METODOS DE DEGRADACION DE CELULOSAPOR Acosta Jess Manuel Aldana Zavala Miriam Y. Barojas Molina Francisco Beltran Cota C. Julia Bojrquez Peraza Barry O. Caldern Arredondo Jonathan P. Duarte Rodelo Pvel

Gonzlez Navarro Ma. Liliana Meja Bracamontes Karen Robles Montao Maricela Trujillo Meza Nataly

Celulosa

El material estructural de todo el reino vegetal consiste bsicamente en celulosa. Cuantitativamente, la celulosa es el compuesto orgnico ms importante. Se estima que ms del 50% del carbono en la biosfera se encuentra en forma de celulosa. Un tejido que consiste en varias capas de fibras celulsicas ordenadas en paralelo constituye el principal elemento de refuerzo en la pared celular de los vegetales. La celulosa es el principal constituyente de muchos materiales de importancia a nivel industrial, tales como la madera, el papel y las fibras de origen vegetal. La fibra de algodn es celulosa prcticamente pura.

Qumicamente, la celulosa es un polmero lineal de unidades de D-glucosa, ligadas por uniones DF-(1p4) (1p

El peso molecular de la celulosa es muy alto. Se han obtenido valores de hasta 106 . Resulta difcil medir el peso molecular de la celulosa natural debido a la degradacin que sufre durante su aislamiento. Aparentemente, la longitud de la cadena vara de un vegetal a otro. En la naturaleza, la celulosa existe en forma de fibras, las cuales poseen un alto grado de resistencia mecnica. Son insolubles en agua y altamente resistentes a las reacciones qumicas. De hecho, una vez formadas, las fibras de celulosa sufren pocas modificaciones durante el periodo de vida del tejido vegetal, a menos de que ste sea atacado por hongos.

Actualmente hay dos formas principales de convertir celulosa a glucosa: enzimatica contra quimica, la investigacin sobre ambos mtodos ha ocupado por dcadas la atencin de muchos investigadores alrededor del mundo. Ya que cada molcula de celulosa es un polmero no ramificado de 1000 a 1 milln de unidades de D-glucosa, unidas mediante enlaces glicosdocos -1,4. La celulosa proveniente de varias fuentes est siempre en el mismo nivel molecular. Sin embargo difieren en su estructura cristalina.

PROCESOS MICROBIANO PARA LA CONVERSION DE RESIDUOS DE LIGNOCELULOSA/HEMICELUL OSA A ENERGIA Y MATERIA ALIMENTICIA

R. W. Detroy, S.N. Freer, R. L. Cunningham, y R. J. Bothast. Centro de Investigacin Regional del Norte Servicio de Investigacin Agrcola Departamento de Agricultura de los Estados Unidos Peoria, Illinois

Microorganismos: Conversiones lignocelulosicas

El procedimiento de extraccin de hemicelulosa a partir de la degradacin de pastura para la produccin de isomeros de glucosa y el uso del residuo de pastura extraido para alimentacin animal fue reportado por Shen y Anderson (1980). La fraccion de hemicelulosa de la pastura fue extraida con NaOH y usado como sustrato para la produccin de isomeros de glucosa de por Streptomyces flavogriseus.

Cerca del 15% del total de hemicelulosa disponible es obtenido tratando la paja con 4% de NaOH durante 3 horas a 90 C o 24 horas a temperatura ambiente. Streptomyces flavogriseues crece a 30 C por dos dias en 2% de paja de hemicelulosa producida a un nivel de 3.4 unidades/mL de cultivo. Varias producciones de celulosa con bagazo y cascarilla de arroz, cascarilla de trigo y deshecho de madera y otros materiales de las plantas, se realizan por la Trichoderma reesei, T., viridae., y Aspergillus Nger.

