Identificación de compuestos inhibidores que se forman en el hidrolizado enzimático de celulosa y hemicelulosa presentes en cáscara de arroz.

Abstract

En el presente trabajo investigativo, se realizó una cuantificación de los compuestos inhibidores que se formaron en el hidrolizado enzimático de la celulosa y hemicelulosa presentes en la cáscara de arroz, también se procedió a realizar una caracterización físico-química y la determinación de compuestos inhibidores presentes en la cáscara de arroz, con la finalidad de saber si esta biomasa lignocelulósica contiene inicialmente compuestos inhibidores. Los compuestos inhibidores, retardan la velocidad de reacción de las enzimas hidrolasas, es por ello la importancia de su determinación, estos compuestos se pueden formar por altas temperaturas o por las condiciones ácidas en las que se realiza la hidrólisis enzimática. Estos compuestos inhibidores, muchas veces están presentes desde la recepción del sustrato, y otros se forman en el hidrolizado enzimático, durante la bioconversión de celulosa por las enzimas celulasas y la hemicelulosa por enzimas xilanasas. La cepa fungí que fue usada para la producción de enzimas hidrolasas que biodegradaron al material lignocelulósico en sus componentes monoméricos, fue el hongo Trichoderma reesei, argumentando por medio de los estudios realizados, este hongo tiene requerimientos como por ejemplo la temperatura óptima de crecimiento oscila entre los 26 a 32 °C y toleran un amplio rango de pH de 2 a 8,5. Este hongo fue inoculado en una solución de carboximetilcelulosa (CMC) al 4 %, por ser el sustrato de la enzima celulasa, a una temperatura de 32 °C por un periodo de tiempo de 24 horas, con la finalidad de adaptar el hongo a las condiciones del proceso. Para realizar el objetivo general que se basa en la cuantificación de los compuestos inhibidores que se forman en el hidrolizado enzimático de la celulosa y hemicelulosa, se procedió a realizar una solubilización de la cáscara al 15 % en agua desionizada, con agitación magnética por 1 hora y seguido de esto se procedió a la toma de muestra y previa medición en el espectrofotómetro UV visible la presencia de nitratos y nitritos. El método usado para determinación de nitratos fue el de diazotación por y para nitritos fue la reducción de cadmio ambos por método de espectrofotometría UV visible. Para la determinación de estos compuestos en el hidrolizado enzimático, se preparó el medio de cultivo, formado por la cáscara de arroz pulverizada y tamizada y agua desionizada, en una concentración de sustrato del 15 % que fue inoculado con conidias del hongo Trichoderma reesei, en concentración de 2 g/L que se incubaron por 72 horas a temperatura ambiente y pH 5,3 – 7, se realizó la toma de 3 muestras en un intervalo de 24 horas entre cada una, luego se procedió a identificar a los compuestos inhibidores que se formaron en el hidrolizado. La determinación de 5-HMF y ácido levulínico, se llevó a cabo por Cromatografía Líquida de Alta Eficacia, que por sus siglas en ingles es HPLC acoplado a masas. Los compuestos inhibidores encontrados en la cáscara de arroz fueron los nitratos que superaban los mil mg/L y nitritos en menor concentración. Entre los compuestos más influyentes como inhibidores de la hidrólisis enzimática de la celulosa y hemicelulosa de la cáscara de arroz, fueron el 5-HMF y el ácido levulínico.