Ingeniería Bioquímica - Tesis

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De residuos a material de embalaje biodegradable : acoplando la biomasa residual agroindustrial del Valle del Cauca con el crecimiento micelial.
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Rodríguez Castaño, María Camila; Enríquez Medina, Isabel Fernanda; Alvarez Vasco, Carlos Andrés; Ceballos Bermudez, Andrés; Asesor Tesis; Asesor Tesis
Los materiales de empaque y embalaje de un solo uso presentan un gran impacto ambiental dada la cantidad de residuos generados y el considerable gasto energético durante su producción industrial. Como alternativa se encuentran los materiales biobasados obtenidos al cultivar el micelio de hongos sobre residuos lignocelulósicos. El presente proyecto está dirigido a crear un prototipo de material biodegradable, mediante el crecimiento de micelio de Pleurotus ostreatus y Trametes elegans en biomasa residual de cáscaras chontaduro y bagazo de caña de azúcar del Valle del Cauca, con potencial para reemplazar empaques plásticos. Para ello, se realizaron fermentaciones en estado sólido evaluando la cantidad de sustrato: 40 g y 20 g en proporción 1:1 y la cepa utilizada, esto con el fin de determinar cuáles son los más influyentes para el aumento de biomasa micelial. Los prototipos de materiales mostraron distintas propiedades asociadas a la densidad de crecimiento micelial y el grado de unión interfacial micelio-sustrato, asimismo la cantidad de sustrato de la matriz sólida influyó en el grado de colonización de la mismo. Los materiales obtenidos a partir de P. ostreatus demostraron ser poco resistentes al aplicar presión manual y presentaron una superficie firme y rugosa; sumado a esto, su baja densidad los convierte en potenciales aislantes térmicos. Contrariamente, los materiales a base de T. elegans resisten en mayor medida a la deformación manual y presentan cierto grado de flexibilidad, lo que sugiere que tendrían potencial aplicación como materiales de embalaje para productos electrónicos o como envases para alimentos.
Evaluación de la capacidad antioxidante de extractos crudos de exopolisacáridos obtenidos por fermentación de dos hongos endófitos.
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Mahecha Parra, Lizeth Carolina; Maldonado Useche, Jefferson; Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Asesor Tesis
Los hongos endófitos han sido descritos como potenciales productores de metabolitos bioactivos, entre los que se encuentran los exopolisacáridos (EPS), compuestos naturales con capacidad antioxidante. La generación de EPS por parte de especies de hongos endófitos depende no sólo de su potencial genético, sino también de las condiciones de cultivo, estrategias de fermentación y composición del medio. En este orden de ideas, el presente estudio se encargó de analizar la producción de EPS a partir de la fermentación de los hongos D. endophytica y F. oxysporum, pertenecientes al banco de cepas del departamento de Ingeniería Bioquímica de la Universidad Icesi. Para esto, se evaluó el efecto de la sacarosa y maltosa, como fuentes de carbono con la adición del [Mg2+] como inductor, en los rendimientos de formación de extractos crudos ricos en EPS, para, posteriormente, determinar la capacidad antioxidante de los mismos usando el método de inactivación del radical DPPH. A partir del análisis de los resultados, se determinó que la sacarosa como fuente de carbono y el inductor [Mg2+], beneficiaron la generación de EPS por F. oxysporum y su capacidad antioxidante, alcanzando valores de 137,7 mg EPS producidos y 57,9 % de inactivación del radical DPPH. Por otro lado, para la cepa D. endophytica fue necesario cambiar el medio de cultivo, utilizando sólo glucosa como sustrato y alternando la adición de [Mg2+]. Como resultado, se obtuvo que no hay un efecto significativo del inductor en la producción de EPS ni en la capacidad antioxidante de los extractos obtenidos, por parte de este hongo. Con relación a lo anterior, se sugiere la realización de un estudio más amplio a cerca del efecto de diversos cofactores en la producción de extractos crudos con actividad antioxidante a partir de la fermentación del hongo Diaporthe endophytica.
Análisis bibliométrico y revisión sistemática de literatura sobre la producción de biomasa microalgal del género Chlorella cultivada en digestato líquido porcícola.
