Selecci\u00f3n, identificaci\u00f3n y optimizaci\u00f3n de las condiciones de fermentaci\u00f3n de Bacillus subtilis productores de celulasa de alto rendimiento
\nEn los \u00faltimos a\u00f1os, con el uso ilimitado de combustibles f\u00f3siles, los precios mundiales del petr\u00f3leo han fluctuado dr\u00e1sticamente, afectando gravemente a la vida cotidiana humana. La gente est\u00e1 cada vez m\u00e1s preocupada por la investigaci\u00f3n y el desarrollo de nuevas fuentes de energ\u00eda alternativas, y el combustible de biomasa celul\u00f3sica se reconoce actualmente como la fuente de energ\u00eda renovable m\u00e1s valiosa y prometedora. La biomasa celul\u00f3sica es la biomasa m\u00e1s abundante y ampliamente distribuida en la Tierra, y est\u00e1 compuesta principalmente por celulosa, hemicelulosa y lignina. Sin embargo, la celulosa, la hemicelulosa y la lignina est\u00e1n estrechamente unidas mediante enlaces de hidr\u00f3geno y covalentes, por lo que poseen una estructura de biomasa obstinada. S\u00f3lo hemos desarrollado menos de 2% de recursos celul\u00f3sicos. El uso de la biotecnolog\u00eda moderna para convertir la celulosa en combustibles l\u00edquidos como el etanol tiene rendimientos estables, renovables y libres de contaminaci\u00f3n, y tiene el potencial de resolver problemas como la crisis energ\u00e9tica, la contaminaci\u00f3n ambiental y la crisis alimentaria. Pero para resolver este problema, lo m\u00e1s crucial es obtener celulasas eficientes y de bajo coste.<\/p>\n
Celulasa es un t\u00e9rmino colectivo para un grupo de sistemas enzim\u00e1ticos complejos que degradan la celulosa para producir monosac\u00e1ridos o polisac\u00e1ridos, incluyendo principalmente endoglucanasa, exoglucanasa y \u03b2 -1,4 glucosidasa. Estas tres enzimas trabajan juntas para degradar las sustancias celul\u00f3sicas. En la actualidad, la investigaci\u00f3n sobre bacterias productoras de celulasa se centra principalmente en hongos como Trichoderma, Penicillium y Aspergillus. Sin embargo, la mayor\u00eda de sus celulasas se unen a la membrana celular, lo que resulta inc\u00f3modo de utilizar, y el coste de la separaci\u00f3n y extracci\u00f3n de enzimas es demasiado elevado. Adem\u00e1s, las celulasas f\u00fangicas no s\u00f3lo tienen un ciclo de producci\u00f3n largo, sino que la mayor\u00eda de las celulasas producidas tambi\u00e9n necesitan estar a temperaturas m\u00e1s altas para ejercer una buena eficiencia. A temperatura ambiente o a temperaturas inferiores, la actividad enzim\u00e1tica es muy baja. Las bacterias crecen m\u00e1s r\u00e1pido que los hongos, pueden obtener mayores niveles de expresi\u00f3n de enzimas recombinantes y pueden producir glicosido hidrolasas m\u00e1s complejas para reacciones sin\u00e9rgicas de hidr\u00f3lisis enzim\u00e1tica. Mientras tanto, las bacterias tienen una gran diversidad natural y son m\u00e1s propensas a producir enzimas resistentes al calor y estables a los \u00e1lcalis. Hasta ahora, las bacterias productoras de celulasa que se han estudiado ampliamente son Vibrio, Bacillus, Bacteroides, Clostridium, Erwinia, Ruminococcus y Thermomonas.<\/p>\n
Hasta ahora, aunque se ha investigado mucho sobre la conversi\u00f3n de la lignocelulosa, la conversi\u00f3n de la biomasa celul\u00f3sica en bioetanol sigue enfrent\u00e1ndose a importantes retos debido a los elevados costes comerciales de las hemicelulasas y las celulasas. Por lo tanto, es urgente desarrollar celulasas nuevas, eficientes y de bajo coste, y es especialmente importante la obtenci\u00f3n de cepas de celulasa de alto rendimiento. La selecci\u00f3n de cepas bacterianas productoras de celulasa de alto rendimiento a partir de cepas conservadas en laboratorio, la realizaci\u00f3n de su identificaci\u00f3n e investigaci\u00f3n, la provisi\u00f3n de fuentes de cepas para la investigaci\u00f3n de la preparaci\u00f3n de celulasas y el establecimiento de una cierta base para la mejora gen\u00e9tica, la construcci\u00f3n de cepas de ingenier\u00eda gen\u00e9tica y otros trabajos.<\/p>\n
