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Usos de abonos orgánicos en la producción de tomate en invernadero

NORMA RODRIGUEZ DIMAS (2007)

"La producción de hortalizas en condiciones protegidas (invernadero o cubiertas protectoras) combinadas con fertigación ha aumentado en México y en el mundo, porque permite aumentar el rendimiento y calidad del fruto. La demanda creciente de alimentos y el deterioro del medio ambiente obliga a utilizar técnicas de producción que permitan hacer uso más eficiente y sostenible de los recursos. Entre las variantes de manejo está el uso de mezclas de arena con vermicompostas o compostas como sustratos, y la regulación de los agroquímicos para evitar contaminación de suelo, agua y de los propios productos vegetales a consumir, en respuesta a la creciente demanda de alimentos derivados de la denominada producción orgánica, en contraste con los sistemas convencionales intensivos en los que se aplican altas dosis de fertilizantes y pesticidas. Sin embargo, es necesario un sustrato, que además de sostén, aporte cantidades considerables de elementos nutritivos que satisfagan las demandas del cultivo. Una alternativa, es la composta o vermicomposta, que al mezclarla con medios inertes, mejora sus características físicas y químicas evitando lixiviados de nutrientes y agua. La hipótesis de trabajo es que, por las características especiales que tienen la vermicomposta, composta y té de composta pueden remplazar parcialmente o totalmente otras formas de fertilizantes en la producción de tomates orgánicos. Por consiguiente, el objetivo del presente trabajo fue evaluar la respuesta del tomate a diferentes sistemas de producción en invernadero utilizando mezclas de arena y vermicomposta, composta y té de composta de estiércol de bovino comparando el rendimiento y calidad de fruto con el sistema convencional. Se realizaron tres experimentos en la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro Unidad Laguna (UAAAN-UL), de Torreón, Coahuila., el primer experimento se realizó en el ciclo 2004-2005 y se evaluaron tres sustratos a base de arena y vermicomposta de estiércol de bovino: S1= mezcla de arena + vermicomposta (50 %:50 v:v) + micronutrimentos quelatizados; S2 = arena + vermicomposta sin micronutrimentos; y S3 =arena (100 %) + fertilizantes inorgánico (testigo) en combinación con dos híbridos (Big Beef y Miramar). El genotipo Big Beef con solución nutritiva sustrato (S3) presentó el rendimiento total más alto con 282.5 t ha-1 superando en 27% al sustrato orgánico S1 con el mismo genotipo. Por lo tanto, es factible producir tomate orgánico con el tratamiento S1 y aprovechar el sobreprecio (20-40%) de este producto.En el segundo experimento se evaluaron cuatro formas de fertilización y dos genotipos de tomate, Big Beef y Red chief. Los tratamientos de fertilizante fueron: T1 (arena + vermicompost (50:50% v:v) + micronutrimentos quelatizados), T2 (misma mezcla arena + vermicompost sin micronutrimentos), el testigo T3 (arena + fertilizantes inorgánicos) y T4 (arena + extracto de vermicompost). El mayor rendimiento se encontró en el tratamiento testigo T3 con el híbrido Big Beef con 366 t ha-1, mientras que el mayor rendimiento orgánico fue con Red Chief con 249 t ha-1, este rendimiento es excelente considerando el sobreprecio y siempre demandante producto orgánico. Con el propósito de determinar si el té de composta, como fertilizante alterno, puede sustituir a los fertilizantes sintéticos se llevo a cabo el tercer experimento durante el ciclo agrícola 2005-2006, y se evaluaron tres tratamientos de fertilización con los genotipos Granitio y Romina. Los tratamientos de fertilización fueron: T1= arena + solución nutritiva (testigo), T2 = arena + té de composta, T3 = mezcla de arena + composta (relación 1:1; v:v) + té de composta diluido (relación 1:3; v:v, agua potable: té de composta) Los resultados no mostraron diferencias significativas entre los tratamientos de fertilización para calidad y rendimiento, solo presentaron diferencias significativas (P 0.01) en genotipos. Se obtuvieron rendimientos medios de 230 y 190.8 t ha-1 con los genotipo Granitio y Romina, respectivamente. Las ventajas de los tratamientos orgánicos con respecto al T1 testigo, son que éstos lograron incrementar el contenido de sólidos solubles y altura de planta. Por lo anterior, el té de composta puede ser considerado como un fertilizante alternativo para la producción orgánica en condiciones de invernaderos."