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Bedoya Arenas, Laura Alejandra; Velásquez Paloma, Jhoan Sebastian; Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Ortiz Montoya, Erika Yuliana; Asesor Tesis; Asesor Tesis
Las publicaciones sobre la producción de biomasa de microalgas cultivada en digestato liquido se encuentran dispersas en numerosas fuentes de información, representando una dificultad a acceso y visibilidad para futuras investigaciones. Puesto que, cada uno de estos artículos evalúan diferentes aspectos significativos para el cultivo, como son los diferentes tratamientos, las condiciones de cultivo y las estrategias cultivo de la microalga, por tanto, se hace necesaria una recopilación de este material para facilitar la implementación en conjunto de estos aspectos. Debido a esto, el objetivo de este trabajo fue realizar un análisis bibliométrico y una revisión de literatura de la producción de biomasa microalgal del género Chlorella cultivada en digestato liquido durante el periodo 2010-2021. El volumen de publicaciones científicas hallado fue igual 82 (67 article, 2 review y 2 conference paper). Los artículos fueron publicados en 5 revistas de principalmente China, Italia, Estados Unidos, Australia y Brasil. Este estudio bibliométrico demostró un incremento del volumen de publicaciones sobre el cultivo de microalgas en digestato del 2012 en adelante. La utilización de indicadores bibliométricos permitió determinar una muestra significativa y enfocada en el cultivo de microalgas en digestato derivado de residuos porcícolas.
Strategies for the development of enzymatic reactions in ionic liquids.
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Bastidas Ponce, María Alejandra; Mejía Villarreal, Isabel
Ionic liquids are liquid salts at room temperature that have properties as solvents that allows a wide range of applications. Their use in enzymatic reactions is increasing since 1991 because ionic liquids (ILs) serve as a highly efficient reaction medium for biocatalytic reactions that cannot be carried out with traditional solvents such as toluene, methanol or acetone, characterized by high volatility. The present project aims to analyze recent advances on enzymatic reactions in ionic liquids, and their possible applications in obtaining value-added products that may be of interest to the national industry. To achieve this, a systematic review of the literature will be carried out using the Springer link and Science Direct databases available at Universidad ICESI to establish the state of the art. Subsequently, the advantages and disadvantages of traditional ionic liquids and solvents in enzymatic reactions and how their structure and design relate to the properties of ILs are presented. Finally, applications for biofuel production using ILs were shown. Hydrophobic ionic liquids were found to have potential as reaction media with enzymes in different applications due to high conversion rates, high selectivity and enhanced enzymatic stability.
Prueba de concepto para la obtención de pigmentos de uso textil liberados por una cepa de penicillium sp durante la fermentación.
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Muñoz Vélez, Valentina; Rosero Apraez, Gloria Daniela; Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Asesor Tesis
La presencia de pigmentos químicos en aguas residuales, convierten a la industria textil en una de las más contaminantes a nivel mundial. Debido al impacto ambiental y la dificultad de remoción de los colorantes, el estudio de otras alternativas se ha incrementado en los últimos años. Los pigmentos naturales, provenientes de plantas y microorganismos, son de alto interés, puesto que sobresalen por su capacidad de presentar altos rendimientos en condiciones controladas, incurriendo en menores costos de producción. Con el fin de aprovechar la capacidad de los microorganismos, el presente estudio pretendió validar el diseño conceptual de un bioproceso orientado a la producción de un pigmento rojo mediante el cultivo de hongos del género Penicillium sp. Para ello, se evaluaron distintas condiciones: medio de cultivo Extracto de malta (ME) y Papa dextrosa (PD), concentración inicial de esporas (1x10^3 y 1x10^6 esporas/mL), pH (4, 5.5) y velocidad de agitación (90 y 200 rpm), durante 14 días, bajo condiciones de temperatura cercanas a los 29ºC, seguido de la obtención del pigmento y su aplicación en la tinción de un material textil. La liberación de pigmento ocurrió en el medio papa dextrosa inoculado con la suspensión correspondiente a 1x10^6 esporas/mL, con un valor de pH de 5.5 y una velocidad de agitación de 90 rpm. Además, el pigmento obtenido presentó afinidad por las fibras de algodón, en especial cuando se utilizó ácido acético como mordiente.
Estrategias y desafíos en el escalamiento de bioprocesos.
