La paja de trigo es un residuo agrícola del que se generan a nivel mundial 877 millones de toneladas anuales (Talebnia et al., 2010; FAO, 2012) de las cuales únicamente se aprovechan el 15%, y el restante 85% se elimina por incineración “in situ”, lo que causa un impacto ambiental negativo por la emisión de gases de efecto invernadero. La paja de trigo es recalcitrante ya que está compuesta por un 17% de lignina. Una alternativa para la disposición adecuada de la lignina residual de paja de trigo (LIREPATO) es su aprovechamiento biotecnológico como una fuente de energía limpia y compuestos de valor industrial. Se han desarrollados alternativas de manejo Para ello es necesario oxidar los aromáticos de la lignina hasta ácido grasos para que sean convertidos por digestión anaerobia en metano (CH4). Estudios previos reportan que es posible producir biogás a partir de residuos agrícolas, pero consideran que pero usando pretratamientos químico-térmicos en su despolimerización lo que es costoso y contaminante, mientras que no existen reportes de la producción de ácidos grasos a partir de LIREPATO para la generación de CH4. La hipótesis de este trabajo es que es posible aprovechar la (LIREPATO) en la generación de compuestos de valor industrial como aromáticos o ácidos grasos de cadena corta y dirigir su biodegradación hasta CH4 como fuente alternativa de energía. El objetivo general es Establecer un modelo biotecnológico para el aprovechamiento de la LIREPATO en la generación de compuestos de valor y dirigir su biodegradación hasta CH4 como fuente alternativa de energía. . En el diseño experimental se plantea cultivar cepas de ascomicetos en medio líquido artificial con 10-50 g/L de LIREPATO. La eficiencia en la despolimerización de la LIREPATO se determinará por el porcentaje de despolimerización y por la inducción de la actividad enzimática. Posteriormente se identificaran los aromáticos producto de despolimerización de la lignina así como los ácidos grasos que en teoría se producen tras la oxidación y ruptura de los anillos aromáticos. Finalmente se analizará la conversión de los ácidos grasos en CH4 en un reactor de digestión anaerobia con medio de cultivo líquido, bajo un régimen mesofílico de 35° C. La producción de CH4 se medirá por cromatografía, con un tiempo de retención de 3 a 5 días.

1. M.C. Eduardo Baltierra Trejo
I I A F IIQB
U n i v e r s i d a d M i c h o a c a n a
d e S a n N i c o l á s d e H i d a l g o
Programa Institucional de Doctorado
en Ciencias Biológicas
Proyecto de Tesis Doctoral:
Despolimerización de lignina residual de paja de trigo por hongos
mitospóricos ligninolíticos para la producción de biogás
Dra. Liliana Márquez Benavides Dr. Juan Manuel Sánchez Yáñez
Directora Codirector
Morelia, Mich., 12 agosto de 2016

2. Problemática
Cultivo
Producción
(106 Ton/año)
Residuo
(106 Ton/año)
Maíz 875 1,680
Trigo 675 877
Arroz 718 862
Caña de
azucar 1,774 532
Soya 253 278
Cebada 132 185
Sorgo 58 64
Avena 21 29
Total 4,507 4,509
Producción residuos agrícolas (2012)

3. Problemática
Cultivo
Producción
(106 Ton/año)
Residuo
(106 Ton/año)
Maíz 22.1 42.4
Caña de
azucar
50.9 15.3
Sorgo 7.0 7.7
Trigo 2.3 2.9
Cebada 1.0 1.4
Soya 0.2 0.3
Arroz 0.2 0.2
Avena 0.1 0.1
Total 84 70
Producción residuos agrícolas (2012)

4. Alternativas
 Vacas de engorde:
55% TND
8% proteína,
 Lactantes:
60% TND
11% proteína,
 Limitación en dieta:
<25%
 Relación C/N:
130-150:1
Proteína
(%)
Calcio
(%)
Fósforo
(%)
Total de
nutrientes
digeribles
(TND) (%)
Paja arroz 3.6 0.22 0.08 41
Paja trigo 3.4 0.18 0.11 43
Paja lino 5.4 0.26 0.08 43
Paja soya 5.2 0.19 0.09 43
Paja cebada 4.9 0.13 0.08 44
Paja garbanzo 6.5 -- -- 45
Paja chícharo 6.4 0.60 0.19 45
Paja lenteja 8.5 0.65 0.20 45
Paja avena 4.5 0.26 0.10 48
Paja alfalfa 14 1.30 0.19 61
Soya grano 49.9 0.40 0.71 84
Mazorca maíz 9.0 0.03 0.31 88

