Evaluación de la viabilidad del uso de Lactobacillus casei en la eliminación de contaminantes orgánicos en residuos de la industria cervecera artesanal
Itzel Díaz-González1 ,
Joaquín Estrada-García1 ,
Eduardo Hernandez-Aguilar2 ,
Alejandro Alvarado-Lassman1 ,
Juan Manuel Méndez-Contreras1
1 Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Orizaba
2 Universidad Veracruzana
Abstract
Los granos gastados de cervecería (BSG por sus siglas en inglés) son el residuo más abundante generado en el proceso de elaboración de cerveza artesanal, representando aproximadamente el 85% del total de subproductos obtenidos. La necesidad de desarrollar alternativas benéficas para la contribución del sector industrial y el desarrollo sustentable ha incrementado el interés en los procesos de fermentación utilizados para producir biomasa, empleando microorganismos probióticos que proporcionan beneficios a la salud de quienes lo consumen, obteniendo subproductos ricos en nutrientes. Por lo tanto, esta investigación tuvo como objetivo evaluar el crecimiento de Lactobacillus casei en caldo Mar, Rogosa y Sharpe (MRS) y evaluar la viabilidad de cultivar L. casei en residuos de cerveza artesanal. Para alcanzar este objetivo, se utilizó un inóculo del 10% v/v de bacterias probióticas en ambos medios. El proceso consistió en monitorear el proceso de biotransformación a 37°C y 120 rpm durante 72 horas y evaluar el consumo de carbohidratos y el crecimiento celular. Al cabo de 52 h, la concentración de carbohidratos en combinación con BSG se consumió por completo, considerando que el valor inicial era de 16,49 g/L. En el caso del medio MRS, se obtuvo un valor de 3.42 g/L a las 72 h. En cuanto al rango de pH con el caldo MRS y con BSG, los valores fueron 6.89-5.43 y 5-4.41, respectivamente.Debido a la acidez del medio sintético, el pH de éste fue mayor que el del BSG. Sin embargo, L. casei consiguió desarrollarse de forma similar ya que se obtuvieron valores de crecimiento celular muy parecidos en ambos medios, por lo que es factible utilizar BSG como medio de cultivo para el desarrollo de especies probióticas.Debido a la acidez del medio sintético, el pH del medio sintético fue mayor que el de BSG. Sin embargo, L. casei consiguió desarrollarse de forma similar ya que se obtuvieron valores de crecimiento celular bastante parecidos en ambos medios, por lo que es factible utilizar BSG como medio de cultivo para el desarrollo de especies probióticas.
Keywords
Lactobacillus casei,granos gastados de cervecería,caldo MRS
How to Cite
Díaz-González, I., Estrada-García, J., Hernandez-Aguilar, E., Alvarado-Lassman, A., & Méndez-Contreras, J. M. (2024). Evaluación de la viabilidad del uso de Lactobacillus casei en la eliminación de contaminantes orgánicos en residuos de la industria cervecera artesanal. Renewable Energy, Biomass & Sustainability, 6(1), 10–16. https://doi.org/10.56845/rebs.v6i1.91
📄Angeleri, A., Ariagno, J. I., Sardi, M., Carbia, C., Palaoro, L. A., & Rocher, A. E. (2017). Comparación del recuento celular entre un método manual y un contador automatizado en líquidos de derrame. Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana. 51(1), 37-44, http://www.redalyc.org/pdf/535/53550497007.pdf.
📄APHA, WPCF, AWWA. (2017). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 23rd ed., American Public Health Association (APHA).
📄Bevilacqua, A., Speranza, B., Santillo, A., Albenzio, M., Gallo, M., Sinigaglia, M., & Corbo, M. R. (2019). Alginate-microencapsulation of Lactobacillus casei and Bifidobacterium bifidum: Performances of encapsulated microorganisms and bead-validation in lamb rennet. LWT, 113, 108349. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108349.
📄Caltzontzin-Rabell, V., Gutiérrez-Antonio, C., García-Trejo, J. F. & Feregino-Pérez, A. A. (2022). Conversion of organic waste through a biorefinery scheme into biofuels and value-added products: overview and perspectives. Perspectivas de la ciencia y la tecnología, 5(8), 10-17. https://revistas.uaq.mx/index.php/perspectivas/article/view/669.