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Caicedo Álvarez, Juan David; Acosta Zamora, Edison Andrés; Asesor Tesis
En los últimos años, el mercado de microorganismos y compuestos generados por estos ha ido creciendo de manera importante. Sin embargo, el aumento en su producción se ve limitado por las problemáticas que se generan al escalar el proceso, provocando que muy pocas veces se logre obtener rendimientos iguales o mayores en la nueva escala. En este trabajo se realizó una investigación bibliográfica para compilar las estrategias empleadas en el escalamiento de bioprocesos y analizar las posibles problemáticas que se generan en la aplicación de esta teoría. Para esto, se realizó una revisión sistemática de literatura a partir de la búsqueda de información, organización y sistematización de documentos y análisis de artículos. Al emplear la anterior metodología se obtuvo como resultado que, el criterio de escalado más usado en los bioprocesos es el coeficiente de transferencia de masa (kLa) en fermentaciones aerobias, seguido de la relación entre la potencia de gaseado por unidad de volumen. Adicionalmente, la mayor parte de los problemas alrededor del escalado encontrados en la revisión están relacionados con la mecánica y dinámica de los fluidos, donde particularmente el aumento en la tensión de cizallamiento es uno de los más comunes. Finalmente, con este trabajo se concluye que las estrategias empleadas en el escalamiento parten del principio de similitud entre dos sistemas, donde las más aplicas se basan en el uso de números adimensionales y modelos matemáticos.
Análisis de eficiencia e integración energética del esterilizador de la planta piloto de la Universidad Icesi.
(Universidad Icesi, 2021-01-01) García Tamayo, Sebastián; Díaz Gómez, Jefferson David; Ortiz Montoya, Erika Yuliana; Franco Solarte, Oscar Javier; Asesor Tesis; Asesor Tesis
Icesi university counts with a three-stage double tube sterilization equipment designed to guarantee innocuous condition required on biochemical engineering bioprocesses. Since its operations started, the equipment has not been exposed to an efficiency and energetic analysis, which suggests the possibility to improve the equipment this way. As a solution for this problematic, alternatives are going to be suggested based on the characterization of the equipment and statistical analysis of the critical variables identified in the sterilization process to improve its energetic efficiency. Therefore, the current project is focused on propose and validate at least one energetic efficiency alternative for the Icesi university pilot plant employing a methodology consisting on the energetic efficiency model research, the choice for a work fluid and a design of experiment (DOE) to evaluate the technical-economic viability of the alternatives proposed.
Aproximación de una metodología para la cuantificación de ácido galacturónico en medios de reacción enzimáticos
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Castaño Llanos, Esteban; Rodríguez Chaparro, Diana Sofía; Alvarez Vasco, Carlos Andrés; Ceballos Bermudez, Andrés; Asesor Tesis; Asesor Tesis
Una de las estrategias más utilizadas para la cuantificación del ácido galacturónico en la hidrólisis de la pectina es el método colorimétrico utilizando como reactivo el m-hidroxifenil, que fue desarrollado por Blumenkrantz y Asboe‒Hansen en el año 1973. Sin embargo, la falta de eliminación de subproductos remanentes, es un factor que afecta significativamente la medición de la cantidad del monómero liberado durante la reacción enzimática, pues, por la poca especificidad que presenta el reactivo puede ocasionar su sobreestimación. Además, el uso de ácidos fuertes como ácido sulfúrico concentrado, y temperaturas de reacción elevadas, provocan que la pectina presente en la muestra sufra degradación térmica y química. Por este motivo, se desarrolló una investigación experimental con la finalidad de eliminar las posibles interferencias presentes en los medios enzimáticos, el cual consiste en tratar la muestra a procesar con una relación de etanol 1:2 v/v, adicción de sulfato de aluminio al 2,2% p/p, filtración de la solución con 0,2 µm, y por último evaporación total del volumen que posteriormente será restituido al volumen original con agua tipo I. Encontrando que, esta metodología posee alta eficiencia en la remoción de interferencia de pectina, y para la medición de ácidos urónicos como el ácido galacturónico, resulta específica, sensible y precisa para concentraciones entre 5-60 µg/mL.