5. Lignina
Cultivo
Lignina
(%)
Celulosa
(%)
Hemicelulosa
(%)
Álamo 27.7 48.9 17.3
Eucalipto 26.91 48.07 16.76
Pino 25.9 41.7 23.1
Bagazo caña 23.09 39.01 27.08
Mazorca maíz 18.7 38.5 32.8
Rastrojo maíz 18.59 37.69 22.6
Pasto varilla 17.56 30.97 25.55
Paja trigo 16.85 35.8 26.8
Paja sorgo 16.09 44.6 25.3
Paja arroz 15.38 35.62 11.96
Paja frijol 9.35 30.64 23.14
Carroll y Somerville, 2009

6. Lignina
Xu et al., 2006

7. Lignina
Biohidrogeno

8. Paja de trigo
Proyecto SENER, 2013
150001
SENER-
CONACYT
Biohidrogeno
Bioetanol
Aromáticos
Ácidos
grasos
Biogás
Fitohormonas

9. Lignina de trigo
Físico-químicos
Ácido (H2SO4)
Alcalino
(NaOH)
Agentes
oxidantes
(H2O2, O3)
Hidrotérmicos
Biológicos
Basidiomicetos
Hongos
mitospóricos
ligninolíticos
(a) (b)(a) (b)
Despolimerización
Talebnia et al., 2010

10. Lacasa
O2
H2O
LiP
Oxidasas
Radicales
libres
H2O2
Dashtban et al., 2010
MnP
Mn3+
Mn2+
Mediador
quelado
(oxalato)
Despolimerización
Hemeperoxidasa
Enzimas: Lacasa, lignina peroxidasa (LiP) y Manganeso peroxidasa (MnP)

11. Rutas de oxidación
Catecol GentisatoÁcido protocatecuico

12. Catecol
Ác.protocatecuico
Ác.cis-cis-3-
carboxil-mucónico
Oxigenasa
3-carboxil-
muconolactona
CiclasaHidrolasa
Ac.succínico
Ac.acético
Acetil CoA
Transferasa
3-cetoadipilCoA
Hidrolasa
AcetilCoA
SuccinilCoA
Ruptura de aromáticos
Ác.cis,cis-
mucónico
Oxigenasa
Muconolactona
Cicloisomerasa
Ac.3-cetoadípico
enol-lactona
IsomerasaDeslactonasa
Ác. 3-cetoadipico

13. Aprovechamiento de paja de trigo para obtener biogás
 Kaparaju et al. (2009) pretratamiento hidrotérmico.
 Chandra et al. (2012) alcalino y térmico.
No se identificaron aromáticos y ácidos grasos intermediarios. No se discriminaron
celulosas.
Producción de biogás a partir de aromáticos
 Clarke y Fina (1952) con catecol y protocatecuico.
 Barakat et al. (2012) con vainillina y siringilaldehído.
No se identificaron ácidos grasos intermediarios
Síntesis de ácidos grasos a partir de lignina o de paja
 Nigam (2001), biosíntesis de ácidos grasos a partir de un residuos agrícola.
A partir de las hemicelulosas
 Martins et al. (2015) con Aspergillus nidulans , ácido acético y succínico de
aromáticos.
No se especifican cantidades en los reportes
No existen reportes del aprovechamiento biotecnológico de la lignina de un
residuo agrícola para obtener ácidos grasos y producir biogás.
Antecedentes

14. 4 paradigmas
 No es posible aprovechar la lignina como fuente
alternativa de energía biotecnológica.
 Los basidiomicetos son los organismos con
mayor potencial para la degradación de la
lignina.
 Es necesario suplementar carbohidratos
(glucosa) para inducir la actividad enzimática de
los hongos degradadores de lignina.
 Todos los aromáticos se degradan en ácido
acético por la vía del ácido 3-cetoadípico.
Antecendes