"Vegetables production under protected environmental conditions (greenhouse or Protected convered creas) comb ned with fertirigation has increased in Mexico and the world production, because increases the yield y quality of the fruist. The increasing demand of food products and degradation of the environment results in focusing toward developing new export extrategies for food production that are more efficient and sustaibable on the natural resources. Among the different variant of management treatments, there is the use of sand and vermicompost mixtures, or compost used as substrate and the agrochemical regulation, to avoid soil, water and the vegetables produced for human consumption, as a response to the increasing demand of the organic vegetables production, in contrast with the conventional intensive systems in which they are supported on the application of high doses of fertilizers and pesticides. Nontheless it is necessary to have a substrate that provide, plant support and nutrition that safety the crop requirement. An alternative is the compost or vermicompost which is mixed with inert materials that help to improve physical and chemicais characteristics, avoiding effluents of nutrients and water. The hypothesis of this trial is that: Vermicompostay, compost and compost tea may replace parcially or totaily the requirement of fertilizers in the tomatoes organic production. The objective of this tríal was to evaluate the tomato response to different substrates utilizing mixtures of sand and vermicompost, compost and compost tea obtained out of the manure cow (cattle), evaluating tomato yield and frult quality. There were performed three trials at the Agrarian University Antonio Narro (UAAAN-UL) campus Laguna in Torreón Coah. First trial was conducted during 2004-2005 and the treatments evaluated were: three substrates Si: Sand 50 % + vermicompost 50 % + quelated micronutrients, S2: Sand 50 % + vermicompost 50 %, S3: Sand 100 % + inorganic fertilizer, combined with 2 genotypes : Big Beef and Miramar. Yield results showed that Big Beef reached the highest fruit crop of 282.5 t ha -1 being 27 % higher that S1 of same genotypes. We conclude that utilizing thís treatment it is possible to produce organic tomatoes with the S1 treatment to get the opurtunity of the (20 a 40 %) higher price for organic products. A second trial considered the evaluation of four ways of fertilizing combined with two genotypes: Big Beef and Red Chief. Treatments were: T1: Sand 50 % + vermicompost 50- %-+-quetated -mieronutrients, T2 Sand. SQ_% vermicompost 50 %, T3: Sand 100 % + inorganic fertilizer and T4 Sand 100 % + compost extract. The results showed that T3 wiyh the Big Beef genotype yielded 366 t ha -1 , while the best organic yield was 249 t ha -1 with the Red Chief genotype; this yield is excellent for a organic product. To evaluate the effectiveness of the compost tea as an alternative fertilizer to remplace the synthetic fertilizers, the third trials was perfomed during considering three fertilizer treatments combined with two genotypes Granitio and Romina, fertilizers treatment trialed: T1: sandy + nutrient solution (control); T2 = sand +compost tea y T3 = mixture sand + compost (1:1 v:v) + compost tea diluted relation 3:1,water potable: compost tea. There were not significant differences among fertilization treatments for fruit quality and yield; but there showed a significant difference among tomatoes genotypes showing 230 and 190.8 t ha -1 for Granitio an Romina respectively. The organic treatments had a higher soluble solids and plant height that treatment check T1. Compost tea may be considered as an alternative fertilizer for the tomato organic production in greenhouses; based on the results obtained in this trial."