Propuesta de un plan de mejora para la producción de levadura en la Universidad Icesi
(Universidad Icesi, 2022-01-01) Montilla Prado, Luz Maria; Osorio Vanegas, Lizeth Stefania; Asesor Tesis
El presente proyecto abordó como propósito la realización de un diagnóstico y propuesta de un plan de seguimiento para el proceso de producción de levadura de la planta piloto de la Universidad Icesi. Esta, en uso desde el 2018, ha sido un espacio para el diseño e implementación de diferentes procesos de transformación bioquímica que busca la obtención de productos de valor agregado, en el caso del presente estudio se aborda el proceso fermentativo de la levadura. El desarrollo del proyecto de producción de levadura inició a partir del año 2021, los avances e investigaciones a su alrededor permitieron identificar nuevas necesidades dentro de los procesos y procedimientos asociados a la fermentación, pues deben garantizarse características de calidad mínimas como la inocuidad de la levadura, su morfología, el porcentaje de células vivas y el porcentaje de sólidos. Por tanto, se realizó la recopilación de información asociada al proceso, y se documentó la evolución que ha experimentado en el tiempo a partir de un protocolo de documentación establecido dentro de la Universidad Icesi, finalmente se generó un plan de seguimiento y control, estableciendo formatos que faciliten inspecciones internas y periódicas tanto del producto como de los procedimientos, en pro de la mejora del proceso y para promover el cumplimiento de las características de calidad establecidas dentro de los laboratorios y la planta piloto.
Panorama general, retos y oportunidades del uso de insumos agrícolas como fuentes alternativas de nutrientes en el cultivo mixotrófico de Chlorella sp.
(Universidad Icesi, 2022-01-01) Caicedo Valbuena, Luisa Fernanda; Ocampo Quintero, Isabella; Sichel Crespo, Claudia Marcela; Asesor Tesis
Para que la producción de biomasa microalgal sea un proceso económicamente viable resulta indispensable generar una enorme cantidad de esta por unidad de volumen, por lo que se deben diseñar medios de cultivo que contengan los nutrientes necesarios para el óptimo crecimiento de las microalgas. Sin embargo, incluir únicamente reactivos de grado analítico en la formulación de dichos medios conlleva a la inviabilidad económica del proceso. Es aquí donde resulta de gran importancia la búsqueda de fuentes de nutrientes alternativas como posible estrategia para minimizar el gasto relacionado a los medios de cultivo. Esta revisión presentó el panorama general de la producción científica sobre el cultivo de microalgas, seguido de esto, se detallaron los tipos y estrategias de cultivo más utilizados actualmente y los requerimientos nutricionales de Chlorella sp. Finalmente, se discutieron los obstáculos de escalamiento relacionados con los medios de cultivo y la oportunidad que representa el uso de insumos agrícolas en la formulación de estos. Se encontró que el cultivo mixotrófico de microalgas presenta tasas de crecimiento más altas que los cultivos autótrofos y heterótrofos debido a la presencia de compuestos orgánicos en el medio. Por otra parte, se determinó que el uso de fertilizantes no representa disminución en la productividad de la biomasa microalgal; por el contrario, se reporta una producción de biomasa superior o comparable con la obtenida en medios convencionales lo que los convierte en una estrategia efectiva para la reducción de costos. Sin embargo, se recomienda llevar a cabo la evaluación experimental de estos enfocados a las necesidades específicas de cada especie, así como del objetivo productivo del proceso.
Evaluación del efecto de las fuentes de nitrógeno y estrategias de oxigenación sobre la formación de biomasa y ácido succínico durante la fermentación por lotes de C. glutamicum empleando hidrolizado de cáscaras de chontaduro.
