Date post: | 17-Feb-2015 |
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“AISLAMIENTO DE MICROORGANISMOS PARA LA PRODUCCIÓN DE ETANOL A PARTIR DE DESECHOS DE PLÁTANO”
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
TESIS
PRESENTA:BRENDA MANZANILLA VIVEROS
ASESORA: CARMEN BULBARELA SAMPIERI
XALAPA, EQUEZ, VER., 13 DE DICIEMBRE 2012
Fuentes energétic
as
Desarrollo sostenible
Dependencia del petróleo
Contaminación
Cambio climático
CO2
Reducción
Biocombustibles
Cultivos alimentarios (33.3 Mha)
Precios más altos Inseguridad alimentaria
Desechos agroindustriales(desechos sólidos urbanos)
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ANTECEDENTES
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS BIOCOMBUSTIBLES (AYCACHI, 2009; DI NICOLA, 2011)
Ventajas Desventajas
No aumenta los niveles de CO2 en la atmósfera.
El costo de producción es más elevado que el de la gasolina.
Fuente de energía renovable.Se requiere de destilación para obtener los alcoholes, lo que
provoca una mayor emisión de CO2 con respecto a la gasolina.
Aprovechamiento de tierras de poco valor agrícola.
Su uso se limita a un tipo de motor automovilístico de bajo
rendimiento y poca potencia.
alfalfa, sorgo dulce, yuca, abeto, sauce, alpiste, caña de azúcar,
remolacha, cereales, maíz, patata, residuos sólidos urbanos,
entre otros
El proceso de producción varia con la materia prima que se trabaje.
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BIOETANOL
Biocombustibles Bioetanol
Biomasa
Maíz,Caña de azúcar
Biomasa lignocelulósica y desechos agroalimentarios
Usos:
BebidasDisolventeAditivo (Oxigenante)Combustible (E85)
Producción de
Bioetanol
Fermentación
Carbohidratos
Microorganismos
Solución con azúcares
fermentables
Separación y Purificación del
etanol
Destilación y deshidratación
pH
Temperatura
Presión
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Producción de bioetanol
Aumento de la población
Crisis energética
Contaminación
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JUSTIFICACIÓNFuente de energía
Limpia Barata
Fácil
Industria y sociedad
BioetanolCosto
Encontrar microorganismos que trabajen bajo condiciones menos controladas
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OBJETIVOS
Aislar microorganismos a partir de los productos fermentados.Fermentar un medio de plátano hidrolizado bajo condiciones ambientales, con los microorganismos aislados.Determinar la producción de etanol por parte de cada uno de los microorganismos encontrados.Identificar los microorganismos productores de etanol.Cuantificar la producción de etanol de los microorganismos con mayor potencial.
GENERAL
Evaluar la capacidad de microorganismos nativos aislados de productos fermentados, para producir etanol por medio de la fermentación no controlada de un hidrolizado de plátano.
ESPECÍFICOS
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HIPÓTESIS
Es posible aislar microorganismos nativos de productos fermentados que
produzcan etanol a partir de un hidrolizado de plátano bajo
condiciones de fermentación no controlada.
METODOLOGÍAMedio de plátano
100 ml
Saccharomyces cerevisiae
Microorganismos aislados
Dicromato de potasio
Prueba de yodoformo
Determinación de etanol
modelo
Hidrólisis
Inoculación
Fermentación
Cuantificación de etanol
Valoración en retroceso (dicromato de potasio) Identificación
de cepas
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MATERIA PRIMA
Plátano
Tiendas y mercados de la zona centro
Grado de maduración
Enano Gigante
Municipio de San Rafael
Contenido de azúcares
Variedad
MEDIO DE FERMENTACIÓN CON PLÁTANO
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Solución de plátano• 10, 20, 30, 40, 50 y
60 % p/v • Grados Brix ( 20°
Brix) y azúcares reductores
Hidrólisis• Térmica (autoclave:15
min a 120°C)
Inoculación y Fermentación (3 días)• Saccharomyces
cerevisiae
Determinación de etanol• Prueba de yodoformo
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PRODUCTOS PARA LA OBTENCIÓN DE MICROORGANISMOS
Productos fermentados
2 muestras de Tepache
Mercado municipal
Elaboración caseraCapulín
Masa agria
Morita
Noni
Plátano
Nanche