Doctoral thesis

Lycopersicon esculentum Humus de lombriz Cultivo protegido Suministro de elementos nutritivos Extractos orgánicos Agricultura orgánica Lycopersicon esculentum, humus de lombriz, cultivo protegido, suministro de elementos nutritivos, extractos orgánicos, agricultura orgánica CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Evaluación de diferentes niveles de selenio y azospirillum en plantas de tomate

DAILY NEUWS VÁZQUEZ MORALES (2013)

"El cultivo de tomate es uno de las hortalizas con mayor demanda, por su alto consumo a nivel mundial y para los productores representa un medio de entrada de grandes cantidades de divisas (FAO, 2012).Teniendo en cuenta el impacto ambiental negativo de los fertilizantes inorgánicos y sus costos crecientes, el uso de microorganismos beneficiosos del suelo como las rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (RPCV) para la agricultura sostenible, ha aumentado a nivel mundial durante el último par de décadas (Terry et al, 2005). El nitrógeno (N) es un elemento importante en la composición de proteínas, ácidos nucleicos y otros componentes celulares, siendo así una molécula esencial para el crecimiento de todo ser vivo. La atmosfera cerca de la superficie de la tierra está compuesta principalmente por 78.084% de N y 20.95 % de oxígeno. Junto, los dos comprenden aproximadamente el 99% del gas en la atmosfera. Para ser utilizado en el crecimiento, este debe ser primero reducido y luego “fijado” (combinado) en la forma de iones amonio (NH4+) o nitrato (NO3-). La relación que se establece entre las bacterias y las plantas puede ser benéfica, perjudicial o neutra. Dentro de las favorables se encuentra las asociaciones con bacterias fijadoras de nitrógeno como Azospirillum, Enterobacter, Klebsiella, Pseudomonas y Burkholderia (Estrada at al, 2001)."

This study was conducted to determine the effect of inoculation of tomato seeds with different combinations of Azospirillum sp. and selenium on the response variables: percentage of germination, abnormal seedlings, test force, emergency speed index, average length of hypocotyl and radicle mean length. Moreover, finding the optimal concentration that positively affects the variables assessed using techniques of multivariate response surfaces. The experiment was to study the combinations of concentrations 0, 1, 2 and 3 ppm selenium and dilutions of 0, 105, 106 and 107 cfu/ml of Azospirillum with 16 treatments, using 50 seeds per replicate with four replicates per treatment. A design was used to completely balanced 4x4 factorial arrangement. According to the test of independence was found on the study variables were not independent, therefore, were simultaneously analyzed using multivariate analysis techniques. In the multivariate analysis of variance (MANOVA) highly significant difference was found for all three factors: selenium, Azospirillum and the interaction of both factors having a p-value < 2.2e -16, 7.68e7 and 1.47e-10 respectively. According to this methodology, it was possible to find the optimum point of the factors that induce a change in the variables studied, that answers the specific objective of the work in which the concentration of 0.25 ppm Se and 5.1e+06 cfu/ml of strain C-5 of Azospirillum sp., which positively affect the physiological quality of tomato seeds.

Master thesis

Cultivo de tomate Hortalizas Fertilizantes inorgánicos CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

De la nitrificación al control de enfermedades: las funciones de las comunidades microbianas en la producción de plantas en acuaponía

TOMAS RIVAS GARCIA RAMSES RAMON GONZALEZ ESTRADA Bernardo Murillo Amador (2021)

"La explotación desmedida de los recursos naturales pone en riesgo la soberanía alimentaria en todo el mundo. Por lo cual, se buscan sistemas de producción de alimentos que aprovechen de manera eficiente los recursos naturales disponibles. Una alternativa viable es la acuaponía, porque el agua y los nutrientes son aprovechados de manera más eficiente que en los sistemas individuales de producción de peces y plantas. Las comunidades microbianas o conjunto de microorganismos son importantes porque interactúan con peces, plantas y entre ellos mismos en el sistema. Predomina información sobre las bacterias nitrificantes en el sistema. Sin embargo, empieza a difundirse más información sobre microorganismos desfavorables como patógenos de humanos, patógenos de plantas, bacterias reductoras de sulfato y bacterias desnitrificadoras, así como microorganismos benéficos como bacterias nitrificadoras, bacterias promotoras del crecimiento vegetal y microorganismos antagonistas. Las tecnologías “Ómicas” están facilitando el estudio y caracterización de estas comunidades microbianas. El control biológico surge como alternativa a las limitantes en cuanto a métodos de desinfección y/o tratamientos contra patógenos. Entender las funciones de las comunidades microbianas permitirá mejorar la productividad y eficiencia en este sistema alternativo de producción de alimentos."