(Universidad Icesi, 2022-01-01) Paz Luna, Iria Elhany; Cordoba Ortiz, Yefrid Andres; Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Ceballos Bermudez, Andrés; Asesor Tesis; Asesor Tesis
La producción de ácido succínico a partir de la acción metabólica de C. glutamicum empleando como fuente de carbono los azúcares simples provenientes del aprovechamiento de las cáscaras de chontaduro, lo hemos planteado como un elemento de un esquema de biorrefinamiento de este residuo agroindustrial propio del Valle del Cauca. En el departamento de Ingeniería Bioquímica de la Universidad Icesi se han desarrollado investigaciones orientadas a la validación de este esquema, no obstante, este bioproceso presenta restricciones cinéticas en la etapa de producción de biomasa bacteriana debido a los altos requerimientos de oxígeno del microorganismo, así mismo, los rendimientos asociados a la producción de ácido succínico resultan ser muy bajos comparados con los obtenidos de ácido láctico. Por ello, en este estudio se evaluó sulfato de amonio, extracto de levadura e hidrolizado del gluten del maíz llamado Nutribrew 5050® como fuentes de nitrógeno en el crecimiento de C. glutamicum realizando monitoreo de la actividad respiratoria para cada una de las formulaciones de medio. Posterior a este proceso se estudiaron dos estrategias de oxigenación del medio de cultivo para la etapa de bioaumentación y la adición de bicarbonato de sodio para aumentar los rendimientos de ácido succínico en una segunda etapa. Así pues, se concluyó que el medio que presentaba mejor desempeño en el crecimiento del microorganismo estaba compuesto por las tres fuentes de nitrógeno usadas con un aporte igualitario de este nutriente, también se encontró que la oxigenación del medio a través de una estrategia de pulsos contribuyó a evitar la limitación del oxígeno bajo las condiciones evaluadas, obteniendo un rendimiento máximo de biomasa (X) base sustrato (glucosa, G) (Yxg) de 0.53 g/g. A su vez, con una concentración de 12 g/L de bicarbonato de sodio se obtienen rendimientos de ácido succínico y láctico base glucosa de 0.06 y 0.38 gramos del ácido por gramo de glucosa respectivamente. Esto demuestra que se puede fijar carbono, pero prevalece la formación de ácido láctico sobre el ácido succínico.
Evaluación del secado sobre la conservación del contenido fenólico y capacidad antioxidante del aloe vera suplementado con polifenoles.
(Universidad Icesi, 2022-01-01) Peña Anchico, Karen Julieth; Ceballos Bermudez, Andrés; Ortiz Montoya, Erika Yuliana; Asesor Tesis; Asesor Tesis
En este estudio se evaluó el efecto de la temperatura de secado y la relación másica (extracto de polifenoles/A. vera) sobre la conservación del contenido fenólico y la capacidad antioxidante del aloe vera, suplementado con polifenoles provenientes de residuos de chontaduro, en secador de ventana refractiva (SVR) y horno al vacío (SHV). Los resultados mostraron que usando ambas técnicas de secado se lleva a cabo la deshidratación de las muestras conservando sus propiedades bioactivas. No obstante, la temperatura tuvo un efecto significativo sobre la capacidad antioxidante en SHV. Por otra parte, el SVR muestra ser la mejor opción para el secado de este material biológico a 60°C, sin embargo, los polifenoles presentan mayor sensibilidad a tiempos extensos de proceso que a un aumento en la temperatura de secado, pues a 90°C con menor tiempo de exposición en SHV se conservaron estos compuestos de interés.
Uso de residuos agroindustriales en la formulación de medios de cultivo de Arthrospira platensis y Chlorella sorokiniana a escala de laboratorio
(Universidad Icesi, 2022-01-01) Tombe Lagos, Juan Diego; Delgado Montoya, Cindy Tatiana; Sichel Crespo, Claudia Marcela; Ortiz Montoya, Erika Yuliana; Asesor Tesis
Múltiples estudios han dado a conocer las bondades de las cianobacterias y microalgas en diversos ámbitos, ya sea en la industria alimenticia o en biotecnología. En este sentido la producción de biomasa de estos microorganismos se ha convertido en una necesidad, y de este modo, se vuelve indispensable el planteamiento de nuevas estrategias de cultivo. Para ello, se emplearon las fracciones líquidas de digestato y vinazas provenientes de la agroindustria colombiana en la formulación de medios de cultivo para la cianobacteria Arthrospira platensis y la microalga Chlorella sorokiniana, en la Universidad ICESI. Estas, se cultivaron con agitación a 120 y 90 rpm respectivamente, con foto iluminación constante entre 10-15 umol·m2s-1 durante 4 días. Con lo anterior, los medios más promisorios en la generación de biomasa para A. Platensis corresponden al digestato DR1 en la dilución 1/6 (0,86 g/L de aporte de carbono orgánico), y los tratamientos del stock de vinaza 1/30 en las diluciones 1/3 (1,76 g/L de aporte de carbono orgánico) y 1/6 (0,88 g/L de aporte de carbono orgánico), presentando una productividad de 0,229 g/L·día, 0,191 g/L·día y 0,177 g/L·día, respectivamente. Así mismo, sobresalió el tratamiento de vinaza en una dilución de 1/30 1/3 (1,77 g/L de aporte de carbono orgánico) en el crecimiento C. sorokiniana con una productividad de 0,126 g/L·día. Por otra parte, se demostró que ambos microorganismos pueden hacer uso de la vinaza en un aporte de 6 g/L como única fuente de carbono orgánico en el medio para crecer.