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En este estudio, se examinaron un total de 5 cepas de bacterias con una elevada producci\u00f3n de celulasa a partir de cepas conservadas en laboratorio. Tras analizar las caracter\u00edsticas morfol\u00f3gicas, fisiol\u00f3gicas y bioqu\u00edmicas, as\u00ed como el ADNr 16S, se identificaron como Bacillus subtilis, 2 cepas de Bacillus subtilis y 3 cepas de Bacillus amyloliquefaciens. Muchos hongos y bacterias de la naturaleza pueden producir diversas celulasas. En la actualidad, existen muchos estudios sobre las celulasas f\u00fangicas, y las celulasas comercializadas proceden principalmente de hongos. Las bacterias productoras de celulasa tambi\u00e9n han atra\u00eddo una gran atenci\u00f3n debido a su gran adaptabilidad y otras ventajas, y es probable que se conviertan en una fuente muy importante de celulasa en la industria. Entre ellas, Bacillus subtilis puede producir y secretar un gran n\u00famero de enzimas extracelulares, lo que la convierte en la principal bacteria estudiada. Adem\u00e1s, tambi\u00e9n pueden formar endosporas y metabolitos secundarios en condiciones de crecimiento lento en matriz celul\u00f3sica, lo que les confiere una ventaja competitiva. Entre ellas, Bacillus subtilis es la bacteria productora de celulasa m\u00e1s excelente de la que se tiene constancia, mientras que Bacillus amyloliquefaciens rara vez lo es.<\/p>\n
La relaci\u00f3n entre el di\u00e1metro del c\u00edrculo de hidr\u00f3lisis y el di\u00e1metro de la colonia en la placa de rojo Congo CMC en este art\u00edculo es superior a 4,5, siendo el m\u00ednimo de ZB6 de 4,61 y el m\u00e1ximo de AF1 bacteriana de 8,04, superando con creces las cepas bacterianas de alta actividad enzim\u00e1tica cribadas con el mismo m\u00e9todo que se recogen en la bibliograf\u00eda nacional y extranjera existente. La mayor actividad enzim\u00e1tica registrada en la literatura fue la de la cepa PX19 aislada por Tang Hao et al. del tracto intestinal del elefante gigante del bamb\u00fa. La relaci\u00f3n entre el di\u00e1metro del c\u00edrculo de hidr\u00f3lisis y el di\u00e1metro de la colonia de la cepa con mayor actividad enzim\u00e1tica era de s\u00f3lo 4,83. Tras optimizar y seleccionar las condiciones de fermentaci\u00f3n s\u00f3lida para la producci\u00f3n de celulasa por la cepa AF1, su mayor actividad enzim\u00e1tica en papel de filtro puede alcanzar las 26,904U\/g. Adem\u00e1s, el equipo de investigaci\u00f3n anterior descubri\u00f3 que la bacteria AF1 tambi\u00e9n puede producir amilasa altamente activa, proteasa y sustancias antibacterianas de amplio espectro. Cuando se utiliza para alimentar a los pollos, puede mejorar significativamente el \u00edndice de conversi\u00f3n alimenticia, inhibir el crecimiento de pat\u00f3genos, reducir la aparici\u00f3n de enfermedades y disminuir la tasa de mortalidad. Se trata de una cepa potente con m\u00faltiples funciones y un gran potencial de desarrollo.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Screening, identification, and optimization of fermentation conditions for high-yielding cellulase producing Bacillus subtilis In recent years, with the unlimited use of fossil fuels, global oil prices have fluctuated dramatically, seriously affecting human daily life. People are increasingly concerned about the research and development of new alternative energy sources, and cellulose biomass fuel is currently recognized […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[20],"tags":[],"yoast_head":"\n