"The excessive exploitation of the natural resources puts at risk the food sovereignty around the world. Therefore, the seeking for food production systems that use more efficiently the natural resources is ongoing. An alternative is aquaponics, because nutrients and water are utilized more efficiently than in individual fish and plant production systems. Microbial communities are important because they interact with fish, plants and with each other in the system. Information about nitrifying bacteria predominates in these production systems. However, more information is beginning to disseminate about unfavorable microorganisms such as human pathogens, plant pathogens, sulfate-reducing bacteria, and denitrifying bacteria; and on beneficial microorganisms such as nitrifying bacteria, plant growth promoting bacteria and antagonistic microorganisms. “Omics” technologies are facilitating the study and characterization of these microbial communities. Biological control arises as an alternative to the limitations in terms of disinfection methods and/or treatments against pathogens. Understanding the functions of microbial communities will improve the productivity and efficiency in this alternative food production system."

Article

acuacultura, hidroponía, control biológico, sustentabilidad CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS AGRONOMÍA TÉCNICAS DE CULTIVO TÉCNICAS DE CULTIVO

Síntesis y evaluación de las propiedades mecánicas y de bioactividad de compositos de hidroxiapatita obtenida a partir de cascarón de huevo reforzada con biovidrio

ESTEFANIA GODOY COLIN (2019)

74 páginas. Maestría en Ciencias e Ingeniería de Materiales.

Investigación realizada con el apoyo del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (México). CONACYT.

En este trabajo se desarrollaron una serie de biomateriales compuestos (compositos) Hidroxiapatita-Biovidrio (HAp-BG) procesados por una técnica de polvos basada en la pulvimetalurgia y sinterizados a 800°C durante 1 h. La finalidad es evaluar el efecto de la adición de partículas de biovidrio en bajas concentraciones (3, 5, 10 y 15%wt) sobre las propiedades físicas, mecánicas, características microestructurales y de bioactividad de una matriz porosa de hidroxiapatita (HAp). La hidroxiapatita fue sintetizada por el método de precipitación a partir de precursores de calcio provenientes de cascaron de huevo y caracterizada por DRX, mientras que el biovidrio de tipo CaO-P2O5-SiO2 fue sintetizado por sol- gel y caracterizado por DRX y FTIR. Se realizaron estudios de caracterización microestructural (MO y MEB) y se determinaron parámetros de densidad, porosidad, microdureza y resistencia máxima a la compresión. Mientras que la bioactividad de los compositos HAp-BG fue evaluada in vitro con respecto a la capacidad de formación de apatita como resultado del contacto con la solución de fluido corporal simulado (SBF), la bioactividad fue caracterizada por técnicas de DRX, FTIR, MEB y X-EDS antes y después de la inmersión en la solución SBF.

Master thesis

Nanostructured materials. Biotechnology. Biomaterials. Materiales nanoestructurados. TP248.25.N35 INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA QUÍMICAS ESTRUCTURA DE LAS MOLÉCULAS ORGÁNICAS

Short-term proteomic dynamics reveal metabolic factory for active extrafloral nectar secretion by Acacia cornigera antplants

DOMANCAR ORONA TAMAYO (2013)

