Efecto del pH y velocidad de agitación en la producción de carotenoides por Rhodotorula sp. empleando residuos agroindustriales de alcachofa

Abstract

Los residuos agroindustriales son una fuente rica en azúcares por su composición lignocelulósica, que pueden ser aprovechables por la biotecnología para la producción de carotenoides microbianos. El estudio tuvo como objetivo determinar el efecto del pH y velocidad de agitación en la producción de carotenoides por Rhodotorula sp. empleando residuos agroindustriales de alcachofa. Los residuos de brácteas de alcachofa de blanquearon con hipoclorito de sodio (NaClO 2%) y se caracterizaron por su índice de blancura (72.25 %) y FTIR. Se obtuvo el licor de los residuos de alcachofa blanqueada (LRHA) para la fermentación, mediante hidrólisis química, utilizando el 8 % (p/v) de residuo de alcachofa blanqueada y ácido sulfúrico (2.5%) durante 1 h a 90 °C, obteniendo un mayor contenido de azúcares reductores de 3.1 g/l. Se aisló e identificó Rhodotorula mucilaginosa mediante sus características morfológicas, bioquímicas y moleculares. La producción de carotenoides se optimizó a diferentes condiciones de pH (5-8) y velocidad de agitación (80-160 rpm) mediante la metodología de superficie de respuesta; en un caldo de cultivo compuesto de LRHA, peptona (0.5 %), extracto de levadura (0.1 %) y cloruro de sodio (0.5 %). El máximo rendimiento de carotenoides fue de 2968.95 ug/l y 1228.53 ug/g a pH 5, 120 rpm y 30°C, durante 72h. La caracterización química de los carotenoides extraídos se confirmó por espectroscopía UV-VIS y Raman. Los resultados sugieren que Rhodotorula mucilaginosa TQ21 puede producir carotenoides a partir de la fermentación de residuos de brácteas de alcachofa, que podrían utilizarse en futuras aplicaciones industriales.

Agroindustrial residues are a rich source of sugars due to their lignocellulosic composition, which can be used by biotechnology for the production of microbial carotenoids. The objective of the study was to determine the effect of pH and agitation speed on the production of carotenoids by Rhodotorula sp. using agro-industrial artichoke residues. Artichoke bract residues were bleached with sodium hypochlorite (NaClO 2%) and characterized by their whiteness index (72.25%) and FTIR. Liquor from artichoke bracts residues (LRHA) was obtained for fermentation by chemical hydrolysis, using 8% (w/v) of bleached artichoke residue and sulfuric acid (2.5%) for 1 h at 90 °C, obtaining a higher content of reducing sugars of 3.1 g/l. Rhodotorula mucilaginosa was isolated and identified by its morphological, biochemical and molecular characteristics. Carotenoid production was optimized at different pH conditions (5-8) and agitation speed (80-160 rpm) using the response surface methodology; in a culture broth composed of LRHA, peptone (0.5%), yeast extract (0.1%) and sodium chloride (0.5%). The maximum yield of carotenoids was 2968.95 ug/l and 1228.53 ug/g at pH 5, 120 rpm and 30°C, during 72h. The chemical characterization of the extracted carotenoids was confirmed by UV-VIS and Raman spectroscopy. The results suggest that Rhodotorula mucilaginosa TQ21 can produce carotenoids from the fermentation of artichoke bract residues, which could be used in future industrial applications.