Proteases from protein-rich waste: production by SSF, downstream, immobilisation onto nanoparticles and application on protein hydrolysis
El trabajo realizado en esta tesis se enmarca dentro de las principales líneas de investigación del grupo de compostaje (GICOM), por una parte, en la valorización de residuos sólidos por medio de la fermentación en estado sólido (FES) para la obtención de productos de valor añadido en consoncia con...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2017 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/405257 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/405257 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Fermentació en estat sòlid Fermentación en estado sólido Solid state fermentation Nanoparticules Nanopartículas Nanoparticles Immobilització Inmobilización Immobilisation Tecnologies 504 |
| Sumario: | El trabajo realizado en esta tesis se enmarca dentro de las principales líneas de investigación del grupo de compostaje (GICOM), por una parte, en la valorización de residuos sólidos por medio de la fermentación en estado sólido (FES) para la obtención de productos de valor añadido en consoncia con el nuevo paradigma de considerar los residuos como materias primas y, en segundo lugar, en la utilización de nanomateriales para potenciar el uso de los productos obtenidos mediante FES. La primera parte se centra en el aprovechamiento de residuos sólidos para la producción de enzimas de interés, concretamente proteasas. Las enzimas se produjeron a partir de la FES de la mezcla de residuo de pelo vacuno procedente de la industria de curtidos y lodos procedentes del proceso de digestión anaerobia utilizado como cosubstrato e inóculo. Por una parte se ha demostrado la capacidad de producir proteasas y sus posibles aplicaciones en la propia industria, ya que se han obtenido buenos resultados en el proceso del depilado del cuero. Además, se ha establecido un esquema para el tratamiento posterior a la fermentación, incluida la reutilización de los residuos generados a lo largo del proceso de modo que se aproxime a un sistema de residuo cero. La segunda parte del trabajo consistió en una exploración preliminar para determinar cuáles son los soportes más eficientes para inmovilizar las proteasas producidas por FES de cara a su uso continuado y su mejor preservación. Se utilizaron proteasas obtenidas a partir de la FES de residuos ricos en nitrógeno, pelo vacuno utilizado en la primera parte del trabajo y residuo de soja de una industrial alimentaria. Se evaluó la aplicabilidad, reutilización, reproducibilidad y coste de los soportes para su uso en la inmovilización de dichas proteasas. La evaluación se efectuó con 10 materiales considerando su bio-compatibilidad con las proteasas: nanopartículas de oro (NpAu), perlas de quitosano (húmedas y secas), perlas de quitosano con nanopartículas de oro (Quitosan/Au), zeolitas funcionalizadas, resina aniónica A520, resina aniónica con nanopartículas de oro (A520/Au), nanopartículas de óxido de hierro (Fe3O4) y nanopartículas de óxido de titanio (TiO2). La eficiencia de la inmovilización se determinó a partir del rendimiento de inmovilización y la carga enzimática de cada soporte (U/mg). Las nanopartículas de óxido de hierro resultaron ser un soporte prometedor gracias a su bajo coste y a su fácil separación de forma magnética, aumentado así sus posibilidades de reutilización. En último lugar, tanto las proteasas obtenidas a partir de los residuos de pelo como las de residuo de soja se inmovilizaron para ser evaluadas en la hidrólisis de proteínas, cuya eficiencia se comparó con la de las enzimas libres en el medio. Se utilizaron substratos de diferente origen (animales y vegetales): caseína, albúmina de huevo y proteína de salvado de avena, observado un efecto diferente según el origen de la proteasa utilizada. Estos resultados se corroboraron con los aminoácidos liberados tras la hidrólisis de las proteínas. En términos globales, este estudio representa una investigación multidisciplinaria que abarca, por una parte, la gestión y valorización de residuos orgánicos mediante el proceso de fermentación en estado sólido, con la producción y recuperación del producto de interés, incluyendo la etapa de postratamiento y así como la aplicabilidad del producto. Además, la immbolización de las proteasas sobre nanopartículas de bajo coste se ha demostrado efectiva en la hidrólisis de proteinas tipo, consistuyendo una alternativa de bajo coste (tanto su producción como el soporte) a las técnicas actuales. |
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