Despite the ecological and evolutionary importance of nectar, mechanisms controlling its synthesis and secretion remain largely unknown. It is widely believed that nectar is ‘secreted phloem sap’, but current research reveals a biochemical complexity that is unlikely to stem directly from the phloem. We used the short daily peak in production of extrafloral nectar by Acacia cornigera to investigate metabolic and proteomic dynamics before, during and after 2 h of diurnal secretion. Neither hexoses nor dominating nectar proteins (nectarins) were detected in the phloem before or during nectar secretion, excluding the phloem as the direct source of major nectar components. Enzymes involved in the anabolism of sugars, amino acids, proteins, and nectarins, such as invertase, b–1,3–glucanase and thaumatin-like protein, accumulated in the nectary directly before secretion and diminished quantitatively after the daily secretion process. The corresponding genes were expressed almost exclusively in nectaries. By contrast, protein catabolic enzymes were mainly present and active after the secretion peak, and may function in termination of the secretion process. Thus the metabolic machinery for extrafloral nectar production is synthesized and active during secretion and degraded thereafter. Knowing the key enzymes involved and the spatio-temporal patterns in their expression will allow elucidation of mechanisms by which plants control nectar quality and quantity.

Article

Biotecnología Acacia cornigera CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS AGRONOMÍA PROTECCIÓN DE LOS CULTIVOS PROTECCIÓN DE LOS CULTIVOS

Ya en serio, ¿yo utilizo OGM?

David Herrera-Lopez Karina Guillén_Navarro (2019)

Aunque hay reticencia al hablar de organismos genéticamente modificados, diariamente se aplican en procesos y productos de uso común: pan, lácteos, algodón, cuero, insulina y varios medicamentos. Una de sus aplicaciones importantes es que ayudan a reducir los costos ambientales de ciertos métodos convencionales de producción.

Article

Organismos modificados genéticamente CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS AGRONOMÍA TÉCNICAS DE CULTIVO TÉCNICAS DE CULTIVO

¿Por qué integrar la agricultura con la acuicultura?

FRANCISCO JAVIER MAGALLON BARAJAS Paola Magallón Servín MELISSA LOPEZ VELA Enrique Murillo Moreno CELIA ANGELICA MARTINEZ SARMIENTO ROSALIA SERVIN VILLEGAS (2021)

"México atraviesa una etapa crítica en seguridad alimentaria. Ante esta situación el gobierno de nuestro país en conjunto con las agencias científicas enfrenta grandes retos para incrementar la resiliencia alimentaria, del sector agropecuario y acuícola. Por lo tanto, para lograr el desarrollo de nuevas tecnologías consideramos conveniente unir los sistemas agroalimentarios, en este caso la acuicultura y la agricultura de forma ecoeficiente y, así potenciar ambos sectores de producción, sobre todo en ambientes áridos, donde el agua y el suelo son recursos muy limitados. Por otro lado, dicha integración proporcionará una ventana de oportunidad para recuperar los residuales de la actividad acuícola y su posterior inserción en la actividad agrícola, convirtiéndose en proveedores de agua y nutrientes. Por la relevancia del tema, en el presente trabajo se analiza y se aborda la pertinencia y los retos que representan el acoplamiento de diferentes sistemas de producción de peces de agua dulce con sistemas intensivos de producción de hortalizas y la necesidad de realizar investigación, desarrollo tecnológico e innovación para una integración agroacuícola ecoeficiente."

"Mexico is going through a critical situation in regard to food safety and the affordability of high-quality foods able to meet the national demands. At the same time the sanitary crisis that Mexico is living had made it even more clear that there is a (1) lack of food access in low-income households, (2) that there are several challenges in rural areas in Mexico to produce enough food to meet demands and (3) the health of a significant segment of the Mexican population has been compromised either by undernourishment or diseases associated with poor nutrition, such as, cardiovascular diseases, diabetes and cancer. Under these complex situations the Mexican government and federal organizations face big challenges in order to increase food resilience. At the same time, there is a need to implement strategies to increase the sustainability of those systems, taking into account the management of natural resources in order to achieve new economic models that allow: (a) equal access to food, (b) develop and/or improve new technological approaches to increase the sustainability of food production systems and (c) the development of new technologies that balance the sustainability and intensification process in order to meet food demands. For that, the agroalimentary food systems need to be evolved into a more integrative manner. One approach is the integration of aquaculture and agriculture, both food production sectors possess the potential to profit each other, especially in places and regions where water and soil are limiting resources. This could give an opportunity window to recover water and residuals from the aquaculture sector and use them into the agriculture sector, reducing cost in fertilizers, especially in rural areas where agriculture development is challenged by the price of chemical fertilizers. There are many proposals and different models for the integration of both sectors; however, the purpose of this work is to question the challenges and advantages of coupling different production systems of freshwater fish and horticulture as well as, the importance to carry out scientific research, technological development and innovation."