15. Justificación
 Una alternativa para resolver a la problemática
ambiental
15 % Utilizado, 85% incinerado
233 kg CO2/ha
 Transformación de un residuo recalcitrante en una
fuente alternativa de energía
296 kg Biogás/Ton paja = 1.17 Barriles petróleo
1 Ton de lignina = 60900 L CH4
 Obtención de productos con potencial
biotecnológico.
Aromáticos, ácidos grasos de cadena corta
Conrado et al., 2010

16.  Es posible aprovechar la lignina residual de la
paja de trigo (LIREPATO) en la generación de
compuestos de valor industrial como aromáticos
o ácidos grasos de cadena corta y dirigir su
biodegradación hasta CH4 como fuente
alternativa de energía.
Hipótesis

17. Objetivo general
 Establecer un modelo biotecnológico para el
aprovechamiento de la LIREPATO en la
generación de compuestos de valor y dirigir su
biodegradación hasta CH4 como fuente
alternativa de energía.
Objetivos

18. Objetivos particulares
 Identificar cepas de ascomicetos con elevada
capacidad de despolimerización de LIREPATO.
 Analizar la producción de aromáticos a partir de la
despolimerización de distintas concentraciones de
LIREPATO.
 Caracterizar la producción de ácidos grasos de
cadena corta derivados de la biodegradación de
aromáticos de la LIREPATO.
 Establecer si la producción de ácidos grasos de
cadena corta por la despolimerización de lignina por
ascomicetos tiene potencial para la generación de
CH4 en un biodigestor anaerobio.
Objetivos

19. Despolimerización de lignina
Hongos mitospóricos ligninolíticos
Metanogénesis
Archeobacterias
Energía de lignina
Lignina Aromáticos Cetoadipico
Acidos
grasos
CH4

20. Digestión
anaerobia
OxidaciónDespolimerizaciónPreparación
Metodología Paja de
trigo
Lignina
Pretrata-
miento
Aromáticos
Despoli-
merización
Ascomicetos
Cetoadipato
Ácidos
grasos
Metano
Arqueo
bacterias
Metano-
genesisis
Análisis de
conversión
Identificación
y cinética
Actividad
enzimática
Identificación
Caracterización

21. Preparación de la lignina
Tratamiento ácido-térmico
Tamizar 0.0841 mm
Ácido acético 10%
121º C por 60 m
Neutralizar NaOH 1M
Lavados con agua
Reactivos Formula g L-1
Macroelementos
Cloruro de sodio NaCl 0.9
Fosfato monobásico de potasio KH2PO4 2.6
Fosfato dibásico de potasio K2HPO4 0.16
Sulfato de magnesio MgSO4 1.5
Fuente nitrógeno Peptona de caseína 5.0
Factor de crecimiento Extracto de levadura 1.3
Microelementos
Ácido bórico H3BO3 2.8
Sulfato de zinc heptahidratado ZnSO4-7H2O 0.22
Sulfato de manganeso hidratado MnCl2-7H2O 1.8
Permanganato de potasio KMnO4 0.09
Sulfato de cobre CuSO4 0.05
Indicador de pH
Azul de bromotimol
10 ppm
0.01
Emulsificante
Sol. detergente
(comercial) 10% ml/l
2.5
Fuente de carbono
Lignina residual de
paja de trigo
purificada g L-1
10-50
Gelificante (solo medio sólido) Agar g L-1
18
Medio de cultivo

22. Despolimerización
Condiciones
-28 días
-25° C
-100 rpm
-pH 5.5
Tapón para
muestreo
Tubo de
vidrio para
muestreo
Medio de
cultivo
Tubo de
oxigenación
Tapón de
algodón
Aromáticos
Hidroxibenzoico
Ferulico
Vainillinico
Siringico
Vainillina
Guayacol
Ácidos graso
Acético
Propiónico
Butírico
Caproico
Valérico

23. Digestión anaerobia
Theodorou et al. (1994)
REACTIVO g L-1
Solución Amortiguadora pH 4 208.1
Agua destilada 1000
NaHCO3 35
(NH4)HCO3 4
Solución de Macromineral 208.1
Agua destilada 1000
Na2HPO4 5.7
KH2PO4 6.2
Mg SO4 x 7 H2O 0.6
Solución Micromineral 0.104
Agua destilada 100
CaCl2 2H2O 13.2
MnCl2 4H2O 10
CoCl2 6 H2O 1.0
FeCl2 6 H2O 0.8
Solución Resazurina 1
Agua destilada 100
Resarzurina polvo 100
Solución Reductora 62.4
Agua destilada 950
Cisteina HCL 6.25
NaOH .1N 40
Na2S x 9 H2O 6.25
Condiciones
-72 horas
-30° C
-1 g de despolimerizado
-10 mL de metanogenos

