Inmovilización covalente en quitosano de enzimas ligninolíticas obtenidas a partir de hongos de la podredumbre blanca y su aplicación en la degradación de contaminantes emergentes como acetaminofén e ibuprofeno

El agua de buena calidad es esencial para mantener el bienestar humano y el equilibrio ecológico de los ecosistemas con miras al desarrollo sostenible. Una subclase de productos químicos orgánicos que se detectan cada vez con más frecuencia en cuerpos de agua y que son de importancia porque alteran negativamente los ecosistemas se han clasificado como contaminantes emergentes. Entre ellos, se encuentran bajo especial atención algunos compuestos farmacéuticos porque poseen actividad biológica y algunos de alto consumo como el acetaminofén e ibuprofeno, se están liberando en grandes cantidades al ambiente. Debido a esto, se están desarrollando y estudiando diversos métodos y técnicas para degradar contaminantes, entre los cuales, se han evaluado diferentes tipos de enzimas con capacidad oxidativa. Entre los diversos organismos estudiados en biorremediación, los hongos han llamado particular atención, y entre ellos, los que producen pudrición blanca de la madera gracias a sus enzimas ligninolíticas que han sido las más promisorias y estudiadas. Si bien, las enzimas libres tienen aplicabilidad, la investigación de enzimas inmovilizadas es de gran interés industrial, debido al hecho de que éstas pueden ser utilizadas por más de un ciclo catalítico, es decir, reutilizarse manteniendo una eficiencia satisfactoria o incluso utilizarse en procesos en continuo. Inicialmente, se estudió la producción de enzimas ligninolíticas de 17 hongos de la podredumbre blanca previamente aislados en un bosque húmedo tropical colombiano, incubando los cultivos durante 6 semanas en un medio liquido rico en material ligninocelulósico compuesto de residuos agroindustriales. Se encontraron principalmente géneros de Ganoderma spp. y Lentinus sp., con la capacidad de producir lacasa y manganeso peroxidasa. En la siguiente etapa, se realizó producción enzimática cultivando el aislado Ganoderma parvulum en biorreactor de 5L. Posteriormente, las enzimas se purificaron parcialmente y se inmovilizaron de manera covalente en microesferas de quitosano. Para tal fin, las microesferas obtenidas fueron activadas utilizando un agente entrecruzante y puestas en contacto con el extracto enzimático. Se encontró que entre los parámetros evaluados se obtuvo mayor eficiencia de inmovilización con 10% de glutaraldehído, 60 minutos de tiempo de reticulación y 10.000 U/L de lacasas. Además, se evaluó la estabilidad operativa de las macropartículas con enzimas y la aplicación de éstas en la biotransformación de acetaminofén e ibuprofeno. Encontrando hasta un 98% de biosorción/biotransformación del acetaminofén asociado a las enzimas inmovilizadas después de cuatro horas de reacción. Concluyendo así en la posible utilidad del sistema evaluado en tratamientos de biorremediación, debido a que este estudio proporcionó un enfoque de tratamiento para degradar contaminantes emergentes como fármacos de alto consumo como acetaminofén e ibuprofeno, con una alta eficacia, resultados que son buscados debido a la presencia ubicua de estos fármacos en la naturaleza y sus propiedades toxicológicas en el ambiente. No se descarta la capacidad del sistema para degradar muchos otros tipos de contaminantes presentes en cuerpos de agua ya que existen reportes de la capacidad de las enzimas ligninolíticas para degradar otros tipos de compuestos como colorantes, pesticidas, disruptores endocrinos, entre otros.

• Autores: Flórez Restrepo, María Alejandra
• Fecha de publicación: 2023
• Institución: Universidad de Antioquia
• Repositorio: Repositorio UdeA
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:bibliotecadigital.udea.edu.co:10495/47590
• Acceso en línea: https://hdl.handle.net/10495/47590
• Palabra clave: Impacto ambiental; Environmental Impact; Podredumbre blanca (madera); white rot (wood); Biodegradación; biodegradation; Hongos de la podredumbre blanca; Enzimas ligninolíticas; Contaminantes emergentes; Inmovilización en quitosano; Ligninolytic enzymes; Emerging contaminants; Chitosan immobilization; http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_25100; http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_9261; ODS 3: Salud y bienestar. Garantizar una vida sana y promover el bienestar de todos a todas las edades; ODS 6: Agua limpia y saneamiento. Garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y el saneamiento para todos; ODS 9: Industria, innovación e infraestructura. Construir infraestructuras resilientes, promover la industrialización inclusiva y sostenible y fomentar la innovación; ODS 11: Ciudades y comunidades sostenibles. Lograr que las ciudades y los asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resilientes y sostenibles; ODS 14: Vida submarina. Conservar y utilizar sosteniblemente los océanos, los mares y los recursos marinos para el desarrollo sostenible; ODS 15: Vida de ecosistemas terrestres. Proteger, restablecer y promover el uso sostenible de los ecosistemas terrestres, gestionar sosteniblemente los bosques, luchar contra la desertificación, detener e invertir la degradación de las tierras y detener la pérdida de biodiversidad
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