BACTERIAS RIZOSFÉRICAS CON POTENCIALIDADES FISIOLÓGICAS PARA ELIMINAR MATERIA ORGÁNICA DE AGUAS RESIDUALES

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1 Rev. Int. Contm. Ambie. 28 (1) 17-26, 2012 BACTERIAS RIZOSFÉRICAS CON POTENCIALIDADES FISIOLÓGICAS PARA ELIMINAR MATERIA ORGÁNICA DE AGUAS RESIDUALES Irin SALGADO-BERNAL 1*, Crmen DURÁN-DOMÍNGUEZ 2, Mrio CRUZ-ARIAS 1, Mrí Elen CARBALLO-VALDÉS 1 y Armndo MARTÍNEZ-SARDIÑAS 1 1 Fcultd de Biologí. Deprtmento de Microbiologí y Virologí, Universidd de L Hbn. Clle 25 No. 455 entre J e I, Veddo. Código Postl Ciudd de L Hbn, Cub. irin@fbio.uh.cu 2 Fcultd de Químic. Conjunto E. Universidd Ncionl Autónom de México. Pseo de l Investigción Científic, Ciudd Universitri, Delegción Coyocán México D.F. (Recibido junio 2010, ceptdo octubre 2011) Plbrs clve: bcteris rizosférics, mteri orgánic efluente, trtmiento de gus RESUMEN L contminción de ls gus constituye ctulmente un grve problem mbientl y dentro de los contminntes de interés se encuentr l mteri orgánic efluente (MOEf), que está compuest por elementos complejos y heterogéneos, entre ellos crbohidrtos, proteíns y ácidos grsos. Debido ls ventjs que ofrece l utilizción de gentes biológicos pr l eliminción de estos contminntes, en el trbjo se crcterizn ls potenciliddes de 58 ceps bcterins, obtenids de l rizosfer de plnts hidrófits de Typh dominguensis, pr l remoción de mteri orgánic, con el fin de ser utilizds posteriormente como herrmients en el trtmiento de gus residules. Se relizron ensyos de similción de cinco crbohidrtos, incluyendo monoscáridos, discáridos y poliscáridos; ensyos de hidrólisis de dos proteíns e hidrólisis de un compuesto lipídico. Con 13 ceps seleccionds se determinó l remoción de DQO de un gu residul sintétic complej, de form individul y en consorcios bcterinos. Veintiún ceps (36 % de ls ceps islds) mostrron respuests stisfctoris pr similr diferentes fuentes de crbono e hidrolizr proteíns y lípidos. De ells 13 isldos selecciondos mostrron niveles de remoción de DQO por encim de 50 % frente un efluente complejo en un tiempo de sólo 72 hors, resultdo que se comportó de mner semejnte l empler consorcios conformdos por ests ceps. Los resultdos permiten concluir que ls ceps estudids podrín ser utilizds potencilmente pr su posterior incorporción en un sistem de trtmiento de gus y contribuir l remedición de efluentes. Key words: rhizospheric bcteri, effluent orgnic mtter, wter tretment ABSTRACT The contmintion of wters constitutes serious environmentl problem t the moment nd within the interest polluting gents is effluent orgnic mtter (EfOM), composed by complex nd heterogenous elements, mong them crbohydrtes, proteins nd ftty cids. Due to dvntges tht offers the use of biologicl gents for the elimintion of these pollutnts, in present work we chrcterized the potentilities of 58 bcteril strins, obtined from rhizosphere of hydrophytes (Typh dominguensis), for the

2 18 I. Slgdo-Bernl et l. removl of orgnic mtter, with the purpose of being used lter like tools in residul wter tretment. Assimiltion tests were performed with five crbohydrtes, including monoscchrides, discchrides nd polyscchrides, hydrolysis tests for two proteins nd hydrolysis of lipidic compound. COD reduction ws determined with 13 selected strins of complex synthetic wstewter, individully nd with bcteril consorti. 