Article

Integración agroacuícola, Acuaponia, Oreochromis sp, hidroponia, hortalizas, micro propietarios CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS AGRONOMÍA PRODUCCIÓN DE CULTIVOS PRODUCCIÓN DE CULTIVOS

Geomática aplicada al análisis de la producción de café cereza en el estado de Chiapas.

Zulema Carrillo Karime González Bernardo Palomeque Carlos Anzaldo Gómez (2016)

El estado de Chiapas se localiza en el extremo sureste del país en la frontera con Guatemala. Es una de las

regiones con mayor biodiversidad en México, cuenta con más de 300 especies de plantas y una gran

variedad de vida animal. Esta diversidad se ha visto reducida por cambios drásticos de la cubierta vegetal

así como por cambios climáticos abruptos. Las actividades económicas más destacadas son el turismo y

en el ramo agropecuario la producción de café, cacao y chile, entre otras. El 30% del café de México es producido en Chiapas, generalmente en terrenos ejidales. Existen aproximadamente 115 000 unidades de producción (INEGI, 2007) con cerca de 233 000 ha plantadas, esto representa una fuente de empleo y recursos económicos para el estado. Además el 85% de los productores pertenecen a algún grupo indígena.

El objetivo de este estudio es identificar desde diferentes enfoques la manera en que el café se ve afectado

por la modificación climática, el cambio de cobertura de suelo, la disponibilidad de agua para producción

agrícola, así como llevar a cabo un análisis socio-económico que permita tener un panorama general de

lo que el cultivo de café representa en el estado de Chiapas y las afectaciones que éste pueda sufrir.

Para ello se consideraron tres diferentes subsistemas: el económico, el social y el ambiental (ver figura

1.1), donde a partir de diferentes metodologías se realizaron modelaciones que permitieron comprender

las características principales de las unidades de producción agrícola, la problemática social y las

desigualdades territoriales que experimentan las localidades productoras, el cambio observado en la

cobertura y su prospección al 2050, además, del modelado espacial de la distribución actual del cultivo y

su proyección al 2050 con base en dos escenarios de cambio climático.

Working paper

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS HORTICULTURA PRODUCCIÓN DE CULTIVOS PRODUCCIÓN DE CULTIVOS

Caracterización y obtención de funciones para producción de biomasa en cinco cultivares de frijol yorimón: I. Método destructivo

Development and characterization of biomass production functions in cowpea cultivars: I. Destructive method

NARCISO YSAC AVILA SERRANO Bernardo Murillo Amador ALEJANDRO PALACIOS ESPINOSA ENRIQUE TROYO DIEGUEZ JOSE LUIS GARCIA HERNANDEZ JUAN ANGEL LARRINAGA MAYORAL MIGUEL ANGEL MELLADO BOSQUE (2005)

"Con el objetivo de caracterizar, evaluar variables determinantes de biomasa y de obtener funciones para producción de biomasa en estadío prefloración y utilizando método destructivo en cinco cultivares de frijol yorimón, se realizó este trabajo en el valle del Carrizal, municipio de La Paz, Baja California Sur, México. El diseńo experimental fue bloques completos al azar con cuatro repeticiones. El análisis de los datos se realizó mediante métodos canónicos multivariados para efecto de caracterización, correlación y regresión lineal y múltiple para la generación de funciones de producción de materia verde (PMV) y producción de materia seca (PMS), análisis de varianza y comparaciones de medias (Tukey P=0.05) para todas las variables medidas. Los resultados mostraron diferencias significativas entre cultivares para la mayoría de las variables..."

