,
O. , & Márquez-Benav ides, L. (2015) . Product ion of shor t -chain fat ty ac ids f rom the b iodegradat ion of wheat s t raw l ign in by Aspergi l lus fumigatus. Bioresource Technology, 196 , 418-425.
Bal t ierra-Tre jo, E. , Márquez-Benav ides, L. , & Sánchez-Yáñez, J . M. (2015). Incons is tenc ies and ambigui t ies in ca lculat ing enzyme act iv i ty : The case of laccase. Journa l of Microbio logical Methods, 119 , 126-131.
Bal t ierra-Tre jo, E. , Márquez-Benav ides, L. , del Consuelo Hernández-Berr ie l , M. , & Sánchez-Yáñez, J . M. (2016). Aromat ic monomers generat ion by Aspergi l lus and Penic i l l ium spp f rom res idual wheat s t raw l ign in | Generac ión de monómeros aromát icos por Aspergi l lus y Penic i l lum spp a par t i r de l ign ina res idual de paja de t r igo. Vitae, 22 (3) , 197-204.
Bal t ierra-Tre jo, E. , Si lva-Espino, E. , Márquez-Benav ides, L. , & Sánchez-Yáñez, J . M. (2016) . Inducc ión de la degradac ión de l ign ina de paja de t r igo en aromát icos por Aspergi l lus spp. y Penic i l l ium chrysogenum. Journa l of the Selva Andina Research Soc iety, 7 (1) , 10-19.
ORCID: 0000-0002-9000-2987ResearcherID: B-6105-2016
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D.C. EDUARDO BALTIERRA TREJO
Contacto:
E-mai l : bal t ierrachess@gmail .com
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Twitter: @Balt ierra_Trejo
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo
Instituto de Investigaciones Agropecuarias y Forestales
Laboratorio de Residuos Sólidos y Uso eficiente de Energía
Av. San Juanito Itzicuaro s/n Col. San Juanito Itzicuaro, Morelia Michoacán, México C.P. 58341
Tel. Tel. +52 (443)334 04 75 Ext 116
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Agradecimientos
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