📄Chang, Reynaldo, & Murillo, Liliana. (2017). Determinación espectrofotométrica, de carbohidratos aprovechables en las algas Ulva sp y Chaetomorpha sp para la producción de etanol que funcione como biocombustible, por el método de la antrona. Revista de Investigación, 41(90), 053-066. https://ve.scielo.org/pdf/ri/v41n90/art05.pdf.
📄Chávez-Altamirano, C. E., López-Calvopiña, F. G., Palate-Chicaiza, X. M., & Jacome-Pilco, C. R. (2021). Potencialidad de Biocombustibles a partir de Residuos Orgánicos. Revista Scientific, 6(21), 40–57. https://doi.org/10.29394/Scientific.issn.2542-2987.2021.6.21.2.40-57.
📄Chohan, N. A., Aruwajoye, G. S., Sewsynker-Sukai, Y., & Gueguim E. B. K. (2020). Valorization of potato peel wastes for bioethanol production using simultaneous saccharification and fermentation: Process optimization and kinetic assessment. Renewable Energy, 146, 1031-1040. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.07.042.
📄Dávila, J. A.; Rosenberg, M. & Cardona, C. A. (2016). A biorefinery approach for the production of xylitol, ethanol and polyhydroxybutyrate from brewer’s spent grain. AIMS Agric. Food, 1, 52–66. https://doi.org/10.3934/agrfood.2016.1.52.
📄Fiallos, B. E.M. (2022). Reducción de impactos ambientales, aumento de la eficiencia productiva en la empresa FOMM Cía. Ltda., y propuesta de gestión de los residuos orgánicos mediante compostaje aerobio. Optimización del proceso productivo para la obtención de hojas secas de Moringa Oleífera en base a la utilización del manual de minimización económica del impacto Ambiental (Manual MEDIA). Tesis de licenciatura, Escuela Politécnica Nacional.
📄Głowacki, S., Salamon, A., Sojak, M., Tulej, W., Bryś, A., Hutsol, T., Salamon, M., Kukharets, S., & Janaszek-Mańkowska, M. (2022). The Use of Brewer’s Spent Grain after Beer Production for Energy Purposes. Materials, 15(10), 3703. https://doi.org/10.3390/ma15103703.
📄Guarda, E. C., Oliveira, A. C., Antunes, S., Freitas, F., Castro, P. M., Duque, A. F., & Reis, M. A. (2021). A two-stage process for conversion of brewer’s spent grain into volatile fatty acids through acidogenic fermentation. Applied Sciences, 11(7), 3222. https://doi.org/10.3390/app11073222.
📄Insuasti, G., Pilamunga, C., Gallegos N, J. M., & Pacurucu R, A. R. (2023). Evidence of the antifungal and antimicrobial activity of lactic acid bacteria in various fermented substrates for food use. Polo del Conocimiento, 8(2), 79, https://doi.org/»10.23857/pc.v8i2.
📄Kato-Kataoka, A., Nishida, K., Takada, M., Suda, K., Kawai, M., Shimizu, K. & Rokutan, K. (2016). Fermented milk containing Lactobacillus casei strain Shirota prevents the onset of physical symptoms in medical students under academic examination stress. Beneficial Microbes, 7(2), 153–156, https://doi:10.3920/bm2015.0100.
📄Lalić, A., Karlović, A., & Marić, M. (2023). Use of Brewers’ Spent Grains as a Potential Functional Ingredient for the Production of Traditional Herzegovinian Product Ćupter. Fermentation, 9(2), 123, https://doi.org/10.3390/fermentation9020123.
📄López-Legarda, X., Taramuel-Gallardo, A., Arboleda-Echavarría, C., Segura-Sánchez, F., & Betancur, L. F. R. (2017). Comparación de métodos que utilizan ácido sulfúrico para la determinación de azúcares totales. Revista Cubana de Química, 29(2), 180-198, http://scielo.sld.cu/pdf/ind/v29n2/ind02217.pdf.