"Five cowpea cultivars were assessed to obtain biomass production functions using a destructive method. The study was carried out in the Carrizal valley in La Paz, Baja California Sur, México (23° 20' 47” LN and 110° 16' 14” LW). The experimental design was a completely randomized block with four replications. Data were analyzed by canonical multivariate methods for characterization, while correlation and multiple linear regression were carried out for generation of production functions of green (GMP) and dry matter (DMP), and variance analysis and means comparison (Tukey P=0.05) were performed for all variables. Most variables, except GMP, showed significant differences between cultivars..."

Article

Vigna unguiculata, Biomasa, Prefloración, Función, Multivariado Cultivars, Multivariate analysis, Biomass function CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS AGRONOMÍA PRODUCCIÓN DE CULTIVOS PRODUCCIÓN DE CULTIVOS

Producción de lipasas por Yarrowia lipolytica en fermentación en medio sólido

GABRIELA CARRILLO SANCEN (2011)

Lipase production by Yarrowia lipolytica in solid state fermentation (SSF) using perlite as inert support was evaluated. Firstly, the growth curve of Yarrowia lipolytica ATCC 9773 in PDA medium for the inoculum production for the SSF was obtained. The growth of Yarrowia lipolytica ATCC 9773 in PDA medium showed a behavior of a synchronic culture, with two lineal growth stages. The inoculum of five days of incubation was selected, because it was in the second stage of lineal growth that had the highest cell concentration (3.6x108 cells/mL). Then the production of lipase by three strains of Yarrowia lipolytica (Yarrowia lipolytica ATCC 9773, Yarrowia lipolytica L0018 y Yarrowia lipolytica PC) was evaluated with kinetics at 30°C and 40°C. The fermentation system employed for the SSF war a 125mL Erlenmeyer flask with perlite impregnated with inoculated basal medium with sunflower oil as inductor. The strain Yarrowia lipolytica ATCC 9773 at 24 hours showed the highest production of lipase activity (2.26 U/gsi) then continued the strain Yarrowia lipolytica L0018 (1 U/gsi) at 48 hours of fermentation, both at 30°C, the reason why these two strains were selected to conduct the following studies. Studies on the extraction of lipase from the dry fermented matter with detergents solutions (NLS y Triton X-100 in NaH2PO4 100mM, NaCl 100 mM pH 7.0 buffer) with the strains Yarrowia lipolytica ATCC 9773 y Yarrowia lipolytica L0018 were carried out. The highest values of lipase activity were obtained extracting with the NLS 3 mM solution. A kinetic of the production of lipase extracting with NLS 3 mM was realized. The strain Yarrowia lipolytica ATCC 9773 showed a constant production during 1 day approximately beginning at 24 hours of fermentation, which is the reason why it was selected to carry out the studies of optimization of the lipase production in SSF. For the optimization of the production of lipase studies, first 12 factors were evaluated using a fractional factorial 2 12-8 design in the stage of screening. From that design six factors were selected and were evaluated in a fractional factorial 2 6-2 at the stage of first order search. The factors glucose, sunflower oil and urea concentration were selected to be evaluated in a Box-Behnken design, the first design of second order search. From this we selected the factors glucose and urea concentrations that were evaluated in the following designs (factorial 42 , factorial 32A y factorial 32B). Controls were included in the last three designs to verify that the lipase activity obtained in the designs exceeded the activity obtained with the initial conditions for lipase production. This did not happen, the reason why the conditions and the medium of the control were chosen as the best for the production of lipase by Yarrowia lipolytica ATCC 9773 in SSF, obtaining 37.2 U/gsi. This activity surpasses lipase activity levels of some of the reports of the production of lipase by Yarrowia lipolytica in SSF and submerged fermentation. This is the first report of the production and extraction (with detergent solutions) of lipase by Yarrowia lipolytica in SSF using perlite as inert support.