24. Lacasa Lignina peroxidasa Manganeso
peroxidasa
ABTS
Acido 2,2’-acino-bis-(3-etilbenzotiazolin-6-
sulfónico
Alcohol veratrílico MnSO4 tartrato Mn+3
ɛ420=36000 M-1 cm-1 ɛ310=9300 M-1 cm-1 ɛ240=6500 M-1 cm-1
Buffer acetato de sodio tartrato de sodio Malonato de sodio
U =
𝛥𝐴 𝑉𝑡 (106
)
(𝑡)(𝜀)(𝑏)(𝑉𝑚)
U: unidades enzimáticas 1μmolL−1 min−1
Ai: absorbancia inicial
Af: absorbancia final
Vt: volumen total de la reacción (ml)
Vm: volumen de la muestra (ml)
F: factor de dilución
t: tiempo de la reacción min
ε: coeficiente de extinción molar (M−1
cm−1
)
Análisis de la actividad enzimática

25. Caracterización de la LIREPATO
0
20
40
60
80
100
Paja de trigo Fracción rica en lignina
%enpeso
Lignina
Holocelulosa
Cenizas
Caracterización del contenido de lignina y holocelulosas en paja de trigo
sometida a tratamiento ácido-térmico. Los controles fueron grado reactivo
comercial. Las pruebas se hicieron por triplicado.

26. 0
10
20
30
40
50
60
AT3 AT4 AT11 AT12 AA1 AA2 AA3 AA4 MAA C
Despolimerización(%)
Despolimerización de 10 g L-1 de LIREPATO por ascomicetos en 35 días de
cultivo. Las letras indican diferencia significativa (α=0.05, Tukey). Las pruebas se
hicieron por triplicado.
a
aa
b
b
b
c
Identificación de ascomicetos con potencial en la degradación de lignina
b
b
b
AT1 AT2 AT3 AT4 AA1 AA2 AA3 AA4 AT2-AT4 CONTROL
Penicilliumchrysogenum
Aspergillusfumigatus
Aspergillustubigensis
P.chrysogenum

27. Análisis de la actividad enzimática
0
20
40
60
80
100
120
0 1 2 3 4
Actividadenzimática(IU)
Tiempo (semanas)
P. chrysogenum AT3 P. chrysogenum AT4
A. fumigatus AT11 A. tubigensis AT12
Control
P. chrysogenum AT2
A. fumigatus
Control
P. chrysogenum AT3
A. tubigensis
Actividad lacasa en ascomicetos terrestres en 35 días con 10 g L-1 de
LIREPATO. Las pruebas se hicieron por triplicado.

28. Actividad lignino y manganeso peroxidasa en ascomicetos terrestres en 35
días con 10 g L-1 de LIREPATO. Las pruebas se hicieron por triplicado.
Análisis de la actividad enzimática
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3 4
Actividadenzimática(UL-1)
Tiempo (semanas)
Lignino peroxidasa
0
2
4
6
8
10
12
14
0 1 2 3 4
Actividadenimática(UL-1)
Tiempo (semanas)
Manganeso peroxidasa
P. chrysogenum AT3 P. chrysogenum AT4
A. fumigatus AT11 A. tubigensis AT12
Control
P. chrysogenum AT2
A. fumigatus
Control
P. chrysogenum AT3
A. tubigensis