Simulador semifísico de base fenomenológica para la producción de levadura a escala piloto
(Universidad Icesi, 2022-01-01) Gallardo Burbano, Karol Julieta; Acosta Zamora, Edison Andrés; Asesor Tesis
En este trabajo se presenta un Modelo Semifísico de Base Fenomenológica (MSBF) del proceso de producción de levadura adaptado a las especificaciones del biorreactor batch de 40L que se encuentra en planta piloto de la Universidad Icesi. Para la obtención del MSBF se sigue una metodología de diez pasos, que se basa en el principio de conservación, fenómenos de transporte y cinética del proceso. Considerando la glucosa como fuente de carbono y la presencia de oxígeno como segundo sustrato. Adicionalmente, se realiza una simulación con melaza para observar el comportamiento del modelo con una fuente de carbono diferente y un mayor número de datos. Las simulaciones se llevan a cabo haciendo uso de MATLAB. Finalmente, se observa que el modelo no logra predecir adecuadamente la producción de biomasa y el consumo de sustrato. Sin embargo, las tendencias de las curvas del modelo en comparación a los datos de Sobieszuk et al. se acercan. Por lo anterior, se brindan recomendaciones con el propósito de tener una mejor proximidad del modelo a datos reales que se puedan llegar a obtener de la producción de biomasa de levadura en el equipo de interés.
Diseño básico de bioproceso para la producción de extractos crudos con actividad antibacteriana proveniente de un cultivo en estado sólido de Diaporthe sojae.
(Universidad Icesi, 2022-01-01) Giraldo Rodríguez, Isabella; Osorio Vanegas, Lizeth Stefania; Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Asesor Tesis
La farmacorresistencia por parte de algunas especies bacterianas se ha convertido en una amenaza global para la salud pública, por lo que ha aumentado la necesidad de encontrar nuevas moléculas con actividad antibacteriana. De esta manera, los hongos endófitos filamentosos se han demostrado como una fuente potencial de estos compuestos bioactivos, sin embargo, aún existen pocos reportes de procesos fermentativos para la obtención de estas moléculas, especialmente, para el hongo Diaporthe sojae identificado recientemente como productor de extractos crudos con actividad antibacteriana. Por ende, este estudio busca proponer un diseño básico de bioproceso con etapas up-stream, fermentación y down-stream de extractos orgánicos crudos con actividad antibacteriana proveniente del cultivo en estado sólido de la cepa fúngica endófita Diaporthe sojae, mediante la evaluación de diferentes condiciones operacionales: (i) limitación de fuente de carbono y nitrógeno, (ii) fuentes de nitrógeno extracto de levadura y licor de maíz, y (iii) relación área superficial de transferencia de nutrientes/volumen de medio (cm-1). En conclusión, se presenta el primer esquema de producción de extractos orgánicos crudos extracelulares obtenidos en una fermentación en estado sólido de D. sojae limitado por nitrógeno empleando licor de maíz y una relación área superficial/volumen de 1.53 (cm-1) con bioactividades de amplio espectro contra las bacterias patógenas de referencia S. aureus (ATCC 25923) y E. coli (ATCC 25923) con un IC50 de 0.59 y 0.69 mg/mL, respectivamente.
