Obtención de celulasas bacterianas usando residuos orgánicos generados en plazas de mercado / Bacterial cellulases obtention from organic wastes generated in marketplaces

RESUMEN Los residuos agrícolas son una fuente de celulosa que puede ser aprovechada para producir enzimas hidrolíticas, como las celulasas, mediante acción microbiana. Estas celulasas son utilizadas en procesos extractivos de biomoléculas, en la producción de biogás, en la industria textil, detergente, alimentaria y del papel. El propósito del estudio es la obtención de celulasas bacterianas utilizando residuos orgánicos, generados en plazas de mercado. Se realizaron dos medios de cultivo (A1 y A2), a partir de ameros de mazorca y cáscaras de leguminosas, ajustando el pH del medio A1 a 7,0 y el de A2 a 5,0. Los medios fueron fermentados por 75 horas, mediante la cepa bacteriana C6M2, aislada de residuos de plazas de mercado, monitoreando la actividad enzimática, la concentración de azúcares reductores y la celulosa residual. La máxima actividad celulolítica se logró a las 56 horas de fermentación en A1 y a las 32 horas, en A2. El extracto enzimático se precipitó, dializó y ultrafiltró, obteniendo una actividad final de 9,07 ± 0,48 U/mL. Los ameros y las cáscaras de leguminosa se pueden aprovechar como sustratos en la producción de celulasas, con posibles aplicaciones en procesos donde requieran bajos grados de pureza.

ABSTRACT Agricultural wastes are a source of cellulose that could be used to produce hydrolytic enzymes such as cellulases by microbial action. Cellulases are used in the extractive process of biomolecules, in biogas production, textile, detergent, food, and paper industry. The study purpose is the obtention of bacterial cellulases using organic wastes generated in marketplaces. Two culture media were done (A1 and A2) with corn cob leaves and legume seed pods adjusting the A1 medium pH at 7.0 and the A2 pH at 5.0. The media were fermented for 75 hours by the bacterial strain C6M2, isolated from marketplace wastes, and the enzyme activity, reducing sugar concentration, and residual cellulose were monitored. The maximum cellulolytic activity was obtained at 56 hours of fermentation in A1 and in A2 it was at 32 hours. The enzyme extract was precipitated, dialyzed and ultra-filtrated obtaining a final activity of 9.07 ± 0.48 U/mL. The corn cob leaves and legume seed pods can be used as substrates in the production of cellulases which might be applied in processes with low requirements of enzyme purity.

Aislamiento e identificación de microorganismos potencialmente amilolíticos y celulolíticos de suelos de humedales de Bogotá / Isolation and identification of potential amylolytic and cellulolytic microorganisms from soil of Bogota wetlands

RESUMEN Las amilasas y celulasas de origen microbiano se han utilizado desde hace más de tres décadas en la industria. El aislamiento de microorganismos nativos con capacidad amilolítica y celulolítica es el punto de partida para aprovechar la biodiversidad microbiana en la producción de amilasas y celulasas con características específicas que permitan obtener nuevos productos y optimizar procesos industriales donde estas sean aplicables. El objetivo de este trabajo fue aislar, a partir de suelo de cinco humedales en Bogotá, cepas microbianas productoras de enzimas amilolíticas y celulolíticas. Se realizó la medición de halos de hidrólisis en agar almidón y agar carboximetilcelulosa. Se evaluó la actividad enzimática por medio de la producción de azúcares reductores, determinados mediante la técnica del ácido 3,5 dinitrosalicílico. Se seleccionaron cuatro aislamientos amilolíticos diferentes, todos identificados como Bacillus amyloliquefaciens, con actividades entre 480±35 y 752±33 U/mL a 60°C. Cinco aislamientos celulolíticos diferentes fueron seleccionado, dos identificados como Bacillus amyloliquefaciens, dos como Yersinia massiliensis y uno como Stenotrophomonas nitritireducens, con actividades enzimáticas entre 13.82 ± 2.5 y 19.11 ± 2.3 U/mL a 50°C. Estos resultados demuestran que dentro de la biodiversidad de los suelos de humedales de Bogotá existen microrganismos productores de amilasas y celulasas que podrían ser aplicadas en procesos industriales.

ABSTRACT The amylases and cellulases obtained from microorganisms have been used since more than three decades in industry. The isolation of native microbial strains with amylolytic and cellulolytic ability is the starting point to make the best of microbial biodiversity and support the production of amylases and cellulases with novel characteristics to obtain new products and optimize industrial processes where these enzymes can be applied. The objective of this work was to isolate microbial strains with the capacity to produce amylolytic and cellulolytic enzymes from the soil of five wetlands in Bogotá. Hydrolysis halos measurements in starch agar and carboxymethylcellulose agar were performed. The enzymatic activity was determined through the production of reducing sugars which were determined by 3,5-dinitrosalicylic acid method. Four different amylolytic isolations were selected and all of them were identified as Bacillus amyloliquefaciens. The amylolytic activity was between 480 ± 35 and 752±33 U/mL at 60°C. Five different cellulolytic strains were selected and two of them were identified as Bacillus amyloliquefaciens, two as Yersinia massiliensis and one as Stenotrophomonas nitritireducens. Their cellulolytic activities were from 13.82 ± 2.51 to 19.11 ± 2.3 U/mL at 50°C. These results demonstrate that as a part of the Bogota wetlands soil biodiversity there are microorganisms producing amylases and cellulases which might be applied in industrial processes.

RICHNESS, CELLULOLYTIC ACTIVITY, AND FUNGICIDE SUSCEPTIBILITY OF FUNGI FROM A BIRD BIOLOGICAL COLLECTION / Riqueza, actividad celulolítica y susceptibilidad a fungicidas de hongos de una colección biológica de aves

Biological collections in natural history museums serve important purposes to the scientific community and the general public, however, their value and utility might be diminished by biodeterioration. We studied a biological collection that represents more than sixty years of avifauna sampling of Colombia, the country with the highest bird diversity. An initial inspection of the collection showed that the general appearance of some specimens was compromised by mold-like growth on their surfaces. We aimed at (i) identifying the taxonomic affiliation of these fungi, (ii) evaluating their cellulolytic activity, and (iii) probing chemical agents that could be utilized to control their growth. The most common fungi genera were Aspergillus, Penicillium, Chaetomium, and Trichophyton, most of which can degrade cellulose. Zinc chloride and salicylic acid showed to be effective fungicides. Based on this, we propose some actions to control the fungi-pest in this biological collection of birds.

Las colecciones biológicas en los museos de historia natural juegan un papel importante tanto para la comunidad cientifica como para el público en general. Sin embargo, su valor y utilidad pueden verse afectados por la biodeterioración de sus ejemplares. Se estudio una colección biológica de aves que representa más de sesenta anos de esfuerzo de muestreo de la avifauna del pais más rico en aves. Una inspección inicial mostró que la apariencia general de algunos de los especimenes de la colección se encontraba afectada por hongos. Los objetivos de este estudio fueron (i) identificar la afiliación taxonómica de los hongos, (ii) determinar la actividad celulolítica y (iii) probar agentes químicos que puedan ser utilizados para controlar su desarrollo. Los géneros de hongos más comunes fueron Aspergillus, Penicillium, Chaetomium y Trichophyton, de los cuales la mayoria presentan la capacidad de degradar celulosa. Adicionalmente, el cloruro de zinc y el ácido salicilico actuaron como fungicidas efectivos. De acuerdo con en estos resultados proponemos algunas acciones para controlar la contaminación por hongos en la colección de aves.