29. Basidiomiceto
(género
especie)
Actividad
máxima (U/L)/
Tiempo
(días)
Fuente de
lignina
(g/L)
Fuente C
adicional
(g/l)
Fuente N (g/l)
Factor
crecimiento
(g/l)
Cobre (Cu)
(g/l)
Despolimeriza
ción
(%)
Referencia
Phellinus
robustus
3.3 U g-1
7 dias
2
paja de trigo
Glucosa (40)
Almidón
(26.3)
(NH4)2SO4 (9) NE NE
36% en 21
dias
Salvachúa et
al. (2011)
cepa Euc-T1
100 U L-1
46 dias
15
paja de trigo
Glucosa
(0.05)
NE NE NE 80%, 46 días
Dias et al.
(2010)
Trametes
versicolor
140 U Ll-1
30 dias
5
paja de trigo
NE NE NE NE ND
Rodrigues et
al. (2007)
Ganoderma
applanatum
350 U Ll-1
7 dias
15
paja de trigo
Glucosa
(0.05)
NE NE NE ND
Dinis et al.
(2009)
Phlebia
fascicularia
8500 U L-1
12 dias
8
paja de trigo
Glucosa
(10)
Peptona
(5)
Extracto de
levadura
(5)
NE ND
Arora et al.
(2002)
Penicillium
chrysogenum
111 U L-1
7 días
10
lignina
residual de
paja de trigo
0
Peptona
(5)
Extracto de
levadura
(5)
CuSO40.05
34.8% en 28
días
Esta
investigación
Comparativo de reportes de la obtención de medición de la actividad
lacasa de hongos degradadores de lignina.

30. Espectros IR en un rango de longitud de onda entre 600 y 4000 cm-1 de
grupos funcionales en la degradación de LIREPATO 10 g/L, tras 28 días de
despolimerización por Aspergillus fumigatus.
Despolimerización de la lignina

31. Caracterización del material rico en lignina
0
20
40
60
80
100
Paja de trigo LIREPATO
%enpeso
Lignina
Holocelulosa
Cenizas
Caracterización del contenido de lignina y holocelulosas en paja de trigo
sometida a tratamiento ácido-térmico. Los controles fueron grado reactivo
comercial. Las pruebas se hicieron por triplicado.

32. Degradación del material rico en lignina
Degradación de la lignina y holocelulosas de LIREPATO por Aspergillus
fumigatus en cuatro semanas de cultivo (S). Los controles fueron grado
reactivo comercial. Las pruebas se hicieron por triplicado.
0
20
40
60
80
100
LIREPATO Despolimerizado
S1
Despolimerizado
S2
Despolimerizado
S3
Despolimerizado
S4
Pesorelativo(%)
Lignina
Holocelulosa
Cenizas

33. Análisis de aromáticos
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3 4
Concentración(mgmL-1)
Tiempo (semanas)
Ácido ferúlico
0
2
4
6
8
10
12
0 1 2 3 4
Concentración(mgmL-1)
Tiempo (semanas)
Ácido siríngico
Cinética de la síntesis de aromáticos en 28 días por ascomicetos en la
despolimerización de 10 g L-1 de LIREPATO. Las pruebas se hicieron por
triplicado.
P. chrysogenum AT3 P. chrysogenum AT4
A. fumigatus AT11 A. tubigensis AT12
Control
P. chrysogenum AT2
A. fumigatus
Control
P. chrysogenum AT3
A. tubigensis

34. Análisis de aromáticos
0
1
2
3
4
0 1 2 3 4
Concentración(mgmL-1)
Tiempo (semanas)
Ácido vainillínico
0
1
2
3
4
0 1 2 3 4
Concentración(mgmL-1)
Tiempo (semanas)
Vainillina
Cinética de la síntesis de aromáticos en 28 días por ascomicetos en la
despolimerización de 10 g L-1 de LIREPATO. Las pruebas se hicieron por
triplicado.
P. chrysogenum AT3 P. chrysogenum AT4
A. fumigatus AT11 A. tubigensis AT12
Control
P. chrysogenum AT2
A. fumigatus
Control
P. chrysogenum AT3
A. tubigensis

35. Análisis de aromáticos
0
1
2
3
4
0 1 2 3 4
Concentración(mgmL-1)
Tiempo (semanas)
Ácido hidroxibenzoico
0
1
2
3
4
5
0 1 2 3 4
Concentración(mgmL-1)
Tiempo (semanas)
Guayacol
P. chrysogenum AT3 P. chrysogenum AT4
A. fumigatus AT11 A. tubigensis AT12
Control
P. chrysogenum AT2
A. fumigatus
Control
P. chrysogenum AT3
A. tubigensis
Cinética de la síntesis de aromáticos en 28 días por ascomicetos en la
despolimerización de 10 g L-1 de LIREPATO. Las pruebas se hicieron por
triplicado.