Estudio de la cinética enzimática de fraccionamiento de pectina proveniente de cáscara de chontaduro
(Universidad Icesi, 2022-01-01) Escobar Escobar, Sebastian; Parra Reyes, Marcelo Sebastian; Alvarez Vasco, Carlos Andrés; Ceballos Bermudez, Andrés; Asesor Tesis; Asesor Tesis
Las cáscaras de chontaduro han sido vistas como residuos por muchas personas quienes desconocen el potencial que tiene esta materia prima, la cual podría aprovecharse para crear diferentes recetas que aporten nutrientes y vitaminas a nuestros cuerpos, extractos como pigmentos o concentrados de alto potencial para la ganadería; asimismo, por medio de procesos físicos, químicos y/o bioquímicos se puede transformar en pectina - un compuesto usado en industrias de alimentos y cosméticas, el cual puede fraccionarse por medio de enzimas dando origen a productos como el ácido galacturónico y los pecto oligosacáridos, los cuales tienen un alto valor agregado debido a los diversos beneficios que ocasionan en la salud humana como actividad anticancerígena y favorecimiento en la eliminación de metales pesados a través de la orina-; sin embargo, este último proceso requiere un amplio conocimiento de la cinética para lograr un gran resultado a escala industrial. En este sentido, el presente trabajo tiene como finalidad proponer una cinética de la transformación enzimática de pectina proveniente de cáscaras de chontaduro. Inicialmente se evaluaron a escala de planta piloto dos métodos para la obtención de pectina, modificando el tiempo de la hidrólisis ácida, la hidrólisis enzimática y el secado, manteniendo el resto de los parámetros iguales y se encontró que dichas modificaciones tienen un efecto en el grado de metilesterificación del compuesto obtenido. Por otro lado, se realizó un seguimiento del cambio en las concentraciones de pectina, metil oligosacáridos y ácido galacturónico para posteriormente determinar que las constantes cinéticas de estos compuestos son respectivamente 0.072, 0.00062 y 0.017 min-1 cuando se utiliza como sustrato pectina cítrica y 0.092, 0.000425, 0,012 min-1 al utilizarse pectina de chontaduro. Finalmente, con la información recogida se realizó un modelo en Matlab que permite calcular el cambio en la concentración de pectina, metil oligosacáridos y acido galacturónico, además de predecir la formación de pectooligosacáridos en el tiempo.
Obtención de grafeno mediante reducción biocatalítica e impresión 3D : un acercamiento a un nuevo método de producción.
(Universidad Icesi, 2022-01-01) Ayala Melo, Julián David; Escobar Guzmán, Geraldine; Díaz Andrade, Carlos Andrés; Alvarez Vasco, Carlos Andrés; Asesor Tesis; Asesor Tesis
El grafeno es un compuesto a base de carbono cuyas propiedades eléctricas y mecánicas superan las de los materiales convencionales, sin embargo, su producción es limitada debido a las altas exigencias que requiere. Como alternativa a esta problemática se ha observado la posibilidad de producir grafeno empleando agentes reductores naturales como biomasa, moléculas bioactivas y microrganismos. En este estudio se buscó la incorporación de dicha reducción empleando E. Coli con técnicas de impresión 3D a fin de generar estructuras a base de grafeno reducido (rOG). La verificación de la reducción se hizo mediante análisis FTIR, espectroscopia UV-Vis, y el comportamiento de la conductividad en el tiempo. La impresión se llevó a cabo haciendo uso de una biotinta a base de alginato y rOG y una impresora comercial modificada. |Se obtuvo que la conductividad de la solución reaccionante se incrementa en el tiempo teniendo mayores cambios de esta propiedad en experimentos con 0,1 mg/mL de óxido de grafeno y 4 mg/mL de células. De la impresión 3D se obtuvieron estructuras homogéneas de grafeno, que se caracterizaron por ser flexibles, gomosas, pero con una alta resistividad eléctrica. Con ello si bien se comprobó que E. coli puede sintetizar rOG capaz de conducir la electricidad, también se identificó que, para la impresión, la matriz de la biotinta afecta las propiedades eléctricas que presenta el grafeno.
Desarrollo de una herramienta interactiva de uso educativo para el análisis y diseño conceptual de la evaporación de mezclas agua-azúcar en trenes de evaporación.
(Universidad Icesi, 2022-01-01) Canizales Viveros, Michel; Franco Solarte, Oscar Javier; Asesor Tesis
En este estudio se presenta una herramienta computacional útil para el análisis y diseño conceptual de evaporadores de múltiple efecto (EME) en estado estacionario. Se describe el método de desarrollo para una configuración de alimentación hacia adelante y cómo se construye el cálculo iterativo, incluyendo los criterios de convergencia del algoritmo de solución, del cual se obtiene una gran matriz que se resuelve para los parámetros requeridos sobre cada uno de los efectos del sistema. Finalmente, la precisión y fiabilidad de nuestro programa se verificó resolviendo un caso de estudio, el cual se solucionó manualmente y con la herramienta y se compararon los resultados obtenidos.
Metodologías de inmovilización de Alcalasas para la obtención de polipéptidos bioactivos a partir de huesos de pollo : una revisión de literatura
(Universidad Icesi, 2022-01-01) Pino Puchana, Valeria Katherine; Benavides Rosero, Angie Nathaly; Asesor Tesis
En Colombia, al año se producen alrededor de 240000 toneladas de residuos provenientes de los huesos de pollo. Este subproducto presenta una gran cantidad de péptidos potencialmente bioactivos que pueden ser aprovechados por diversas industrias. A lo largo de los años, se ha usado la enzima Alcalasa para hidrolizar residuos de la industria alimenticia, a pesar de esto, el uso en su forma libre puede causar dificultades operacionales y altos costos de proceso. Con el fin de solucionar esta problemática que presenta la hidrólisis con enzimas libres, se han adelantado investigaciones sobre procesos de inmovilización enzimática. Este proceso es capaz de proveer de algunas ventajas al biocatalizador. Hasta la fecha no se encuentran antecedentes de hidrólisis de huesos de pollo con enzimas inmovilizadas por lo que esta revisión tuvo como objetivo presentar que técnica de inmovilización es potencialmente la mejor opción para ser aplicada en la hidrólisis de estos subproductos. Esto fue posible mediante análisis bibliométrico para reconocer el impacto del tema en la comunidad científica. Se encontraron diferentes metodologías aplicadas en sustratos vegetales y animales, se contrastaron las diferencias fisicoquímicas de las matrices, esto con la finalidad de analizar aquellas que fueron aplicadas en sustratos fisicoquímicamente similares a los huesos de pollo. Finalmente se realizó un cuadro comparativo presentando ventajas y desventajas de 7 metodologías de inmovilización diferentes, encontrando así que a nivel operacional la unión covalente multipunto con esferas de quitosano con glutaraldehído resulta ser la metodología más ventajosa, económica y eficaz para ser aplicada en los huesos de pollo.
Estrategias de inmovilización de alcalasas para la obtención de polipéptidos bioactivos a partir de huesos de pollo : una revisión de literatura.
(Universidad Icesi, 2022-01-01) Bermeo Gonzalez, Ana Maria; Benavides Rosero, Angie Nathaly
En los últimos años la demanda por la industria avícola ha aumentado y con ello la generación de residuos sólidos. Los subproductos como los huesos de pollo han despertado el interés por contener una gran cantidad de nutrientes con potencial para generar compuestos de mayor valor agregado como los polipéptidos bioactivos. Una forma de obtenerlos es mediante hidrólisis enzimática utilizando alcalasas inmovilizadas, debido a su alta eficiencia y estabilidad. No obstante, los estudios sobre estrategias de inmovilización de alcalasas para la obtención de péptidos bioactivos a partir de subproductos avícolas son pocos y no hay técnicas claras que establezcan el uso de huesos de pollo. Por tanto, este artículo aporta información sobre estrategias de inmovilización de alcalasas que ayudan en la obtención de polipéptidos bioactivos a partir de la hidrólisis de huesos de pollo, cuya materia prima se aprovecha de manera limitada por su compleja composición. Para esto, se llevó a cabo una revisión crítica de literatura en Scopus en la cual se contrastaron diferentes sustratos y estrategias de inmovilización de alcalasas. Los resultados sugieren que la técnica de inmovilización más adecuada es mediante unión covalente multipunto en partículas de sílice magnética, debido que presenta buena estabilidad operativa, se obtienen péptidos de bajo peso molecular y los problemas por difusión son reducidos. Por otra parte, las condiciones más adecuadas para llevar a cabo la hidrólisis enzimática son pH 7-10, temperatura entre 50-55°C, tiempo de 90-180 min y el uso de sistemas batch repetidos para reutilizar el biocatalizador.

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