21 strins (36 % of isoltes) showed stisfctory results to ssimilte different crbon sources nd hydrolyze proteins nd lipids. Of these, 13 selected isoltes showed COD removl levels bove 50 % from complex effluent in 72 hours, this result behved similrly with the use of consorti formed by these strins. The results show tht the studied strins could potentilly be used for subsequent incorportion into wter tretment system nd contribute to the remedition of effluents. INTRODUCCIÓN L contminción de ls gus constituye ctulmente un grve problem mbientl en el contexto globl como consecuenci de l industrilizción, globlizción, crecimiento poblcionl y urbnizción (UN-Wter 2006), demás debido que los residules son vertidos directmente los ecosistems cuáticos sin trtr o con trtmientos deficientes. Ls gus residules municiples están compuests de mteri orgánic, nutrientes (fundmentlmente nitrógeno y fósforo), cntiddes trz de compuestos orgánicos reclcitrntes y metles (Bitton 2005). Dentro de estos contminntes reviste grn interés l eliminción de l mteri orgánic efluente (MOEf), que está compuest por elementos complejos y heterogéneos. Entre ellos se encuentrn crbohidrtos, proteíns, ácidos grsos, entre otros (Jrusutthirk et l. 2002). Es un combinción de l mteri orgánic nturl (MON), productos microbinos solubles (PMS) y sustncis químics perjudiciles (Shon y Vigneswrn 2006). Ls sustncis orgánics encontrds en un gu doméstic típic consisten en % proteíns, % crbohidrtos y % lípidos (Cmmrot y Freire 2006, Xi et l. 2007). Los trtmientos fisicoquímicos permiten l remoción prcil de l crg orgánic, pero el costo de los rectivos que se utilizn es lto y l remoción de l demnd químic de oxígeno es pobre, por tnto, es deseble el empleo de otros procesos como los biológicos (Vidl et l. 2000). Actulmente se h puesto grn énfsis en l biotecnologí mbientl y el desrrollo sostenible, en prticulr ls técnics biológics pueden ser eficzmente plicds en l remedición de gus contminds por contminntes orgánicos (Wolfe et l. 1996, Gentry et l., 2004). L estrtegi de ls tecnologís de biorremedición es el uso de diferentes vís metbólics y el incremento de los procesos de degrdción utóctonos pr eliminr o l menos reducir ls sustncis contminntes indesebles. Debido que csi todos los productos nturles y grn número de compuestos sintéticos son degrddos por ls bcteris, independientemente de su peso moleculr o complejidd estructurl, estos microorgnismos se hn convertido en un fctor clve en l biorremedición (Wgner y Loy, 2002, Fbino et l. 2003, Bitton 2005) y desempeñn un ppel importnte en los sistems como ls plnts de trtmiento de gus (Llgs y Gómez 2006). El mteril orgánico biodegrdble es oxiddo bioquímicmente por bcteris heterotrófics bjo condiciones erobis, resultndo en l producción de dióxido de crbono, gu, monio y nuev bioms (Mdign et l. 2003). Además de similr estos compuestos directmente, ls bcteris pueden ctur sobre ellos hidrolizándolos, como pso previo su incorporción. L hidrólisis microbin es un proceso trvés del cul ls mcromoléculs son hidrolizds oligómeros y monómeros por l ctividd microbin ntes de ser posteriormente degrdds, como por ejemplo minoácidos, péptidos, monoscáridos y lrgs cdens de ácidos grsos. L hidrólisis microbin, por tnto, es el pso esencil en l degrdción de l mteri orgánic en ls plnts de trtmiento de gus (Dueholm et l. 2001, Morgenroth et l. 2002). Est hidrólisis es relizd por exoenzims excretds por microorgnismos hidrolizntes (Gessesse et l. 2003). Ls enzims hidrolítics son primermente encontrds socids con ls superficies celulres, donde l hidrólisis y l liberción de ls mcromoléculs degrdds prcilmente son repetids hst que los frgmentos hidrolíticos son suficientemente pequeños como pr ser simildos por los microorgnismos (Shon y Vigneswrn 2006). Pr l selección de microorgnismos que puedn potencilmente influir sobre l disminución de l mteri orgánic de los efluentes es importnte estudir l cpcidd similtiv de diferentes cr-