36. Producción total acumulada de aromáticos en 28 días por ascomicetos en la
despolimerización de 10 g L-1 de LIREPATO. Las pruebas se hicieron por
triplicado.
0
3
6
9
12
15
18
G V H AV S F
Concentración(mg/mL)
Penicillium AT3
Penicillium AT4
Aspergillus AT11
Aspergillus AT12
Análisis de aromáticos
G - Guayacol
V - Vainillina
H - Ac. hidroxibenzoico
AV - Ac. vainillínico
S - Ac. iringico
F - Ac. ferúlico

37. Comparativo de reportes de la obtención de compuestos
aromáticos a partir de residuos agrícolas.
Hongo Sustrato Aromáticos Tiempo Fuente
P. chrysogenum Lignina de paja de
trigo
ácido vainillínico 1.5 mg mL-1
guayacaol 2.76 mg mL-1
ácido siríngico 5.7 mg mL-1
ácido ferúlico 8.4 mg mL-1
7 días Esta
investigación
Lentinus crinitus Plátano (Musa
paradisiaca L.)
ácido ferúlico 0.6 mg mL-1
vainlillina 0.04 mg mL-1
ácido vainillínico 0,6 mg mL-1
eugenol 254 mg mL-1
16
días
Granda et al.
(2005)
Pycnoporus
cinnabarinus
Ácido ferúlico
extraído de rastrojo
de maíz
vainillina 0.767 mg mL-1 8 días Lesage-
Meessen et al.
(2002)
Pycnoporus
cinnabarinus
ácido ferúlico vainillina 0.064 mg mL-1 7 días Lomascolo et
al. (1999)
Síntesis química Lignina de paja de
trigo
ácido ferúlico 2 mg g-1
ácido coumárico 1.5 mg g-1
vainillina 0.30 mg g-1
ácido vainillínico 0.25 mg g-1
---- Tapin et al.
(2006)

38. Análisis de ácidos grasos
Despolimerización de distintas concentraciones de LIREPATO por ascomicetos
en 35 días de cultivo. Las letras indican diferencia significativa (α=0.05, Tukey).
Las pruebas se hicieron por triplicado.
aa ab
ab
ab
ab b b
c c c c
0
5
10
15
20
25
30
35
40
A.fumigatusAA4
P.chrysogenumAT4
Control
A.fumigatusAA4
P.chrysogenumAT4
Control
A.fumigatusAA4
P.chrysogenumAT4
Control
A.fumigatusAA4
P.chrysogenumAT4
Control
20 30 40 50
%despolimerización
Concentración lignina (g L-1)
A.fumigatus
A.fumigatus
A.fumigatus
A.fumigatus
P.chrysogenum
P.chrysogenum
P.chrysogenum
Control
Control
Control
Control

39. Cinética de producción de aromáticos por Aspergillus fumigatus en la despolimerización
de distintas concentraciones de LIREPATO. Los análisis se hicieron por triplicado.
Guayacol
Vainillina
Hidroxibenzoico
Vainillínico
Siringico
Ferulico
0.0
1000.0
2000.0
3000.0
4000.0
5000.0
6000.0
7000.0
0 1 2 3 4
Aromáticos(mgL-1)
Tiempo (semanas)
20 g L-1 de fracción rica en lignina
0.0
1000.0
2000.0
3000.0
4000.0
5000.0
6000.0
7000.0
0 1 2 3 4
Aromáticos(mgL-1)
Tiempo (semanas)
30 g L-1 de fracción rica en lignina
0.0
1000.0
2000.0
3000.0
4000.0
5000.0
6000.0
7000.0
0 1 2 3 4
Aromáticos(mgL-1)
Tiempo (semanas)
40 g L-1 de fracción rica en lignina
0.0
1000.0
2000.0
3000.0
4000.0
5000.0
6000.0
7000.0
0 1 2 3 4
Aromáticos(mgL-1)
Tiempo (semanas)
50 g L-1 de fracción rica en lignina

40. Cinética de producción de aromáticos por Penicillium chrysogenum en la
despolimerización de distintas concentraciones de LIREPATO en 10 días. Los análisis se
hicieron por triplicado.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Concentración(mg/L)
Tiempo (dias)
Penicillium chrysogenum AT4 en lignina paja de trigo 10 g/L
Guayacol
Vainillina
Hidroxibenzoico
Vainillínico
Siringico
Ferulico

