Maestría en Procesos Biotecnológicos

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    Desarrollo de procesos para la biorremediación de suelos de la Provincia de Tierra del Fuego contaminados con hidrocarburos utilizando microorganismos autóctonos.
    (Escuela de Posgrado . Facultad Regional Buenos Aires, 2023-10-20) González Maldonado, Mónica
    El petróleo sigue siendo en la tercera década del siglo XXI, la fuente principal de energía para la humanidad. Durante la rutina de extracción, distribución y almacenamiento de este, ocurren derrames que contaminan el ambiente. Estos derrames traen consecuencias sobre las propiedades fisicoquímicas y la biota en las matrices afectadas, entre ellos los animales y personas que la habitan, con consecuencias que trascienden el daño apreciable a simple vista. Por eso se hace necesario remediar este daño. Existen métodos fisicoquímicas (oxidación química, remoción térmica, etc.) para la remediación de suelos contaminados con hidrocarburos. Estas técnicas resultan en general costosas y poco amigables con el medio ambiente. Por otro lado, están los métodos basados en la actividad biológica. Así, la biorremediación usa el potencial biodegradador de los microorganismos (propios del suelo o agregados) para remediar los suelos contaminados. Estos métodos son costo-efectivos y tienen bajo impacto ambiental, su efectividad es afectada por factores tales como, propiedades del suelo, concentración de hidrocarburos, pH, temperatura, nutrientes, oxígeno y humedad. La bioestimulación es una de las técnicas de biorremediación que busca aumentar la actividad metabólica de la microbiota autóctona del suelo contaminado, por medio del aporte de nutrientes, oxígeno, humedad y otras modificaciones ambientales. El objetivo de este trabajo de tesis fue evaluar la eficiencia y factibilidad de aplicar un proceso de biorremediación para la remoción de hidrocarburos en un suelo contaminado de forma crónica de Ushuaia, Provincia de Tierra del Fuego, a escala de laboratorio en microcosmos. Inicialmente se realizó un ensayo de bidegradabilidad in vitro con el fin de evaluar si la microbiota autóctona del suelo tenía la capacidad de biodegradar el hidrocarburo presente bajo condiciones estables de temperatura y aireación. Se demostró que el suelo poseía una microbiota degradadora de hidrocarburos capaces de eliminar parte de los hidrocarburos presentes. Conociendo que existía esta microbiota degradadora de hidrocarburos, se realizó un ensayo de bioestimulación durante 40 días utilizando microcosmos en frascos de vidrio, en los que se mantuvieron constantes la temperatura, humedad y nutrientes. Se evidenció que la bioestimulación provocó un aumento en el número de las bacterias degradadoras de hidrocarburos que se vieron favorecidas por la adición de nutrientes y la presencia de hidrocarburos. No se encontraron diferencias significativas en la remoción de hidrocarburos comparadas con los controles, pero se evidenció una respuesta por parte de los microorganismos en el sistema 11 bioestimulado indicando que esta estrategia puede ser efectiva tal vez con tiempos más prolongados de estudio. Al final del ensayo se aislaron 11 cepas degradadoras de hidrocarburos, que fueron tipificadas y a las cuales se les evaluó el perfil degradador. La identificación mostró dos Achromobacter sp., ocho Pseudomonas sp. y el hongo micelial Cadophora sp. Entre las Pseudomonas sp. se encontró que algunas son capaces de crecer en gasoil, otras en gasoil y dodecano y otra en gasoil, dodecano y hexadecano. Los Achromobacter sp. crecieron en gasoil y uno además en dodecano mientras que el hongo Cadophora sp. creció en gasoil y dodecano.
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    Viabilidad de hidrólisis enzimática de celulosa en bebida de almendras para mejorar su palatabilidad.