3 BACTERIAS PARA ELIMINAR MATERIA ORGÁNICA DE AGUAS 19 bohidrtos (Shon y Vigneswrn 2006), incluyendo monoscáridos, discáridos y poliscáridos, l cpcidd pr producir protess (orgnismos hidrolizntes de proteíns) (Xi et l. 2007) y l producción de lipss (Gupt et l. 2004). Además estudir ls potenciliddes pr l disminución de l DQO prtir de gu residul contmind, y se en form individul o en consorcios microbinos. Los microorgnismos rizosféricos, en prticulr, tienen un importnte contribución en l degrdción y remoción de contminntes (Chudhry et l. 2005); hn sido reportds numeross bcteris islds de l rizosfer de plnts por sus cpciddes degrdtivs (Atterby et l. 2002). Esto sugiere que l introducción de este grupo de microorgnismos, con crcterístics fisiológics pr l degrdción de vrios contminntes podrín incrementr l remedición en un sistem de trtmiento determindo (Tbcchioni et l. 2002). Teniendo en cuent estos ntecedentes en este trbjo se crcterizn ls potenciliddes de 58 ceps bcterins rizosférics pr l remoción de mteri orgánic, con el fin de ser utilizds posteriormente como herrmients en el trtmiento de gus residules. MATERIALES Y MÉTODOS Aislmiento de bcteris rizosférics Se islron bcteris provenientes de l rizosfer de plnts hidrófits de l especie Typh dominguensis. Ests plnts se seleccionron de tres humedles nturles cercnos entre sí, pertenecientes l cuenc hidrográfic Almendres-Vento, Ciudd de L Hbn, Cub, con l siguiente ubicción: Humedl 1- Lt. 23º Long. 82º , Humedl 2- Lt. 23º Long.082º , Humedl 3- Lt. 23º Long. 082º Se siguió el protocolo propuesto por Murtov et l. (2003). Se removió el suelo no rizosférico de ls ríces; l ríz con suelo rizosférico dherido se lvó en 100 ml de gu destild y se gitó por 30 minutos. Se dejron sedimentr ls prtículs de suelo y con l suspensión se preprron diluciones serids desde Se hicieron 3 réplics en plc de cd dilución en gr nutriente y se incubó 30 ºC (tempertur del lugr de muestreo) por 48 hors. Se seleccionron ls colonis con crcterístics visibles diferentes de cd muestr y se conservron en gr nutriente, plno inclindo, 4 ºC. Los isldos fueron crcterizdos teniendo en cuent su morfologí y respuest fisiológic l tinción de Grm, usndo el método diferencil de tinción de Grm (Prescott 2002) y l observción en el microscopio óptico (objetivo 100). Asimilción de mteri orgánic Ls ceps se sembrron por estrí y por duplicdo en un medio sólido pr evlur l similción de crbono ( Crbon Assimiltion Medium-CAM ) (Atls y Prks 1993). Los crbohidrtos utilizdos fueron los monoscáridos glucos, mnos y xilos, el discárido lctos y el poliscárido lmidón. Pr l selección de estos compuestos se tuvo en cuent que el porcentje de monoscáridos en MOEf sigue el siguiente orden: glucos > mnos > xilos (Shon y Vigneswrn 2006) y que l lctos y el lmidón son compuestos encontrdos con frecuenci en los efluentes. L composición del CAM (por litro) fue: solución de gr 500 ml, medio minerl bsl 500 ml; ph 6.5 ± 0.1, 25 ºC. Medio Minerl Bsl (composición por 500 ml): Crbohidrto 10 g, NCl 5 g, NH 4 HPO g, K 2 HPO g, MgSO 4.7H 2 O 0.1 g. L solución de gr se esterilizó en utoclve por 15 minutos 121 ºC y el medio minerl bsl se esterilizó por filtrción. Los inóculos de prtid fueron cultivos en cldo nutriente (CN) de 24 hors de crecimiento. L lectur se relizó medinte l observción o no de crecimiento en presenci de cd crbohidrto. Producción de protess Se evluó l cpcidd pr l hidrólisis de dos proteíns: cseín y geltin, teniendo en cuent ls pruebs reportds por Vidl et l. (2002) y Xi et l. (2007) pr evlur l ctividd proteolític. Hidrólisis de l cseín L cpcidd pr hidrolizr l cseín se determinó de cuerdo con l metodologí descrit por Prescott (2002). Pr ello ls ceps bcterins se sembrron en un medio con cseín que constó de dos frcciones: 1. TSA (20 g en 250 ml de gu destild), 2. Leche descremd (10 g en 250 ml de gu destild). Cd frcción se esterilizó por seprdo. L solución de cseín se esterilizó 115 ºC durnte 30 minutos. Luego se dejron enfrir hst 45 ºC, se mezcló y se reprtió el medio en cjs de Petri. Ls ceps se sembrron medinte un estrí centrl grues y se incubron durnte 5 dís 30 ºC. L lectur de l prueb se relizó observndo l prición de un hlo trnsprente lrededor del crecimiento bcterino, cundo l bcteri es cpz de hidrolizr l cseín.

