PURIFICACIÓN DE NANOCELULOSA BACTERIANA DERIVADA DE LA FERMENTACIÓN DE KOMBUCHA Y SU EMPLEO COMO REFUERZO EN COMPUESTOS BASADOS EN PLA

BOVI, JIMENA; BERNAL, CELINA; FORESTI, MARÍA LAURA

CABA

Workshop; Fronteras en Nanobiotecnología III; 2022

Facultad de Farmacia y Bioquímica, UBA

En los últimos años el consumo de bebidas probióticas ha ganado gran popularidad a nivel mundialdebido a los beneficios para la salud humana que se le adjudican. Entre ellas se encuentra laKombucha, una bebida obtenida por fermentación de té endulzado utilizando un consorciosimbiótico de bacterias y levaduras (SCOBY, por sus siglas en inglés) entre las cuales se encuentranbacterias productoras de nanocelulosa bacteriana (BNC), como aquellas pertenecientes al géneroAcetobacter (por ejemplo, Gluconacetobacter xylinus). Estos microorganismos sintetizan elpolisacárido extracelularmente en forma de nanocintas de ancho nanométrico y largos de variosmicrones que se interconectan entre sí principalmente a través de puentes de hidrógenoestablecidos entre sus grupos –OH superficiales. De esta manera construyen una red tridimensionalque, conforme aumenta el tiempo de fermentación, da lugar a una membrana flotante ubicada enla interfase aire‐líquido. Esta membrana suele ser utilizada como inóculo para la producción denuevos lotes de Kombucha o bien descartada, ya que se trata de un subproducto de la fermentación.Sin embargo, las numerosas aplicaciones de la BNC relacionadas con su alta cristalinidad, buenaspropiedades mecánicas, biocompatibilidad y biodegradabilidad, promueven la revalorización deestas películas de celulosa (1). El aprovechamiento del nanobiopolímero obtenido a través de estemétodo, además, ofrece una ventaja respecto de la producción de BNC a partir de la cepa aislada,ya que no exige condiciones estrictas de incubación y esterilidad.En este trabajo se compararon las características de la BNC derivada de la fermentación deKombucha (KBNC) con aquellas de la BNC obtenida a partir del cultivo de una cepa aislada de G.xylinus en condiciones controladas previamente establecidas en el grupo (2). A tal efecto seutilizaron diversas técnicas de caracterización como SEM, FTIR, TGA, DRX y 13C‐RMN. Los resultadosobtenidos demostraron que una sencilla purificación en medio alcalino de la KBNC permite obtenerel nanobiopolímero con las mismas características que la BNC en un sistema más simple, menoscostoso y más fácil de escalar.En una siguiente etapa, la KBNC obtenida (secada y molida) fue utilizada como refuerzo decompuestos de matriz de ácido poliláctico (PLA) en concentraciones finales de 1, 3, 5 y 7% p/p.Dichos compuestos se desarrollaron mediante técnicas de procesamiento convencionales paraplásticos como el mezclado en fundido (mezcladora intensiva Brabender Plasti‐corder, 170ºC, 50rpm, 8 min) seguido de moldeo por compresión (prensa hidráulica Carver 3854, 8 min sin presión a170ºC + 5 min a 2 MPa, 170ºC). Las películas fueron caracterizadas en términos de morfología,propiedades mecánicas y permeabilidad al vapor de agua.Las películas obtenidas presentaron valores de rigidez del orden de 2100‐2300 GPa, ‐20% porencima del PLA puro‐, sin evidenciarse un efecto significativo del contenido de refuerzo. Por otro lado, tanto la resistencia como la ductilidad exhibieron valores decrecientes con el porcentaje denanocelulosa.Globalmente, las películas nanocompuestas desarrolladas resultaron atractivas para aplicacionespotenciales en el campo de envases compostables, demostrándose además la utilidad delbiopolímero obtenido como subproducto de la producción Kombucha para este fin.