    (Escuela de Posgrado - Facultad Regional Buenos Aires, 2020-11-27) Zamacona, M. Daniela; Della Rocca, Patricia
    Con intenciones de mejorar la palatabilidad y aceptabilidad de la bebida de almendras, se ensayó un tratamiento enzimático de la misma, buscando reducir la aspereza atribuible a partículas de celulosa. Se pudo determinar cuantitativamente que el tratamiento propuesto disminuye la fibra bruta, mientras que aumenta la glucosa en la bebida. No se observaron cambios significativos en la reología del producto. Mediante un panel de consumidores (perfil Flash), se pudo confirmar la mejora de aceptabilidad del producto. El resultado era el esperado debido a que el efecto áspero de las partículas de celulosa estaba minimizado, mientras que el azúcar producto de la hidrólisis genera una bebida más dulce (atributo positivo entre consumidores latinoamericanos). Sin embargo, el efecto del azúcar tiene mayor preponderancia que el efecto de la granulosidad. Las arenosidad y las partículas, si bien parecen ir en contra de la aceptabilidad, no son principal motivo de desagrado para los consumidores encuestados. Ellos eligieron una muestra con mayor cantidad y tamaño de partículas, pero enmascaradas por un sabor más dulce. La muestra sin tratamiento alguno, resultó la de mayor rechazo. Cualitativamente se pudo observar un producto más estable, es decir, con menor volumen de partículas sedimentables y de menor tamaño.
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    Efecto de diferentes fuentes de nitrógeno y de fósforo sobre la producción y la composición de la biomasa microalgal de Arthrospira (Spirulina) plantesis LMPA55
    (Escuela de Posgrado - Facultad Regional Buenos Aires, 2018-11-09) Mateucci, Ricardo; Busto, Víctor Daniel
    Spirulina platensis fue la primer cianobacteria cultivada utilizando la biotecnología moderna. Su elevado contenido de proteínas, su composición particular en aminoácidos y ácidos grasos esenciales, y su contenido de vitaminas, hacen que resulte una microalga de interés para la alimentación humana y animal. No obstante, su biomasa resulta una fuente interesante de determinados productos como pigmentos y polisacáridos. Su uso se ha extendido desde la aplicación original en la alimentación, a la producción de productos químicos para diagnóstico clínico, investigación biológica, de uso cosmético y de aplicación terapéutica. Incluso ha sido considerada como materia prima potencial para la producción de biocombustibles. Los medios para el cultivo de microalgas están conformados por distintas sustancias que sirven de nutrientes para su crecimiento y desarrollo. Los nutrientes que los componen se pueden clasificar, según su concentración en macronutrientes y en micronutrientes. Los macronutrientes participan en la formación de las moléculas estructurales, mientras que los micronutrientes cumplen un papel metabólico específico en la fisiología celular. Por lo tanto, la composición del medio de cultivo en macronutrientes, en especial en fósforo y en nitrógeno, influye en el crecimiento de las microalgas, afectando a la velocidad de crecimiento, a la producción de biomasa y a su composición bioquímica. El medio de cultivo Zarrouk es el más comúnmente utilizado para el cultivo de S. platensis. El nitrato de sodio y el fosfato ácido de potasio son las fuentes de nitrógeno y de fósforo que lo componen. Se estudió la producción y la composición bioquímica de la biomasa para distintas concentraciones de estas fuentes. Se verificó que a bajas concentraciones de nitrato de sodio la velocidad específica de crecimiento de S. platensis manifestaba un aumento, lo que permitiría incrementar productividades con un menor costo de medio de cultivo. No obstante, a bajas concentraciones también se observó una disminución en los contenidos de proteínas y de ficocianina, dado que este pigmento podría ser utilizado como reserva frente una limitación de nitrógeno. En lo que respecta al fosfato ácido de potasio, no se observaron cambios significativos en la producción y la composición bioquímica de la biomasa, aún a bajas concentraciones, lo que se atribuiría a la capacidad de S. platensis para acumular fósforo en forma de gránulos de polifosfato. Dado que el costo de los nutrientes representa un 25% del costo total de producción en el cultivo de microalgas, es conveniente emplear fuentes de nitrógeno y de fósforo económicas, y que permitan conseguir productividades adecuadas. Tal es el caso de los fertilizantes (como la urea y los superfosfatos) que resultan ser fuentes alternativas de nutrientes económicamente atractivas. Se estudió en el efecto de distintas concentraciones de cloruro de amonio y de urea, en la producción y la composición bioquímica de la biomasa de S. platensis. A bajas concentraciones de urea se observaron incrementos en la producción de la biomasa, en la velocidad específica de crecimiento, en el contenido de lípidos y en el contenido de carbohidratos. Estos resultados conducirían a posibles mejoras en las productividades y a una disminución en el costo del medio del cultivo. Si bien el cloruro de amonio y la urea son fuentes de nitrógeno fácilmente asimilables por S. platensis, a determinadas concentraciones resultan tóxicas para la microalga debido al amoníaco que se genera a partir de las mismas. Este efecto inhibitorio pudo ser verificado para ambas fuentes. También se estudió el efecto de distintas concentraciones de fosfato monocálcico sobre S. platensis, el cual es parte de la composición de los fertilizantes superfosfato. Frente a esta fuente de fósforo no se observaron cambios significativos en la composición bioquímica de la biomasa, por lo que su uso resultaría atractivo dado que permitiría reducir el costo de cultivo. Sin embargo, la escasa solubilidad del fosfato monocálcico representa una desventaja para el cultivo por la turbidez que genera. Esta turbidez dificulta la penetración de la luz ocasionando una disminución del crecimiento y un consecuente descenso en las productividades.
