Production and characterization of a biopolymer obtained from cocoa agroindustrial wastes (CCN-51)

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Cecilia Katherine Uzca Sornoza
Samantha Mishel Aguilar Siguenza
Dennis Leandro Espín Mayorga

Abstract

In the present work, the production of a biopolymer using the agroindustrial residues of the cocoa industry CCN-51 and a native isolate of Gluconobacter xylinus was carried out. The cocoa excess was evaluated as the only carbon source in the production medium (F1). In turn, the effect of two sugars in this medium was evaluated, F2 (sorbitol: cocoa excess = 1:1) and F3 (glycerol: cocoa excess = 1:1), for the production of the biopolymer. The biopolymer was characterized by several analyzes such as: scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), traction, humidity, color and sizing of the membranes. The variables were evaluated with an ANOVA statistical analysis. After 15 days of fermentation at a temperature of 35ºC, the characterization was made by SEM, showing a similar characteristic to bacterial cellulose fibers; DSC, obtaining degradation temperatures higher than 190ºC and at 195ºC for formulation 1 and 2, respectively. An FTIR also obtained peaks of the functional groups characteristic of a cellulose. The yield was evaluated based on the production medium (RVP) and carbon source (RFC), where the results were obtained 10.43 g/L and 21.29 g/kg, respectively, corresponding to F2. Through statistical analysis it was determined that the evaluated variables do not present significant differences, therefore the null hypothesis is approved.

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Uzca Sornoza, C. K., Aguilar Siguenza, S. M., & Espín Mayorga, D. L. (2023). Production and characterization of a biopolymer obtained from cocoa agroindustrial wastes (CCN-51). Ingeniería Química Y Desarrollo, 3(1), 17–29. https://doi.org/10.53591/iqd.v3i1.2197
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References

Bustamante R ; Peralta M, «Caracterización De Biopolímero Obtenido A Partir,» Universidad de Guayaquil, pp. 51- 62, 2018.

Carreño L.D. , «Efecto de las Condiciones de Cultivo y Purificación sobre las Propiedades Fisicoquímicas y de Transporte en Membranas de Celulosa Bacteriana,» Bogotá, Colombia , 2011.

Quimbita, F., Rodriguez, P., Vera, E., «Uso del exudado y placenta del cacao para la obtención de subproductos,» Departamento de Ciencia de Alimentos y Biotecnología, vol. 26, pp. 8-15, 2013.

Rodriguez P. Quimbita F., «Aprovechamiento del exudado y la placenta del cacao (Theobroma cacao) para la producción de una bebida alcohólica de baja concentración y elaboración de nectár.,» Quito, 2008.

Pillai, K., «Nanocompuestos de celulosa bioinspirados,» Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksbrug, Virginia, 2011.

Santos, S; Carbajo, J; & Villar, Juan., «Celulosa Bacteriana,» ResearchGate, 2015.

C. Suárez Capello, M. Moreira Duque y J. Vera Barahona, "Manual del Cultivo de Cacao N°25", Estación Expeimental Tropical Pichilingue: INIAP, 1994.

Arteaga Y., «Estudio del desperdicio del mucílago de cacao en el cantón Naranjal,» ECA. Sinergia, vol. 4, pp. 54-55, 2013.

SIPA, Ministerio de Agricultura y ganadería, 2015.

Gama M.G, Bacterial NanoCelullose: A Sophisticated Multifunctional Material, 2012.

S. Masaoka, T. Ohe y N. Sakota, «Production of cellulose from glucose by Acetobacter xylinum,» Journal of Fermentation and Bioengineering, vol. 75, pp. 18-22, 1993.

L. Chávez, M. S, M. Contreras y E. E., Celulosa bacteriana en Gluconacetobacter Xylinu; biosíntesis y aplicaciones, Mexico, 2004.

Jeonju, «Jeonju- Korea Patente nº WO2013073722». Korea Patente WO2013073722, 2013.

Dufresne, A. T, Biopolymer Nanocomposites processing, properties and applications, New Yersey: John Wiley & Sons, 2013.

Shoda, M. S., «Recent advances in bacterial cellulose production.,» Biotechnol, Bioprocess Eng, pp. 1-8, 2005.

Chawla P.B., «Microbial Cellulose: Fermentative Production and Applications,» Food Technol. Biotechnology, pp. 107-124, 2013.

Hestrin & Schramm, «Factors affecting production of cellulose at the air/liquid interface of a culture of Acetobacte xylinum,» J. gen. Microbiol, pp. 123-129, 1954.

Keshk, S & Sameshima, K., «Influence of lignosulfonate on crystal structure and productivity of bacterial cellulose in a static culture,» Enzyme and Microbial Technology , 2006.

