“Caracterización de biomasa regional, para su uso como sustrato sólido de fermentación con R. oryzae: escobajo de uva y alperujo”

GROFF, M. CARLA; ALBARRACÍN, M; NORIEGA, SANDRA E.

San Juan

Encuentro; 3º Encuentro de Investigadores de la RADU; 2018

Universidad CAtólica de Cuyo

La Provincia de San Juan tiene como principales actividades agroindustriales a la vitivinicultura y la olivicultura. El escobajo de uva (EU) es la estructura vegetal del racimo de uva, el cual es generado como un residuo sólido en la industria vitivinícola. Éste no puede molerse junto con la uva, porque aporta caracteres astringentes y herbáceos al mosto o vino. Por tal motivo, una de las primeras etapas de la elaboración de vino o mosto es el despalillado, donde se separa el escobajo o raspón de las bayas de uva que serán procesadas. Actualmente su destino es la trituración y dispersión en el viñedo, se tira como desecho sólido o la incineración. Según un Informe del Instituto Nacional de Vitivinicultura (INV), la producción total de uva ingresada a establecimientos para elaboración de vino y mosto fue de 5.135.857 quintales en el año 2017. Teniendo en cuenta que el escobajo de uva representa alrededor del 6% del racimo de uva, entonces de ha generado en 2017 en San Juan, 30.815 toneladas de residuo sólido en forma de escobajo de uva. En San Juan se muelen entre 40 a 60 mil toneladas de aceituna por campaña, siendo el alperujo (ALP) el residuo semisólido generado posterior a la etapa de centrifugación de dos fases, siendo el 80% del total de aceituna molida, por lo que se generan entre 32 y 48 mil toneladas de ALP por año. La mayoría de las plantas aceiteras envían el ALP a otra planta para secar y extraer el aceite, otras realizan una aplicación directa sobre el suelo como abono. La gran cantidad de ALP generado en la Provincia, su difícil manejo y disposición, su alto contenido de DBO y DQO que impiden su vertido en cursos de agua, es lo que motiva a su estudio como sustrato. Ambos son un tipo de biomasa lignocelulósica, los cuales pueden ser aprovechados como sustratos sólidos para la producción de una bio-sustancia. Un componente con alta demanda global (1220 kilo-toneladas en 2016) es el ácido láctico (AcL). Sus aplicaciones son variadas: en la industria química (como neutralizante, solvente y agente limpiador), alimentaria (como acidulante, conservante y antimicrobiano), cosmética (como buffer de pH, antimicrobiano y rejuvenecedor de la piel) y farmacéutica (como electrolito y fuente mineral). El AcL puede obtenerse vía química (utilizando precursores petroquímicos) o vía biotecnológica (fermentación de sustratos lignocelulósicos por bacterias u hongos). Ésta última ha tenido gran interés, debido a sus ventajas económicas y medioambientales. Una alternativa, es la fermentación de los componentes monoméricos de la estructura celulósica del EU utilizando el hongo Rhizopus oryzae (R. oryzae). De esta forma, se valorizarían los residuos generados en grandes cantidades y se utilizarían al mismo tiempo como un sustrato de bajo costo. Para utilizar el EU y el ALP como sustratos de fermentación, es necesario conocer los principales componentes que forman parte de sus estructuras, es decir, realizar una caracterización físicoquímica. El objetivo de este trabajo es determinar los principales componentes del EU y del ALP generados en San Juan, mediante una caracterización físico-química. Este estudio servirá como base para futuros trabajos, como también para definir el destino del escobajo de uva para su revalorización. La metodología fue: 1). Recolección de muestras: el ALP se obtuvo de la firma Tío Yamil S.A, en la molienda 2017, se almacenó a -18ºC hasta su uso. Los EU se recolectaron de la bodega Tierra del Huarpe S.A, seleccionando EU procedentes de uvas blanca y tinta; 2). Acondicionamiento de muestras: se secaron las muestras en estufa convectiva a 45ºC +/- 5ºC durante 24 a 48hs y se trituraron a máxima potencia (750 W) por 2 minutos, utilizando un triturador de cuchillas. Se almacenaron a 4ºC en bolsas de polietileno, cerradas e identificadas. 3) Caracterización de EU y ALP: determinación de porcentaje de sólidos totales (NREL/TP-510-42621), Nitrógeno total (AOAC Método oficial 920.87, Método Kjeldahl), Azúcares reductores fácilmente disponibles (Método de Miller, 1959), Lignina Klason (norma TAPPI 222) y Cenizas (procedimiento NREL/TP-510-42622). En el caso del ALP se agregó análisis de materia grasa (Método Soxhlet) por su alto contenido graso. Resultados: ALP: % Sólidos totales: 32,89 +/-0,76; % Nitrógeno total: 0,9312 +/- 0,06; % Azúcares reductores: 10,98 +/-0,08; % Lignina Klason: 48,56 +/- 0,5 y % Cenizas: 5,30 +/- 0,03. EU BLANCA: % Sólidos totales: 37,32 +/-0,46; % Nitrógeno total: 0,7765 +/- 0,09; % Azúcares reductores: 30,55 +/-0,06; % Lignina Klason: 46,91 +/- 0,5 y % Cenizas: 6,64 +/- 0,11. EU TINTA: % Sólidos totales: 23,17 +/-1,14; % Nitrógeno total: 1,0154 +/- 0,11; % Azúcares reductores: 47,83 +/-0,02; % Lignina Klason: 48,52 +/- 0,5 y % Cenizas: 7,34 +/- 0,07. Conclusiones: la composición química de los residuos estudiados, muestra que todos poseen un contenido apreciable de azúcares reductores fermentables fácilmente disponibles para el hongo. Además presentan similar contenido de Nitrógeno, fuente que el hongo utiliza para su metabolismo fermentativo. Se comprueba que todos poseen alto contenido de lignina, por lo que será de vital importancia el óptimo desarrollo del hongo para el aprovechamiento de los componentes hemicelulósicos. Queda pendiente el análisis de celulosa y hemicelulosa, ensayos que se están poniendo a punto actualmente. Se concluye que las diferentes biomasas analizadas, podrían aprovecharse como sustratos de fermentación del R. oryzae, por lo que deben estudiarse los parámetros óptimos de fermentación.