Conversin directa a combustibles liquidos

La celulasa usualmente es aislada y usada para hidrolizar celulosa en un reactor separado. Se desarroll otra alternativa por Cooney et al. (1978) en la cual la produccin de celulasa, la hidrlisis de celulosa y una fermentacin son llevadas a cabo simultneamente en una simple operacin. En este proyecto, la bacteria anaerobia y termofilica Clostridium thermocellum es utilizada para producir azcar hexosa, etanol y cido actico a partir de residuos de maz y celobiosa.

BioBio-Modificacin por Hongos: Productos Alimenticios a partit de Residuos Lignocelulosicos

El hongo de la ostra, P., ostreatus, incrementa la digestibilidad y el contenido nutricional de la cascarilla de trigo para rumiantes por modificacin de su lignina y celulosa.

Conversin de Cascarilla de Trigo a Etanol: Pretratamiento Quimico/Hidrlisis Enzimtica

HIDRLISIS: Enzimtica y cida

Reactivos e instrumentos Matraces Erlenmeyer Incubadora Probeta graduada Mechero de Bunsen. Pipetas de 1 y 10 ml Tubos de ensayo Termometro Jeringas Balanza Papel filtro Espectrofotometro

Reactivos Fuentes de celulosa (papel filtro, trozos de Madera, carboximetil celulosa, algodn) Celulasa, amortiguada a pH=5.00 pH=5.000.01, solucion 10 g/L HCl, solucin al 5% H2SO4, solucin al 5% KOH Reactivos para anlisis de azcares.

Procedimientos

1. Hidrlisis enzimtica: Repetir los mismos procedimientos para trozos de madera, enzimtica: carboximetil celulosa y algodn. Si el tiempo lo permite y si hay solucin extra de enzima, tratar con otras fuentes de biomasa y materiales de deshecho tales como papel periodico, pasto y paja. Tomar una porcin de 10 cm2 de papel filtro de celulosa y pesar 0.1 g, (porque a diferencia de otros papeles, es casi puro en celulosa). Sumergir el fragmento de papel en 10 mL de la solucin amortiguada de celulosa en un tubo de ensayo. Anotar el tiempo de inicio. Incubar la mezcla a 40 C (la enzima es ms activa a esta T y pH 4.5). Esta reaccin debe durar aproximadamente 24 horas. Tomar 1 mL de muestra a intervalos predeterminados apropiados. Detener la reaccin de hidrlisis en la muestra. El primer metodo para detener la reaccin es privando la mezcla de sustrato. Esto puede ser fcilmente realizado mediante filtracin del material slido residual proveniente de la solucin. Las muestras individuales deben ser refrigeradas para posteriores anlisis. Las muestras son descongeladas y puestas a T ambiente antes de ser sujetas a mediciones. Sin embargo el primer mtodo no es aplicable para celulosa soluble. Alternativamente las reacciones catalizadas enzimaticamente pueden ser detenidas mediante un inhibidor enzimatico fuerte o aumentando la T de la mezcla a 90 C por 5-10 minutos en Bao Mara para 5inactivar la enzima. Medir las concentraciones de glucosa de las muestras con el mtodo colorimetrico dinitrosalicilato

2. Hidrlisis cida (cido sulfrico): Usar las mismas fuentes sulfrico): de celulosa que en la hidrlisis enzimtica. Agregar 0.2 g de celulosa a 10 ml una solucin al 5% de H2SO4 en un tubo de ensayo cubierto ligeramente. Llevar a cabo la reaccin a 90 C en lugar de T ambiente. La reaccin debe durar 2 horas. Tomar 1 ml de muestra en intervalos apropiados. Detener la reaccin de hidrlisis neutralizando el cido, revirtiendo un poco el pH con la adicin de un pequeo volumen de una solucin de hidrxido de sodio concentrado. Hacer un rpido clculo para ver cuanto KOH es necesario para este propsito. Medir la concentracin de la glucosa de la muestra alcalina. 3. Hidrlisis cida (HCl): sustituir el cido sulfrico al 5% con (HCl): HCl al 5 % y repetir los mismos procedimientos