Ramirez C, Castro M, Osorio M, Taborda M, Gomez B , «Effect of different carbon sources on bacterial nanocellulose production and structure using the low pH resistant strain Komagataibacter Medellinensis,» Materials (Basel) , 2017 .

Kurosumi A, Sasaki, Chizuru, Yamashita, Yuya & Nakaruma, Y., «Utilization of various fruit juices as carbon source for production of bacterial cellulose by Acetobacter xylinum,» Carbohudrate Polymers , pp. 333-335, 2009.

Y. Sarango, «Extracción y acracterización de un bipolímero natural a partir del cáliz de Physalis Peruviana L.,» Loja, 2017.

K. Velde y P. Kiekens, Polymer Testing, vol. 21, 2002, pp. 433-442.

S, Stupp; P, Braun, Role of Proteins in Microstructural Control:Biomaterials, Ceramics & Semiconductors,, vol. 277, Science, 1997, p. 1242.

I. J. Quiñones, «Vigilancia Tecnológica Aplicada para Identificar las Tendencias Tecnológicas en los Biopolímeros y Plásticos Biodegradables,» Revista Informador Técnico, p. 54, 2009.

Tharanathan, Biodegradable films and composite coatings: past, presente and future, vol. 14, 2003, pp. 71-78.

J. Philp, R. Ritchie y K. and Guy, «Biobased plastics in a bioeconomy,» Trends Biotechnol, vol. 31, pp. 65-67, 2013.

B. DiGregorio, «Biobased performance bioplastic:Mirel,» Chem Biol, pp. 1-2, 2009.

M. Valero, Y. Ortegon y Y. Uscategui, «Biopolimeros: Avances y Perspectiva,» pp. 172-173, 2013.

CTC-CSIC;Centro tecnologico nacional de la conserva y alimentacion, «Biopolimeros,» Agro Waste, p. 1, 2013.

C. R. Morin, Martinez-Tenorio y L. A.-M. Vigil, «Biopolimero y su integracion con polimeros convencionales como alternativa de empaque de alimentos,» Temas selectos de ingenieria de Alimentos, pp. 42-45, 2013.

L. Yu, K. Dean y L. li, «Polymer blends and composites from renewable resources, Progress in Polymer Science,» vol. 6, nº 31, pp. 576-602, 2006.

M. V. Uscategui y Y. O. Yomaira, «Biopolímeros: Avances Y Perspectivas,» Dyna, vol. 80, nº 181, pp. 171-180, 2013.

S. s. Mata y J. D. Y, «Expanding Fron-tiers in Biomaterials,» MRS Bulletin, vol. 30, pp. 864-873, 2005.

H. V. Velasco y H. A. Reinado, «Biopolímeros Naturales Usados En Empaques Biodegradables,» Temas Agrarios, vol. 12, nº 2, pp. 5-13, 2007.

Grupo de Investigación de Biopolímeros en Alimentos (GIBA) , «seminario internacional sobre Innovaciones y tendencias en la aplicación de biopolímeros,» de Innovaciones y tendencias en la aplicación de biopolímeros en la industria de alimentos en seminario, Chile, 2015.

García, L. A., Betancur, J. A. N., Ramírez, A. M. F., & Arboleda, L. M. H, « Estudio de la síntesis de biopolímeros de origen microbiano,» Revista QUID, nº 25, 2015.

Ospina, S, «Biopolímeros y su aplicación en medio ambiente,» Revista Colombiana de Biotecnología, vol. 17, nº 2, pp. 5-6, 2015.

Cruz-Morfin, R., Martínez-Tenorio, Y., & López-Malo, A., «Biopolímeros y su integración con polímeros convencionales como alternativa de empaque de alimentos,» Temas de Selección de Ingeniería de Alimentos, vol. 7, nº 2, pp. 42-52, 2013.

Neira-Carrillo, A., Muñoz, D. Y., Zazzali, P. A., Marini, Y. A., Vilches, S. V., & Palma, R. E, «Encapsulación de biomoléculas usando polímeros naturales:“un nuevo enfoque en la entrega de fármacos en medicina”,» Avances en Ciencias Veterinarias, vol. 28, nº 2, p. 31, 2013.

Villar A., «Caracterización de polímeros materiales.,» Agilent technologies, vol. 1, 2012.

P. Jaramillo Ruben L, I. Tobio Wladimir y P. Escamilla José, «Efecto de la sacarosa en la producción de celulosa por Gluconacetobacter xylinus en cultivo estático,» MVZ Córdoba, vol. 2, nº 17, pp. 3004-3013, 2012.

M. C. Riascos., «Determinación de las condiciones de cultivo para la producción de celulosa por la bacteria nativa Gluconacetobacter medellinensis,» Título de Magister en Biotecnología, pp. 40-45, 2015.