Science and Technology Production
Thesis
Authorship
Date
03/02/2026
Summary
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SIGEVA
La biomasa lignocelulósica, integrada principalmente por celulosa y hemicelulosa, constituye una fuente estratégica para la producción de biocombustibles y bioproductos. Su aprovechamiento eficiente requiere cócteles enzimáticos capaces de hidrolizar estos polímeros de manera específica, generando oligosacáridos bioactivos o monómeros fermentables. El objetivo central de esta tesis fue estudiar enzimas bacterianas activas sobre poli...
La biomasa lignocelulósica, integrada principalmente por celulosa y hemicelulosa, constituye una fuente estratégica para la producción de biocombustibles y bioproductos. Su aprovechamiento eficiente requiere cócteles enzimáticos capaces de hidrolizar estos polímeros de manera específica, generando oligosacáridos bioactivos o monómeros fermentables. El objetivo central de esta tesis fue estudiar enzimas bacterianas activas sobre polisacáridos estructurales de la biomasa vegetal y desarrollar complejos enzimáticos aplicables en bioprocesos.Se optimizaron las condiciones de cultivo de Paenibacillus xylanivorans A59 para obtener un extracto enzimático enriquecido en actividades dirigidas a la hemicelulosa, evaluando distintas fuentes de carbono y la producción en matraces y biorreactores. El salvado de trigo resultó ser el mejor inductor de actividad extracelular, y la producción en biorreactor permitió obtener cinco veces más actividad enzimática que la producción en matraces. El análisis proteómico reveló un repertorio diverso de enzimas activas sobre carbohidratos, identificándose a la xilanasa PxXyn10A, de la familia GH10, como la más abundante. Asimismo, se identificaron dos enzimas de la familia GH30, una potencial glucurono-xilanasa (subfamilia 8) y una β-xilosidasa intracelular (subfamilia 2), que fueron expresadas de manera recombinante para su caracterización funcional: PxXyn30_8 y PxXyl30_2.La enzima PxXyl30_2 mostró actividad restringida a un sustrato modelo, sin evidencias de acción sobre xilo-oligosacáridos, por lo que su rol biológico permanece incierto. En cambio, la enzima PxXyn30_8 presentó actividad glucurono-xilanasa específica, con capacidad inédita de tolerar decoraciones de ácido (metil)glucurónico en la posición +1 de la cadena de glucurono-xilano. La combinación de esta enzima con las endo-xilanasas extracelulares PxXyn10A y PxXyn11B mejoró la hidrólisis de glucurono-xilanos presentes en biomasa lignocelulósica, como el bagazo de agave.Se exploró el desarrollo de formulaciones enzimáticas para aplicaciones concretas. El extracto extracelular mejoró la solubilización de glucanos en alimentos balanceados para aves, estableciendo bases para su empleo como aditivo multienzimático en nutrición animal. Asimismo, la suplementación del extracto con β-xilosidasas y α-L-arabinofuranosidasas permitió una conversión más eficiente del xilano contenido en residuos agrícolas ricos en arabino-xilano, evidenciando el potencial de estas formulaciones en esquemas de biorrefinería.La hidrólisis del bagazo de agave, residuo rico en glucurono-xilano, permitió obtener xilo-oligosacáridos con propiedades bioactivas. La acción de PxXyn30_8 generó xilo-oligosacáridos ácidos de mayor longitud con actividad antioxidante superior a la obtenida con las otras xilanasa estudiadas. Asimismo, los xilo-oligosacáridos generados por hidrólisis del bagazo de agave con el extracto enzimático de P. xylanivorans, promovieron la respuesta inmune en plantas de tabaco frente al virus del mosaico. Es de destacar que el sobrenadante de cultivo por sí mismo también efecto protector en plantas, abriendo nuevas líneas de investigación.En conjunto, esta tesis doctoral permitió obtener y caracterizar extractos y cócteles enzimáticos bacterianos eficientes para la degradación de hemicelulosas, validando su aplicación en nutrición animal, biorrefinerías y generación de compuestos bioactivos. Estos resultados establecen bases sólidas para el diseño de formulaciones enzimáticas con alto valor agregado, orientadas al aprovechamiento sustentable de biomasa vegetal en el marco de la bioeconomía circular.
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Key Words
COMPLEJOS ENZIMÁTICOSVALORIZACIÓN DE RESIDUOS AGROINDUSTRIALESCAZIMASNUTRICIÓN ANIMALBIOMASA LIGNOCELULÓSICAGLUCURONOXILANASAESTIMULACIÓN INMUNE VEGETALXILANASAACTIVIDAD ANTIOXIDANTE