CARACTERIZACIÓN PARCIAL Y BIOTRANSFORMACIÓN DE LIGNINAS

PROVENIENTES DE INDUSTRIAS PAPELERAS ESPAÑOLAS

Proyecto:

Adhesivos Naturales derivados de Lignina para la Industria de Aglomerados de Madera. Ref. PI 1997/038

Subvención:

Consejería de Educación del Gobierno Autónomo de Canarias.

Departamento de Microbiología y Biología Celular.

Universidad de La Laguna.

Miembros del equipo investigador:

D. Littman Gonzales Ríos.(Beca MUTI).

D. Juan Ramón Hernández Fernaud. (Beca Gobierno Autónomo Canario).

Dr. F. Perestelo Rodríguez.

Dra. Ana Carnicero Perales.

Becarios

Prof Titulares

Investigador del CSIC: Gabriel de la Fuente Martín

Investigador Principal: Dr. Miguel Angel Falcón Sanabria

CELESA (Celulosa de Levante, S.A.)

ENCE(Empresa Nacional Celulosa Española)

SAICA (S. A. Industrias Celulosa Aragonesa)

Empresas suministradoras de efluentes

Sobrenadante acidificado

Añadir HCl 1N (pH=2-3)

Centrifugar a 23.700 g 20 min

Excluir el sobrenadante

Triturar la lignina y secado a vacío a

temperatura ambiente hasta peso constante.

Lavar el pellet con agua ácida (pH 2)

CELESA 1.4%

SAICA 4%

ENCE 17%

Rendimiento

150 gr de residuo sólido ENCE en 1litro de H2O

1 litro de lejía negra CELESA, SAICA

Metodología para la purificación de la lignina a partir de lejías negras

Centrifugar a 23.700 g

20 min

Excluir el pellet

0

0,1

0,2

0,3

0 0,5 1

LSA

A

Kav

Absorbancia

a b e c

Caracterización de la lignina CELESA

log Pm

Kav0 0.5 1

4.8

4.1

2.1

B

Espectro UV-Visible

Características químicas de la lignina CELESA

Contenido en lignina de Klason

75%

Contenido en azúcares reductores

1%

% elementos químicos

C H O N S

60 5.9 33 0.27 0

Valoraciónespectrofotométrica

HongosLSA LAP

Pérdida encontenido deKlason de la

ligninaF. proliferatum 0% 0% -17%

P. radiata 49% 49% -7%

Valoración espectrofotométrica y gravimétrica de la degradación de la lignina de CELESA por

dos hongos ligninolíticos.

Fusarium proliferatum cultivado con la lignina CELESA

0

0,1

0,2

0,3

0 0,5 1

ControlProblema

A

Absorbancia

Kav

a d b e c

Degradación por espectrofotometría 0%66 Kda +12.7%

13-66 Kda +17.7%0.125-13 Kda -11.7%

Alteración del perfil cromatográficoG-100

0.125 -1.7%

log Pm

Kav0 0.5 1

4.8

4.1

2.1

B

Phlebia radiata cultivada con la lignina CELESA

0

0,025

0,05

0 0,5 1

ControlProblema

a d b e c

A

Absorbancia

Kav

Degradación por espectrofotometría 49%66 Kda +1.14%

13-66 Kda +24.1%0.125-13 Kda -65.5%

Alteración del perfil cromatográficoG-100

0.125 -9.2%

log Pm

Kav0 0.5 1

4.8

4.1

2.1

B

Degradación de las ligninas provenientes de los efluentes de las Industrias papeleras

SAICA y ENCE.

Ligninas% Pérdida

LSA% Pérdida

LAP

Pérdida encontenido de

lignina de KlasonSAICA 15 14 2%Fusarium

proliferatum ENCE 0 0 28%

SAICA 50 50 37%Phlebia radiata

ENCE 22 27 49%

0

0,1

0,2

0,3

0 0,5 1

A

a d b e c

Absorbancia

Kav

Alteraciones en el perfil de elución en la lignina de ENCE incubada con Fusarium

proliferatum y Phlebia radiata

ControlPhlebia radiataFusarium proliferatum

log Pm

Kav0 0.5 1

4.8

4.1

2.1

B

Actividades enzimáticas de Fusarium proliferatum cultivado con la lignina de

CELESA

0

0,1

0,2

0,3

0,4

3 5 7 10 12 14 17 19 25 27 28 300

0,005

0,01

0,015

LacasaCit CAAO

Actividad específica.

Días

Actividades enzimáticas de Phlebia radiata cultivada con la lignina de CELESA

0

20

40

60

3 5 7 10 12 14 17 19 25 27 28 300

0,3

0,6

0,9

LacasaCit CMnP

Días

Actividad específica

0

0,3

0,6

0,9

3 5 7 10 12 14 17 19 25 27 28 300

0,01

0,02

0,03

Cit CMnPLiP

Días

Actividad específica

Actividadespecífica PurificaciónEtapas de

purificaciónVolumen

medio(ml)

Lacasa(nmol/ml

min)

AAO(nmol/ml

min)

Proteinasmg/ml

Lacasa AAO Lacasa AAO

Cultivo 990 17 2.32 4010-3 425 58 1 1

Ultrafiltración 11 1519 295.2 60010-3 2533 492 6 8.5

G-200 75 216.7 48.96 6010-3 3612 816 8.5 14

Ultrafiltración 15 843 157.95 15010-3 5620 1053 13 18

Purificación parcial de Lacasa y de la Aril alcohol oxidasa detectadas en los

sobrenadantes de Fusarium proliferatum

Espectro de RMN de la lignina de CELESA tratada con extracto crudo enzimático,

conteniendo Lacasa y Aril Alcohol Oxidasa.

Porcentajes de mineralización producidos por Fusarium proliferatum

0

5

10

15

20

25

30

35

14C-MWL de paja de trigo14C-cadena lateral)-DHP

O14 CH3 -lignina organosoluble14C-anillo-DHP 14C-MWL de pino canario14C-lignina -lignocelulosa de haya14C-lignina-lignocelulosa de pino canario

% 14

CO

2

Incrementos en la funcionalidad de las moléculas tratadas

Mayor homogeneidad en la de distribución de sus pesos moleculares.

Aumento del peso molecular de los sustratos tratados con el hongo

ligninolítico o sus enzimas.