Evaluación del rendimiento de producción de celulosa bacteriana usando microalgas como fuente sustentable de oxígeno

Abstract

La celulosa es un polisacárido que se encuentra presente en la naturaleza, el cual es de importancia mundial, debido a sus propiedades únicas que lo hacen fundamental en aplicaciones industriales tan diversas, como lo son en la producción del papel, en la industria biomédica, en el vestuario, cosméticos, entre otros. No sólo los organismos vegetales son capaces de producir celulosa, sino que también microorganismos como las bacterias Acetobacter, entre ellas la bacteria Gluconacetobacter xylinus (G. xylinus), la cual es el organismo más estudiado por el rendimiento de biopelícula producida, como también por la fuente de celulosa limpia obtenida sin necesidad de purificación. Sin embargo, este rendimiento varía según las condiciones en las que crece la bacteria, como lo son la fuente de glucosa utilizada y la oxigenación que necesita al ser un microorganismo aeróbico estricto. Se ha utilizado esta bacteria a nivel industrial de producción, no obstante, el alto costo de mantenimiento por las necesidades antes mencionadas, no ha logrado concretar el potencial que esta fuente entrega. Es por esto, que en el presente estudio se buscó una fuente natural de oxigenación, como lo es la microalga Chlorella vulgaris (C.vulgaris), la cual es de fácil manejo y económicamente rentable de mantener en laboratorio por sus amplios usos, como también su capacidad de producir oxigeno bajo luminosidad constante como fotoperiodo. Así es como en este trabajo de investigación se caracterizó el crecimiento de G. xylinus y C. vulgaris. Luego, se realizaron co-cultivos (CC) y cultivos separados (CS) entre ambos microorganismos. El objetivo de esta investigación fue estudiar la capacidad de optimizar la producción de celulosa bacteriana, entregando oxigenación controlada xv desde las microalgas fotosintéticamente activas (bajo fotoperiodo y luz constante) hacia el cultivo bacteriano. Nuestros resultados indican que, mediante la metodología de CS y bajo luminosidad constante al sexto día de cultivo estático, se produjo un rendimiento de celulosa bacteriana, dos veces mayor al producido por los controles, siendo el oxígeno producido por las microalgas esencial para esta producción. Estos resultados sugieren que sería más eficiente producir CS por sólo seis días que dejar cultivos por doce días estáticos, siendo factible producir más de dos cultivos para producir un mayor rendimiento que uno por más días.

Cellulose is a polysaccharide that is present in nature, which is of global importance, due to its unique properties that make it essential in industrial applications as diverse as in paper production in the biomedical industry, clothes, cosmetics, among others. Not only are plants capable of producing cellulose, but also microorganisms such as the bacteria Acetobacter, including the bacteria Gluconacetobacter xylinus (G. xylinus), which is the organism most studied for the biofilm yield produced, as well as by the source of clean cellulose obtained without purification. However, this yield varies depending on the conditions in which the bacteria grow, such as the source of glucose used and the oxygenation it needs as a strict aerobic microorganism. This bacteria has been used at the industrial production level, however, the high cost of maintenance because of the aforementioned needs, has failed to realize the potential that this source delivers.For this reason, in the present study, a natural source of oxygenation was sought, as is the microalga Chlorella vulgaris (C.vulgaris), which is easy to use and economically profitable to maintain in the laboratory for its wide uses, as well as its ability to produce oxygen under constant light as photoperiod. Therefore,the growth of G. xylinus and C. vulgaris was characterized in this research work, by performing co-cultures (CC) and separate cultures (CS) between both microorganisms. The objective of this research was to study the ability to optimize the production of bacterial cellulose, by delivering controlled oxygenation from photosynthetically active microalgae (under photoperiod and constant light) to the bacterial culture. xvii Our results indicate that, through the CS methodology and under constant luminosity at the sixth day of static cultivation, a yield of bacterial cellulose, was produced twice as high as that produced by the controls, the oxygen produced by the microalgae being essential for this production. These results suggest that it would be more efficient to produce CS for only six days than to leave cultures for twelve static days, being feasible to produce more than two cultures to produce a higher yield than one for more days.