Producción de aromáticos y ácidos orgánicos por despolimerización de distintas concentraciones de lignina residual de paja de trigo por Aspergillus fumigatus y Penicillium chrysogenum

Abstract

Lignocellulose is the main component of the cell wall of plants. Each of its components have chemical and physical properties that make them attractive substrates for use in biotechnological processes, due to its low cost and wide availability. Yet in many countries, agricultural waste burning is the cheapest and easiest way to reduce the volume of waste materials from agricultural production. Such a practice causes emissions of CO2, CO, PM10, CH4 and polycyclic aromatic hydrocarbons to the environment, linked to deterioration in air quality and public health and respiratory diseases. There are biological methods of lignin degradation for the synthesis of metabolites of industrial interest. The aim of this work was to generate aromatics and organic acids, derived from the depolymerization of different concentrations of residual lignin of wheat straw by Aspergillus fumigatus and Penicillium chrysogenum. This residual wheat straw lignin (REWSLI) was used in mineral culture medium at four concentrations: 20, 30, 40 and 50 g / L. Two Ascomycetes A. fumigatus and P. chrysogenum which were incubated for 28 days, with weekly sampling. The depolymerization rate, generation of aromatic organic acids and loss of biomass and gas chromatography was determined. P. chrysogenum and A. fumigatus both had the highest percentage of depolymerization with 32 and 26.2% respectively in the concentration of 20 g / L test; phenolic acids vanillic, ferulic and syringic and vanillin were identified. In addition seven organic acids: acetic, propionic, isobutyric, butyric, valeric, isovaleric and caproic were also identified and quantified. It is concluded that the depolymerization of REWSLI to obtain aromatic compounds and organic acids by A. fumigatus and P. chrysogenum is an alternative for disposing of wheat straw.

La lignocelulosa es el principal componente de la pared celular de las plantas. Cada uno de sus componentes tiene propiedades físicas y químicas que los hacen sustratos de interés para ser usados en procesos biotecnológicos, debido a su bajo costo y a su amplia disponibilidad. Aun así, en diversos países, quemar residuos agrícolas es la manera más económica y sencilla de reducir el volumen de materiales desecho de la producción agrícola. Tal práctica causa emisiones de CO2, CO, PM10, CH4 e hidrocarburos aromáticos policíclicos al ambiente, con un deterioro de la calidad del aire y a la salud pública como enfermedades respiratorias. Existen métodos biológicos de degradación de lignina para la síntesis de metabolitos de interés industrial. El objetivo de este trabajo fue generar aromáticos y ácidos orgánicos, derivados de la despolimerización de distintas concentraciones de lignina residual de paja de trigo por Aspergillus fumigatus y Penicillium chrysogenum. Para ello se utilizó lignina residual de paja de trigo (LIREPATO) en medio de cultivo mineral en cuatro concentraciones: 20, 30, 40 y 50 g/L. Se probaron dos ascomicetos A. fumigatus y P. chrysogenum que se incubaron durante 28 días, muestreando por semana. Se determinó el porcentaje de despolimerización, generación de aromáticos y ácidos orgánicos por pérdida de biomasa y cromatografía de gases. P. chrysogenum y A. fumigatus ambos tuvieron el mayor porcentaje de despolimerización con 32 y 26.2% respectivamente en la concentración de 20 g/L, se cuantificaron e identificaron ácidos fenólicos como vainillínico, ferúlico y siríngico y vainillina. Se identificaron y cuantificaron los 7 ácidos orgánicos: acético, propiónico, isobutírico, butírico, valérico, isovalérico y caproíco. De lo anterior se concluye que la despolimerización de LIREPATO semi-purificada para la obtención de compuestos aromáticos y ácidos orgánicos por A. fumigatus y P. chrysogenum resulta ser una alternativa para la disposición final de la paja de trigo.