| dc.description | .RESUMEN
La energía que se consume en el planeta en su mayoría provine de fuentes no
renovables como los combustibles fósiles, los cuales actualmente reflejan un
notable descenso en sus reservas. La Organización de Países Exportadores de
Petróleo (OPEP) en el 2018 estimó que el consumo diario de crudo oscila 1,59
millones de barriles por día, y prevé que la demanda para este año aumentará hasta
60,000 millones de barriles diarios. Este consumo refleja la demanda de la población
mundial para transformar recursos naturales en productos de bienes y consumo, los
cuales puedan satisfacer la creciente población actual estimada en 7,350 millones
de habitantes (Erken, 2019). Es por ello, que se deben buscar nuevas alternativas
de energía que para sostener las demandas de la población, sin generar
consecuencias negativas al medio ambiente (UNFPA, 2017).
La biomasa es un residuo agrícola o forestal que constituye una fuente vegetal con
un alto potencial de aprovechamiento de azúcares con miras a la producción de
bioetanol lignocelulósico (Montes et al., 2012). Es importante mencionar que países
en vías en desarrollo, como por ejemplo Brasil, India y México, se enfocan en el
manejo de este tipo de materia prima, por lo cual la producción de etanol no
compromete la alimentación básica de la población (Álvarez, 2009).
El manejo de rastrojos agrícolas para la obtención de bioetanol implica el
pretratamiento o sacarificación de la biomasa mediante métodos físicos (presión,
pirólisis, trituración), químicos (ácidos fuertes, hidróxido de sodio, cloruro de calcio,
etc.) y biológicos, o en muchas ocasiones mediante la combinación de varios de
estos métodos (Giraldo, 2012).
La problemática en el uso del técnicas químicas o físicas radica en la generación de
residuos contaminantes como CO2 e hidroximetilfurfural, este ultimo tóxico para
levaduras, microorganismos que realizan posteriormente la fermentación para la
obtención de etanol (Viñals, 2012). Además, estos métodos frecuentemente
demandan altas temperaturas, que oscilan en el rango de 100 a 700°C (Oliva, 2003)
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lo cual impone un alto costo energético y declina sustancialmente su valor ambiental
(Giraldo, 2012).
Por su parte, los métodos biológicos generalmente no generan costo elevados por
que no requieren la aplicación de altas temperaturas, y tampoco producen residuos
contaminantes. Habitualmente estas herramientas son aplicadas mediante el uso
de bacterias y hongos (García et al., 2014). Estos microorganismos han tomado una
gran importancia debido a la fácil accesibilidad de sus cultivos, y también se
caracterizan por tener excelentes propiedades como productores de enzimas
degradadoras de lignocelulosa (Batista et al., 2014). Por ejemplo, los hongos
ascomicetos se caracterizan por llevar a cabo la “degradación blanca” de la biomasa
vegetal, mineralizando la lignina e hidrolizando la celulosa y hemicelulosa en
monómeros simples que servirán como materia prima para las biorefinerías
(Morales de la rosa, 2015).
Con base en lo anterior se pueden proponer diferentes métodos de sacarificación,
donde se combinen los métodos biológicos con un sistema de pretratamiento físico
para lograr mayores rendimientos de azúcares fermentables. En muchas ocasiones
los métodos físicos y químicos emplean sales o hidróxidos de metales con actividad
caotrópica, como por ejemplo, cloruro de sodio (NaCl), hidróxido de sodio (NaOH),
cloruro de calcio (CaCl2), clorito de sodio (NaClO2) entre otros, para el
pretratamiento de la biomasa (Palomar et al., 2015). Generalmente estos
compuestos que coordinan átomos de Na son aplicadas en concentraciones que
oscilan entre 1 y 20%, para facilitar la hidrólisis química de la hemicelulosa y
celulosa en una extensión mayor al 80%, lo cual genera modificaciones en la
estructura cristalina de estos polímeros rompiendo las interacciones mediante por
puentes de hidrógeno y las interacciones covalentes inter e intracatenarias
(Guarnizo et al., 2009). Debido a la aplicación de estos compuestos un
inconveniente de los procesos químicos es que pueden generar como producto
final, sustratos lignocelulósico con valores ácidos de pH, y elevados residuos de
salinidad (>20% Na), lo cual puede resultar en la inhibición de la actividad de
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enzimas de organismos que fermentan los azúcares producto de la hidrólisis, así
como la inhibición del crecimiento de muchos microorganismos (Folch et al., 2004).
En la actualidad la caracterización fisiológica y molecular de organismos
halotolerantes, en particular de sus proteínas haloestables ha ganado gran
importancia en la búsqueda de enzimas con potencialidades de operación en
ambientes hipersalinos, con concentraciones de NaCl superiores a 0.5 M (salinidad
del agua de mar) (Hernández et al., 2002). Aspergillus sydowii H1 fue aislado en el
laboratorio de Biología Molecular de Hongos en el año 2014 por Batista y
colaboradores . Este organismo fue definido como un hongo halófilo, y fue aislado
de bagazo de caña suplementado con 2 M de NaCl. Como parte de la
caracterización de esta cepa, se examinó su crecimiento en diferentes condiciones
concentraciones de NaCl (0, 0.5, 1, 1.5 y 2 M) observando que la velocidad
específica de crecimiento resultó óptima entre 0.5 y 1.5 M de NaCl. Esta cepa fue
capaz de crecer sobre un amplio rango de sustratos lignocelulósico como paja de
trigo, rastrojo de olote, fibras de agave y aserrín, entre otros (Batista et al ., 2014).
Una primera caracterización de sus enzimas lignocelulolíticas demostró su
potencialidad para la producir celulasas, xilanasas y peroxidasas, sobre diferentes
sustratos lignocelulósico como bagazo de caña de azúcar, rastrojo de maíz, fibra de
agave, paja de arroz, y paja de trigo, siendo este último identificado como el mejor
sustrato para la producción de las enzimas mencionadas anteriormente (Batista et
al., 2014).
Aunque hay un interés creciente en el estudio de la biodiversidad de los
microorganismos extremófilos, y en particular de las potencialidades de estos
microorganismos para la producción de enzimas de interés industrial (como las
enzimas ligninolíticas), pocos estudios centran su atención en caracterizar la
producción de estas enzimas como resultado de las condiciones de extremofilia. En
este contexto, la comprensión de como las sales como el NaCl afectan la producción
de enzimas lignocelulolíticas en hongos resulta sumamente interesante como
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conocimiento que permita optimizar tratamientos fúngicos de sustratos
lignocelulósicos en condiciones de hipersalinidad.
Con base en lo expuesto anteriormente, este trabajo tiene como objetivo analizar el
secretoma de Aspergillus sydowii H1 por cuantificación relativa empleando marcaje
peptídico asistido por isotopos isobáricos estables (iTRAQ). El análisis se realizó a
partir de las proteínas extracelulares producidas por Aspergillus sydowii H1
creciendo en presencia de paja de trigo (1%) como única fuente de carbono, y en
presencia o ausencia de 1 M de NaCl. Estos análisis contribuirán a profundizar el
conocimiento sobre la degradación de lignocelulosa en condiciones de
hipersalinidad, temática pobremente abordada en la actualidad desde sus bases
moleculares y celulares desde una perspectiva de estudios globales ómicos. | es_MX |