41. Cinética de producción de ácidos grasos de cadena corta por Aspergillus fumigatus en
la despolimerización de distintas concentraciones de LIREPATO. Los análisis se
hicieron por triplicado.
Acético
Propiónico
Isobutírico
Butírico
Isovalérico
Valérico
Caproico
0.0
500.0
1000.0
1500.0
2000.0
2500.0
3000.0
0 1 2 3 4
Concentración(mg/L)
Tiempo (semanas)
20 g L-1 de fracción rica en lignina
0.0
500.0
1000.0
1500.0
2000.0
2500.0
3000.0
0 1 2 3 4
Concentración(mg/L)
Tiempo (semanas)
30 g L-1 de fracción rica en lignina
0.0
500.0
1000.0
1500.0
2000.0
2500.0
3000.0
0 1 2 3 4
Concentración(mg/L)
Tiempo (semanas)
40 g L-1 de fracción rica en lignina
0.0
500.0
1000.0
1500.0
2000.0
2500.0
3000.0
0 1 2 3 4
Concentración(mg/L)
Tiempo (semanas)
50 g L-1 de fracción rica en lignina

42. Análisis de ácidos grasos
Material Tipo de proceso Ácidos grasos de
cadena corta
Concentración
(mg L-1)
Referencia
Hongo mitospórico ligninolítico y levaduras
Lignina residual de paja
de trigo
(20 g L-1)
Biosíntesis con
Aspergillus
fumigatus
acético
propiónico
isobutírico
butírico
isovalérico
valérico
caproico
5788
2885
2845
2970
2786
2823
1079
Este trabajo
Hemicelulosas de paja
de trigo
Pichia stipitis acético 2700 Nigam (2001)
Bacterias
Lignina purificada Biosíntesis con
Escherichia coli
adípico N.E. Sauer et al. (2014)
Lignina purificada Bacillus limnephilus acético N.E. Yang et al. (2014)
Basidiomicetos
Lignina purificada Biosíntesis con
Nematoloma
frowardii
acético, fórmico,
glioxílico, oxálico y
malónico.
N.E. Hofrichter et al. (1998)
Tratamientos fisicoquímicos
Paja de trigo
(hemicelulosas y
celulosas)
Tratamiento
hidrotérmico reactor
3 etapas (180ºC, 200
kg agua/h)
acético 3900.9 Thomsen et al. (2008)
Mixtos
Paja de trigo Pretratamiento por
explosión de vapor y
digestión anaerobia
butírico
valérico
caproico
3221
112
107
Ahring et al., (2015)
Comparativo de reportes de la obtención de ácidos grasos a partir de residuos agrícolas.

43. Modelo de las fases de la despolimerización del LIREPATO en aromáticos y ácidos
grasos de cadena corta por Aspergillus fumigatus.
Fracción rica en lignina de paja de trigo
Aromáticos (siríngico - ferúlico)
Celulosa y hemicelulosas
Producción de ácidos grasos (acético)
Tiempo 
Concentración
I. Inicial II. Transición III. Despolimerización IV. Final
Conversión de la lignina en aromáticos y ácidos grasos

44. Conversión de
aromáticos en ácidos
grasos de cadena corta a
partir de LIREPATO
CH3-(CH2)2-COOH
CH3-CH2-COOH
CH3-(CH2)4-COOH

45. Cinética de producción de biogás en pruebas de actividad metanogénica en 72 horas a
partir de los productos de despolimerización. Los análisis se hicieron por triplicado.
0
100
200
300
400
500
600
700
0 10 20 30 40 50 60 70
Biogás(cm3kg-1materiaseca)
Tiempo (horas)
Control (-) LIREPATO
Control (+) Paja de trigo
Despolimerizado (remanente) Despolimerizado (sobrenadante)
a
b
b
c
d
d

46. Producción acumulada de biogás y metano en pruebas de actividad metanogénica en
72 horas a partir de los productos de despolimerización. Los análisis se hicieron por
triplicado.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 20 40 60
Biogás(cm3kg-1materiaseca)
Tiempo (horas)
Control (-)
LIREPATO
Control (+)
Paja de trigo
Despolimerizado (remanente)
Despolimerizado
(sobrenadante)
a
ab
c
c
d
e

47. Producción acumulada de biogás y metano en pruebas de actividad metanogénica en
72 horas a partir de los productos de despolimerización. Los análisis se hicieron por
triplicado.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 20 40 60
CH4(cm3kg-1materiaseca)
Tiempo (horas)
Control (-)
LIREPATO
Control (+)
Paja de trigo
Despolimerizado (remanente)
Despolimerizado
(sobrenadante)
a
b
b
b
c
d