Se evaluó la producción de lipasa por Yarrowia lipolytica en fermentación en medio sólido (FMS) empleando agrolita como soporte inerte. Primero, se obtuvo la curva de crecimiento de Yarrowia lipolytica ATCC 9773 en medio PDA para la producción de inóculo para la FMS. El crecimiento de Yarrowia lipolytica ATCC 9773 en medio PDA mostró un comportamiento de cultivo sincrónico, con dos etapas de crecimiento lineal. Se seleccionó el inóculo de cinco días de incubación, ya que este se encontraba en la segunda fase de crecimiento lineal que tenía mayor concentración celular (3.6x108 células/mL). Posteriormente, se evaluó la producción de lipasa por tres cepas de Yarrowia lipolytica (Yarrowia lipolytica ATCC 9773, Yarrowia lipolytica L0018 y Yarrowia lipolytica PC) mediante cinéticas a 30°C y 40°C. El sistema de fermentación empleado para la FMS consistió en matraces Erlenmeyer de 125 mL con agrolita impregnada con medio de cultivo basal inoculado y aceite de girasol como inductor. La cepa Yarrowia lipolytica ATCC 9773 a las 24 horas mostró la mayor producción de actividad lipasa (2.26 U/gsi) seguida de la cepa Yarrowia lipolytica L0018 (1 U/gsi) a las 48 horas de fermentación, ambas a 30°C, razón por la cual se seleccionaron estas dos cepas para llevar a cabo los siguientes estudios. Con las cepas Yarrowia lipolytica ATCC 9773 y Yarrowia lipolytica L0018 se llevaron a cabo estudios de extracción de lipasa de la materia seca fermentada con soluciones de detergentes (NLS y Tritón X-100 en amortiguador de NaH2PO4 100mM, NaCl 100 mM pH 7.0). Los valores mayores de actividad lipasa se obtuvieron extrayendo con la solución de NLS 3 mM. Además se realizó una cinética de producción de lipasa extrayendo con la solución de NLS 3 mM. La cepa Yarrowia lipolytica ATCC 9773 mostró producción constante de lipasa durante 1 día aproximadamente a partir de las 24 horas de fermentación razón por la cual se seleccionó para realizar los estudios de optimización de la producción de lipasa en FMS. Para los estudios de optimización de la producción de lipasa primero se evaluaron 12 factores mediante un diseño factorial fraccionado 212-8 en la etapa de cribado. A partir de ese diseño se seleccionaron seis factores que se evaluaron en un diseño factorial fraccionado 26-2 en la etapa de búsqueda de primer orden. Se seleccionaron los factores concentración de glucosa, aceite de girasol y urea para evaluarlos en un diseño Box-Behnken, el primer diseño de búsqueda de segundo orden. A partir de este, se seleccionaron los factores concentración de glucosa y urea que se evaluaron en los siguientes diseños (factorial 42 , factorial 32A y factorial 3 2B). Se incluyeron controles en los últimos tres diseños para verificar que la actividad lipasa obtenida en los diseños sobrepasaba la actividad obtenida con las condiciones iniciales de producción de lipasa. Lo cual no ocurrió, razón por la cual se seleccionaron las condiciones y el medio del control como las mejores para la producción de lipasa por Yarrowia lipolytica ATCC 9773 en FMS obteniendo 37.2 U/gsi. Esta actividad sobrepasa los niveles de actividad lipasa de algunos de los reportes de la producción de lipasa por Yarrowia lipolytica en FMS y en fermentación sumergida. Este es el primer reporte de la producción y extracción (con soluciones de detergentes) de lipasas por Yarrowia lipolytica en FMS utilizando agrolita como soporte inerte.

Master thesis

Microbiología -- Cultivo y medios de cultivo Biotecnología Fermentación en estado sólido Enzimas Lipasas Yarrowia lipolytica CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA