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HIDRÓLISIS DE CELULOSA POR MICROBIOTA RUMINAL

Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas
by

Eduardo Montero

on 2 October 2012

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Transcript of HIDRÓLISIS DE CELULOSA POR MICROBIOTA RUMINAL

Bioelectrogénesis y sus
implicaciones metabólicas HIDRÓLISIS DE LA CELULOSA
POR MICROBIOTA RUMINAL Alumno: Eduardo Montero Mansilla

Tutor: Abraham Esteve - Núñez Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Introducción

Antecedentes y objetivos
Antecedentes en Grupo Bioelectrogénesis
Objetivos

Materiales y métodos
Material
Métodos analíticos
Procedimiento de experimentación

Resultados y discusión
Geobacter sulfurreducens vs BHC
BHC en condiciones no electrogénicas
BHC en condiciones electrogénicas
BHC en electrogénesis y no electrogénesis

Conclusiones Índice Chispas, familia y amigos Agradecimientos Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas. Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Íntroducción Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Íntroducción. Metabolismo de rumiantes. Aumento de consumo energético
Aumento de emisiones contaminantes
Disminución de recursos fósiles
Búsqueda de alternativas


Mix energético en España


Hidrógeno como vector energético
Pilas de combustible microbianas Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Íntroducción. Contexto energético. 2 aspectos negativos
Emisiones de gas metano
Residuos ganaderos

Microorganismos del rumen degradan celulosa
Fijación de microorganimos.
Hidrólisis de polisacáridos.
Fermentación de sacáridos.

Compuestos con distinta velocidad de digestión Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Íntroducción. Metabolismo de rumiantes. Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Íntroducción. MFCs: bioelectrogénesis Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Íntroducción. MFCs: bioelectrogénesis Posibilidades:

Identificar microorganismos con funciones metabólicas únicas dentro de consorcios mixtos.

Estudiar simultáneamente comunidades que se desarrollan como biofilm junto a otras planctónicas.

Desviar la energía lejos de la metanogénesis en favor de otras formas de respiración anaerobia. Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Antecedentes en Grupo BIOELECTROGÉNESIS Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Objetivos. Diferenciación AGVs en condiciones electrogénicas y no electrogénicas.

En electrogénesis comprobar la respuesta de la actividad bacteriana al renovar la fuente de carbono.

Análisis de la población microbiana.

Evaluación de las emisiones de gases. Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Materiales y métodos. Material Medios de crecimiento: Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Materiales y métodos. Material Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Materiales y métodos. Métodos analíticos Técnicas de medición de parámetros electroquímicos









Equipos: Agilent 34970A y Keithley 2700 Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Materiales y métodos. Métodos analíticos Determinación de metabolitos en fase líquida:

¿Qué analizamos? AGVs: acético, propiónico, butírico

2 métodos:
HPLC (VARIAN Prestar 410)
FID (VARIAN 430-GC)

Preparación de los viales:
Centrifugación --> Filtración --> Dilución Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Materiales y métodos. Métodos analíticos Determinación de metabolitos en fase gaseosa:

Gases: metano y dióxido de carbono







Equipo: Varian 3350 asociado a Star Chromatography Workstation Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Material y métodos. Procedimiento de experimentación Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Materiales y métodos. Procedimiento de experimentación Comparación actividad G. sulfurreducens - BHC: Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Resultados y discusión BHC en condiciones no electrogénicas: Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Resultado y discusión BHC en condiciones electrogénicas: Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Resultados y discusión BHC en condiciones electrogénicas: Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Resultados y discusión. BHC en condiciones electrogénicas: Fuente: Mas Serrano, 2010 + solución minerales
+ solución vitaminas
ajustar a pH 6,8

Para G. sulfurreducens:
acetato 20 mM
citrato férrico 0,05 mM

Para BHC: paja (4-5 g/L) 1. Membrana selectiva de protones

2. Electrodos de grafito

3. Cables conductores

4. Resistencia Botella inoculada con BHC Preparación de material para análisis de poblaciones Pila de combustible inoculada con BHC MFC y botella inoculadas con BHC G. sulfurreducens
vs
BHC Condiciones:

MC-1
Electrodos: placa + fieltro
2,25 g de paja
Gaseo N2/CO2
Tª: 27-30 ºC
Equipo: Keithley 2700 Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Materiales y métodos. Procedimiento de experimentación Comparación de la actividad de BHC en condiciones electrogénicas y no electrogénicas: Condiciones:

MC-2
Electrodos: tubo perforado
Con renovación de paja
Gaseo N2
Tª: 27-30 ºC
Equipos:
Multímetro Keithley 2700
HPLC: VARIAN Prestar 410
FID: VARIAN 430-GC Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Materiales y métodos. Procedimiento de experimentación Análisis de poblaciones: Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Resultados y discusión Comparación actividad G. sulfurreducens - BHC: Laboratorios EE El Zaidín Congelación Toma de muestras Pila de combustible microbiana: Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Materiales y métodos. Material Microorganismos del rumen:









Fuente de carbono: recursos celulósicos Liberación de microorganismos Inoculación Toma de muestras Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Conclusiones Menor actividad electrogénica en los cultivos mixtos de origen ruminal que en cultivos puros de G. sulfurreducens
El consumo de acetato por microorganismos BHC se ve estimulado bajo condiciones electrogénicas; se podría añadir al sistema una bacteria tipo Geobacter.


De cara al futuro...
Monitorización de las emisiones de gases.
Estudios moleculares de ecología microbiana y microscopía confocal de la estructura del biofilm.
Valoración cuantitativa de la reducción de carga orgánica.
Pruebas a mayor escala. Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Resultados y discusión. BHC en condiciones electrogénicas: Hidrólisis de celulosa por microbiota ruminal. Bioelectrogénesis y sus implicaciones metabólicas Resultados y discusión. Comparación entre condiciones electrogénicas y no electrogénicas:

Diferencia:
Proporción acetato es menor en electrogénesis

Explicación: la presencia de electrodos como aceptores de electrones favorece la oxidación del acetato frente a procesos más naturales, como la metanogénesis.
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