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    Influencia de la luz sobre la producción y la composición de la biomasa microalgal de Spirulina platensis LMPA55
    (Escuela de Posgrado - Facultad Regional Buenos Aires, 2018-12-13) Álvarez, Paola Marta; Busto, Víctor Daniel
    La cianobacteria Spirulina (Arthrospira) platensis es una microalga con gran potencial biotecnológico, no solo porque permite su utilización como biomasa, dado su gran valor nutritivo, sino también porque puede ser utilizada para la obtención de varios productos de interés como vitaminas, clorofila, carotenoides, ficocianina, etc. El cultivo de microalgas para la obtención de biomasa o como método de producción de metabolitos de interés, depende de muchos factores, entre los que se encuentran el medio de cultivo, la luz, el pH, la temperatura y la agitación. La luz es el factor más importante en el desarrollo de los organismos fotosintéticos, dado que representa la principal fuente de energía. El crecimiento de las microalgas no solo puede verse modificado por la intensidad de la luz, sino que también depende de los ciclos de luz y oscuridad (fotoperíodos) a los que son sometidos los cultivos, y a la coloración de la luz incidente (longitud de onda). El efecto de estos factores sobre el crecimiento de las microalgas y la producción de compuestos de interés, dependen tanto de la especie microalgal como de la cepa en estudio. El objetivo del presente trabajo de tesis fue analizar la influencia de la intensidad de la luz, de los fotoperíodos y de distintas longitudes de onda sobre la producción de biomasa y la composición bioquímica de la microalga Spirulina platensis LMPA55, con especial énfasis en la obtención de pigmentos, los cuales tienen particular interés biotecnológico. Varios tiempos de exposición a la luz fueron evaluados. Un fotoperíodo de 18 horas de luz y 6 horas de oscuridad resultaría una opción válida para la producción de biomasa, lípidos y ficocianina en cultivos de S. platensis. Cuando el cultivo fue sometido a 6 horas de luz y 18 de oscuridad la producción de biomasa disminuyó notablemente. El uso de luz continua podría considerarse una alternativa para incrementar la producción de biomasa y carotenoides en cultivos de S. platensis. Sin embargo, implicaría un mayor costo energético en comparación con los procesos que poseen ciclos de luz y oscuridad. Tanto la intensidad de la luz como la cantidad de horas de exposición a la misma estarían en relación con la velocidad específica de crecimiento de esta cepa de S. platensis. El efecto de la intensidad de la luz se estudió sometiendo los cultivos a un rango entre 150 y 4500 lux. A medida que se aumentó la intensidad de la luz se incrementó la producción de la biomasa. Las intensidades de luz para una óptima producción de biomasa microalgal difieren de las intensidades que optimizan la producción de algún metabolito en cultivos de S. platensis. Una intensidad de luz de 1500 lux, representaría una opción para obtener una considerable cantidad de biomasa e incrementar la producción de ficocianina, sin afectar la composición bioquímica de los cultivos de S. platensis. La aplicación de una baja intensidad 2 de luz (150 lux), o de luz azul, serían una alternativa para estimular la producción de lípidos, carbohidratos y pigmentos en cultivos de S. platensis. No obstante, bajo estas condiciones el crecimiento se encuentra limitado. El efecto de la longitud de onda se estudió mediante la utilización de luces de color rojo, azul, amarrillo y verde. La aplicación de luz roja sobre cultivos de S. platensis favorecería la producción de biomasa e incrementaría el contenido de lípidos y ficocianina, pero a un costo mayor de gasto energético. Con el objetivo de aumentar la producción de pigmentos, se realizaron cultivos de S. platensis en dos etapas. En una primera etapa se estimuló la producción de biomasa a una intensidad de luz de 2500 lux, y en una segunda etapa se favoreció la producción de pigmentos sometiendo a los cultivos a una baja intensidad de luz (700 lux), ó a un cambio de longitud de onda (la presencia de luz azul). Los cultivos de S. platensis realizados en dos etapas, no respondieron con un aumento del contenido pigmentario. Esto podría deberse al inicio tardío de la segunda etapa, la cual podría haber afectado los mecanismos de adaptación de la cepa a las nuevas condiciones de cultivo. Si bien los resultados obtenidos no fueron los esperados, el cultivo de S. platensis llevado a cabo en dos etapas con cambios en las condiciones de luz, representaría una alternativa viable e interesante para modificar la producción de sus pigmentos. No obstante, esta estrategia necesita ser estudiada en profundidad.