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AISLAMIENTO DE MICROORGANISMOS
• Centrifuga (a 5000 rpm durante 5 min)
Productos fermentado
s
• Agar de Papa Dextrosa (PDA)
Siembra
• 30°C por 36 horas
Incubación
• Observación en microscopio
Purificación
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RESULTADOS Y DISCUSIÓNPREPARACIÓN DEL MEDIO DE CULTIVO
Madurez
Estado 7 (negro)
Estado de
madurez del
plátano
Color de la cáscara del
fruto
% de azúcares reductores
1 Verde 2.203 Amarillo 3.665 Amarillo con
manchas negras4.95
7 negro 5.6% de plátano en la solución
° Brix a 21°C
% de azúcares reductores
10 1.26 1.38 20 1.86 2.0230 3.46 3.44
40 3.46 3.5650 3.26 3.4660 5.07 5.19
Porcentaje de plátano
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OBTENCIÓN DE MICROORGANISMOS Y DETERMINACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE
ETANOL
Morfolog
ía
% de
cepas
nativas
Productora
s de
alcohol
% de cepas
productoras de
etanol
Levadura
s
13 cepas
52.2 6
26.1
Bacterias
10 cepas43.4 0
23 cepas
5 levaduras se aislaron de tepache1 levadura del fermentado de plátano
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IDENTIFICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS PRODUCTORES DE
ETANOL
Fermentado de
tepachel(1)
Fermentado de
tepache(2)
Plátano
MUESTRA:
Zygosaccharomyces bisporus
012
015
001
Zygosaccharomyces bisporus
Zygosaccharomyces rouxii
NOMBRE:CÓDIGO:
Clave dicotómica de Pitt y Hocking
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CINÉTICA DE PRODUCCIÓN DE ETANOL Y CONSUMO DE AZÚCARES
Producción a las 72 horas
012 67.1 g/l
015 51.4 g/l
001 18.4 g/l
S. cerevisae 75.7 g/l
110.4 g/lCoronel y Oviedo et al. (2009) (bajo condiciones controladas)
NOMBRE Y CÓDIGO: PRODUCCIÓN:
Zygosaccharomyces bisporus
Zygosaccharomyces rouxii
Zygosaccharomyces bisporus
Mismas condicion
es(ambient
e)
19
0 10 20 30 40 50 60 70 800
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0
10
20
30
40
50
60
7012
Tiempo (h)
% A
zú
care
s
Eta
no
l (g
/l)
PRODUCCIÓN DE ETANOL Y CONSUMO DE AZÚCARES REDUCTORES DE LA Z. bisporus EN MEDIO FERMENTADO A
TEMPERATURA AMBIENTE. .
A. R.
Etanol
20
0 10 20 30 40 50 60 70 800
10
20
30
40
50
60
70
8012115Pa-trón
Tiempo (h)
Eta
no
l (g
/l)
COMPARACIÓN DE PRODUCCIÓN DE ETANOL ENTRE LAS CEPAS AISLADAS Y S. cereviseae (CONTROL POSITIVO, EN MEDIO
PF A TEMPERATURA AMBIENTE.)
Z.
bispor
us
Z. rouxii
Z.
bispor
us
S.
cerevis
ae
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CONCLUSIONES Es posible encontrar cepas nativas que produzcan etanol en la región de Xalapa, Ver., las cuales resultan ser adecuadas para realizar fermentaciones utilizando residuos tales como: el plátano.
En este trabajo se encontraron 3 cepas: 2 provenientes del tepache (1 realizado de forma casera así como otro conseguido en el mercado local) y otra de la fermentación del plátano. Respectivamente se identificaron las dos primeras como Zygosaccharomyces bisporus (cepa 001, y 012) y la última como Zygosaccharomyces rouxii (cepa 015).
La capacidad de producción de etanol de las cepas aisladas fue diferente, la primera se denominó 001 la cual produjo 18.4 g/l de etanol, la segunda cepa 012 con 67.1 g/l y la última 015 con 51.4 g/l, las cuales se compararon con la cepa muestra Saccharomyces cerevisiae que produjo 75.7 g/l.
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RECOMENDACIONESSería útil probar otros métodos para hidrolizar los almidones del plátano, como la enzimática, para obtener mayor cantidad de azúcares reductores y así aprovechar de manera eficiente el sustrato.
Para la cuantificación de azúcares sería óptimo utilizar la técnica de DNS, para eliminar el factor del error humano en las titulaciones de la técnica de Fehling.
Es conveniente estudiar bajo qué condiciones de presión, temperatura, y porcentaje de azúcares trabajan de mejor manera.
Realizar la cuantificación de etanol mediante HPLC.
Realizar la identificación de los microorganismos aislados mediante técnicas moleculares basadas en sondas genéticas y ensayos basados en la reacción en cadena de la polimerasa.
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