48.  Aspergillus spp y Penicillium spp tienen capacidad de
despolimerizar la lignina similar o a la de los
basidiomicetos, en medio de cultivo sin una fuente
adicional de carbono adicional y con un tiempo menor
de inducción de la actividad lacasa.
 Aspergillus spp y Penicillium spp son una opción en el
aprovechamiento de la LIREPATO para la biosíntesis
de aromáticos y ácidos grasos de cadena corta de
valor industrial.
Resumen de resultados

49.  Se obtuvo una variedad de ácidos grasos, cuya
producción fue dependiente de la liberación de
aromáticos en el medio de cultivo, mientras que la
capacidad despolimerización de los aromáticos tuvo
como factor limitante la concentración inicial de la
LIREPATO.
 La actividad fúngica provoca una fragmentación y
degradación de la LIREPATO, lo que facilita que sea
aprovechable por bacterias metanogénicas para su
conversión en biogás.
Resumen de resultados

50.  Mediante el empleo de ascomicetos
degradadores de lignina es posible aprovechar
la fracción remanente y recalcitrante de la paja
de trigo en la generación de compuestos de
valor industrial como aromáticos o ácidos
grasos de cadena corta y facilitar su posterior
biodegradación hasta CH4 como una fuente
alternativa de energía.
Conclusión

51.  Costos de escalamiento.
 Comparar con otras fuentes de lignina y el
empleo de otros ascomicetos y basidiomicetos.
 Factor limitante: concentración de la lignina.
 Empleo de extractos crudos y enzimas
purificadas.
 Controlar las reacciones secundarias de
despolimerización y de polimerización de los
monómeros.
 Empleo de técnicas de extracción y purificación
de los aromáticos y ácidos grasos.
Limitaciones del estudio

52.  Inducción de la degradación de paja de trigo en aromáticos por
Aspergillus spp. y Penicillium chrysogenum. Journal of Selva Andina
Research Society. 2016, 7(1):36-45.
 Inconsistencies and ambiguities on calculation of enzyme activity:
The case of the laccase. Journal of Microbiological Methods. 2015,
119:126-131. FI JCR 2.33
 Generación de monómeros aromáticos por Aspergillus y Penicillium
spp. a partir de lignina residual de paja de trigo. Revista VITAE. 2015
22(3):197-204.
 Production of short-chain fatty acids from the biodegradation of wheat
straw lignin by Aspergillus fumigatus. Bioresource Technology. 2015,
196:418-425. FI JCR 5.33
Artículos

53.  Efecto positivo del pretratamiento con radiación ultravioleta a
plásticos film en su tasa de degradación mesofílica anaerobia.
Biológicas, 2015, 17(1): 26–30
 Demanda energética en la producción de carne de pollo y emisiones
asociadas de CO2 equivalente. Ecosistemas y Recursos Agropecuarios.
CONACYT
 Análisis jerárquico para la selección objetiva de una revista en el
proceso de publicación de artículos científicos. Investigación
bibliotecológica. FI JCR 0.14, CONACYT
 Cutting GHG emissions at student residences in central México: the
role of electricity and solid waste. Waste Management. FI JCR 3.82
(Colaboración)
Artículos

54. D.C. Eduardo Baltierra Trejo
Contacto:
E-mail: baltierrachess@gmail.com
Facebook: @BaltierraT
Twitter: @Baltierra_Trejo
Universidad Michoacana de San
Nicolás de Hidalgo
Instituto de Investigaciones
Agropecuarias y Forestales
Laboratorio de Residuos Sólidos y
Uso eficiente de Energía
Av. San Juanito Itzicuaro s/n Col. San Juanito
Itzicuaro, Morelia Michoacán, México C.P. 58341
Tel. Tel. +52 (443)334 04 75 Ext 116
ORCID: 0000-0002-9000-2987
ResearcherID: B-6105-2016

55. IIAF IIQB
Dra. Liliana Márquez Benavides lmarquez@umich.mx
Dr. Juan Manuel Sánchez Yáñez syanez@umich.mx
M.C. Eduardo Baltierra Trejo baltierrachess@gmail.com
Agradecimientos