📄Mæhre, H. K., Dalheim, L., Edvinsen, G. K., Elvevoll, E. O., & Jensen, I. J. (2018). Protein determination method matters. Foods, 7(1), 5. https://doi.org/10.3390/foods7010005
📄Milew, K., Manke, S., Grimm, S., Haseneder, R., Herdegen, V., and Braeuer, A. S. (2022) Application, characterization and economic assessment of brewers’ spent grain and liquor. Journal of the Institute of Brewing, 128(3), 96-108, https://doi.org/10.1002/jib.697.
📄Mirmohammadi, R., Zamindar, N., Razavi, S. H., Mirmohammadi, M., & Paidari, S. (2021). Investigation of the possibility of fermentation of red grape juice and rice flour by Lactobacillus plantarum and Lactobacillus casei. Food Science & Nutrition, 9(10), 5370-5378, https://doi.org/10.1002/fsn3.2461.
📄Orozco, R. A. U., Montenegro, K. R. G., Tinoco, W. W., Gómez, I. S., & Blandón, J. R. H. (2018). Identificación de Lactobacillus sp con potencial probiótico a partir de sustrato fermentado de yuca (Manihot esculenta). La Calera, 18(31), 89-94, https://doi.org/10.5377/calera.v18i31.7898.
📄Pasalari, H., Gholami, M., Rezaee, A., Esrafili, A., & Farzadkia, M. (2021). Perspectives on microbial community in anaerobic digestion with emphasis on environmental parameters: A systematic review. Chemosphere, 270, 128618, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128618.
📄Rocafuerte Peña, J. d. I., Romero Mota, D. I., & Méndez Contreras, J. M. (2022). Acción fermentativa de Bacillus Subtilis en la bioconversión de sustratos orgánicos. UPIICSA, 8(1). https://www.ruii.ipn.mx/index.php/RUII/article/view/98/94
📄Romero-Mota, D.I., Estrada-García, J., Alvarado-Lassman, A. & Méndez-Contreras J. M. (2023). Growth kinetics of Lactobacillus acidophilus During the Anaerobic Biotransformation Process of Agro-Sugarcane Waste. Waste and Biomass Valorization, 1-11, https://doi.org/10.1007/s12649-023-02100-z.
📄Rosero, G. C., Chairez, I., & Durán-Páramo, E. (2020). Carbon/nitrogen ratio and initial pH effects on the optimization of lactic acid production by Lactobacillus casei subsp casei NRRL-441. Wulfenia Journal, 27(10), 37-59.
📄Saavedra, T. M., Figueroa, G. A., Herrera-Mendez, C. H., Gantes-Alcántar, M., Mexicano-Santoyo, L., & Mexicano-Santoyo, A. (2018). Análisis químico proximal en residuos sólidos de cerveza artesanal y su aceptación en cerdas. Abanico Veterinario, 8(3).https://doi.org/10.21929/abavet2018.83.6.
📄Sánchez-Valeriano, N., Romero-Mota, D. I., Rosas-Mendoza, E. S., Hernández-Aguilar, E., & Méndez-Contreras, J. M. (2022). Determination of kinetic parameters of the anaerobic biotransformation process of corn cob (Zea Mays L.) with Lactobacillus acidophilus. Renewable energy, biomass & sustainability, 4(1), 38-43. https://doi.org/10.56845/rebs.v4i1.67
📄da Silva Barreira, D., Lapaquette, P., Novion Ducassou, J., Couté, Y., Guzzo, J., & Rieu, A. (2022). Spontaneous prophage induction contributes to the production of membrane vesicles by the gram-positive bacterium Lacticaseibacillus casei BL23. MBio, 13(5), e02375-22, https://doi.org/10.1128/mbio.02375-22.
📄Wang, Y., Wu, J., Lv, M, Shao, Z., Hungwe, M., Wang, J., Bai, X., Xie, J., Wang, Y., & Geng, W. (2021). Metabolism Characteristics of Lactic Acid Bacteria and the Expanding Applications in Food Industry. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 9, 612285, https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.612285.
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Joaquín Estrada-García1