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    Influencia del mezclado en la producción de biomasa y composición bioquímica de Spirulina platensis LMPA-55.
    (Escuela de Posgrado - Facultad Regional Buenos Aires, 2018-10-30) Argumedo Moix, Maximiliano Cristian Javier; Busto, Víctor Daniel
    Las cianobacterias son microorganismos eficientes en la conversión de energía solar y en la fijación de CO2. Además, producen una gran variedad de metabolitos de interés. Pueden ser utilizadas como suplementos en alimentación humana y de animales, como productos nutracéuticos, para el tratamiento de aguas residuales, en la industria de cosméticos y en la agricultura como biofertilizantes entre otros. Incluso en la actualidad son el centro de atención para la producción de biocombustibles. En este trabajo se estudió la influencia de distintos sistemas de mezclado sobre la producción de biomasa y la composición bioquímica de la cianobacteria Spirulina (Arthrospira) platensis. Se clasificó a cada sistema de mezclado como: agitación mecánica (Erlenmeyers agitados), agitación neumática (columnas de burbujeo), y una combinación de ambos sistemas de mezclado (biorreactor de tanque agitado). Se analizaron los parámetros cinéticos de crecimiento, como la velocidad específica de crecimiento (), el tiempo de duplicación (td) y el índice de crecimiento (IC). Se analizaron parámetros característicos y asociados a cada tipo de mezclado, como el coeficiente de transferencia de masa referido al CO2 (klaCO2), la velocidad de disipación de energía (P/V) y la longitud crítica del remolino de Kolmogorov (). Finalmente, se analizó la composición bioquímica de los cultivos (contenido de proteínas, hidratos de carbono, lípidos, y pigmentos). La producción de biomasa microalgal se encontró favorecida por el mezclado, ya que éste mejora el acceso a los nutrientes, el intercambio gaseoso y la disponibilidad de la luz. Se observó que la velocidad específica de crecimiento y la producción de biomasa de S. platensis fue en incremento a medida que se aumentaron la velocidad de agitación de los Erlenmeyers agitados y el caudal de aireación en las columnas de burbujeo, lo cual sería resultado del incremento del coeficiente de transferencia de CO2 (klaCO2). La adición de deflectores a los Erlenmeyers afectó positivamente al klaCO2, y en consecuencia a la producción de biomasa. La concentración de biomasa en el biorreactor de tanque agitado resultó menor a la obtenida en Erlenmeyers agitados, posiblemente por la baja relación superficie iluminada/volumen de cultivo, los fenómenos de sombreado celular, el estrés hidrodinámico y un valor inferior del klaCO2. Los cultivos de S. platensis llevados a cabo en columnas de burbujeo arrojaron los mejores resultados respecto a la concentración de biomasa microalgal, en comparación con el biorreactor de tanque agitado y los Erlenmeyers agitados. La composición bioquímica de S. platensis no se vió afectada por ninguno de los sistemas de mezclado para cada una de las biomoléculas evaluadas. Existiría una estrecha relación entre la producción de biomasa y el klaCO2 en todos los sistemas de cultivo evaluados, lo que posibilitaría la utilización del klaCO2 constante como criterio de escalado para el cultivo de S. platensis.