CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Producción de bioproductos en microbiomas naturales ricos en cianobacterias.

Estudiant que ha llegit aquest projecte:

Tutor/a o Cotutor/a: CENDRA GASCON, MARIA DEL MAR

Departament: DEAB

Títol: Producción de bioproductos en microbiomas naturales ricos en cianobacterias.

Data inici oferta: 28-09-2023      Data finalització oferta: 28-04-2024

Estudis d'assignació del projecte:
    GR ENG SIS BIOLÒGICS
    GR ENG SIS BIOLÒG 23

Lloc de realització:

UPC      Departament/centre: Departamento de ingeniería civil y ambiental

Segon tutor/a extern: Beatriz Altamira/Marta Bellver - GEMMA

Paraules clau:
Microbiomas, cianobacterias, polihidroxibutirato, ficobiliproteínas

Descripció del contingut i pla d'activitats:
Las cianobacterias son procariotas gram-negativas fotoautotróficas capaces de sintetizar productos de alto valor añadido tales como los exopolisacáridos (EPS) o los pigmentos naturales (ficobiliproteínas). Los EPS son complejos de azúcares viscosos y biocompatibles con aplicabilidad en la agricultura, alimentación y biotecnología, mientras que las ficobiliproteínas son pigmentos auxiliares de intensa coloración y propiedades antioxidantes potenciales en elámbito nutracéutico. Ya que el uso de consorcios de microorganismos fotosintéticos ha sido asociado a mayores estabilidades e incrementos en la productividad en comparación a los cultivos puros, este trabajo se centrará en la exploración de distintos microbiomas que presentaron resultados prometedores en la producción de estos bioproductos a pequeña escala (50 mL).
Más concretamente, el objetivo planteado es producir EPS y ficobiliproteínas con microbiomas ricos en cianobacterias en fotobiorreactores de 3 L y en condiciones de limitación de fósforo, monitorizando su síntesis y aprendiendo el funcionamiento y montaje de estos sistemas de producción. En el caso de las ficobiliproteínas, se realizarán cultivos en dos fases; i) fase de crecimiento en luz blanca y ii) fase de fotoestimulación en luz azul o verde. Se estudiará la estabilidad del proceso mediante la repetición de ciclos de cultivo. En el caso de los EPS, se evaluarán distintas condiciones de cultivo (intensidad de luz, composición de nutrientes'), y las más favorables serán mantenidas en el tiempo. Rutinariamente se evaluará la producción de biomasa, así como el consumo de nutrientes (Standard Methods) y la acumulación de bioproductos (extracción y cuantificación).

Overview (resum en anglès): Cultivating cyanobacteria has attracted significant interest due to their potential in various
industrial, environmental, and biotechnological applications. Most studies on cyanobacterial
bioproducts have used axenic cultures in sterile substrates, leading to high production costs. This
research highlights the potential of using cyanobacteria-rich microbiomes for sustainable and cost-effective production of bioproducts, providing a viable alternative to conventional methods.
Microbiomes, which are complex communities of microorganisms, provide a natural and dynamic
environment conducive to synthesizing industrially relevant metabolites. The photoautotrophic
microbiomes studied in the present work were obtained from natural environments and enriched
in cyanobacteria by strategies of phosphorous limitation to control unwanted algal growth.
The present study study aims to produce polyhydroxybutyrate (PHB) and phycobiliproteins (PBPs)
using cyanobacteria-rich microbiomes in 3L photobioreactors. The stability of the process was
evaluated by repeating cultivation cycles to enrich the microbiomes in PHB-producers
microorganisms. Key parameters, such as temperature, pH, biomass growth, and nitrogen
consumption were regularly measured to ensure optimal conditions. PHB production was
maximized using a dual-phase approach, alternating between growth and accumulation phases.
Furthermore, a rapid quantification technique for PHB levels in the cultures through Nile blue A
staining and fluorescence measurement was developed. PBP production was also evaluated, with
the process involving initial growth under white light followed by induction under green light.
Extraction and quantification of bioproducts were performed using solvent extraction and
spectrophotometric methods, respectively. Results were analyzed using statistical methods such as
ANOVA and trend analysis.The maximum PBP content obtained reached approximately 15% of dry
cell weight (dcw), with phycocyanin being the predominant component (10%dcw) and showing an
increasing trend. Regarding PHB, one of the microbiomes produced up to 38.9%dcw PHB, proving to
be the most promising one for future studies.

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