4 20 I. Slgdo-Bernl et l. Hidrólisis de l geltin L hidrólisis de l geltin se determinó de cuerdo con l metodologí descrit por Prescott (2002). El medio utilizdo fue gr nutritivo con 0.4 % de geltin; ph 7.2. Se esterilizó en utoclve 20 minutos 115 ºC. Ls ceps se inoculron relizndo un estrí en el medio de cultivo y se incubó l tempertur óptim de 2 14 dís. El reveldo de l prueb se relizó con un solución de cloruro mercúrico: cloruro de mercurio 15 g, ácido clorhídrico concentrdo 20 ml, gu destild 100 ml. Ls plcs se inundron con 8 10 ml del rectivo. L geltin no hidrolizd formó con el rectivo un precipitdo blnco opco y l geltin hidrolizd preció como un zon clr, lrededor de l estrí. Producción de lipss Se evluó utilizndo un compuesto de Tween, y que ls lipss son generlmente producids en crbono lipídico como ceites, ácidos grsos, glicerol o Tweens (Gupt et l. 2004). Hidrólisis del Tween 80 Se empleó el medio Agr - Tween (Prescott 2002): pepton 10 g, cloruro de sodio 5 g, cloruro de clcio 0.1 g, gu destild 1L, Tween 80 (mono-oleto de polietilen sorbitn, éster del ácido oléico) 10 ml, gr 15 g, ph finl Ls plcs se inoculron sembrndo con un estrí y se incubó tempertur óptim durnte 1 7 dís. Cundo el microorgnismo es cpz de hidrolizr el Tween 80 prece en el medio de cultivo un precipitdo lrededor del crecimiento bcterino debido l combinción del C 2+ y los ácidos grsos liberdos por l hidrólisis. Cundo l bcteri no present l cpcidd pr hidrolizr el Tween no se observ precipitdo. Remoción de DQO de gu residul sintétic Estos ensyos se relizron con 13 ceps seleccionds (TAN221, TAN229, TAN118, TAN119, TAN316, TAN1111, TAN1113, TAN1115, TAN219, TAN117, TAN216, TAN3110, TAN217) y con los siguientes consorcios: G+ (TAN117, TAN119, TAN316, TAN229), G- (TAN1111, TAN118), C1S (TAN117, TAN1111, TAN118, TAN229) y C12S (TAN117, TAN1111, TAN118, TAN229, TAN119, TAN316). Composición de gu residul Se prepró gu residul sintétic complej con un demnd químic de oxígeno, DQO, de 500 mg/l, contenido de nitrógeno, N, de 30 mg/l y un contenido de fósforo, P, de 6 mg/l, pr logrr el gu residul de tipo snitrio de contminción promedio, según l litertur (Metclf nd Eddy 1991). Ver cudro I. CUADRO I. COMPOSICIÓN DEL AGUA RESIDUAL SIN- TÉTICA COMPLEJA Compuesto Enfrentmiento de ceps l gu residul sintétic Se relizó el crecimiento bcterino, de ls ceps individules, en medio de cultivo CN 30 ºC, 100 r min 1, por 24 hors, se filtró l cntidd de cultivo desed pr el enfrentmiento con equipo Millipore (0.2 μm), se lvó el filtro y se inoculó en el gu residul sintétic complej un ph 7, tempertur de 30 o C y 72 hors de contcto. En el cso del ensyo con ls ceps individules se inoculron en cd filtro de mner independiente y pr el ensyo de consorcios se inoculron ls diferentes ceps correspondientes sobre el mismo filtro. En todos los csos l inoculción fue de 1 % (V/V) de cd cultivo bcterino en el gu residul sintétic. Determinción de DQO Antes de relizr el ensyo se centrifugó el gu residul con bioms r min 1 durnte 10 minutos, pr seprr l bioms del sobrendnte y se filtró cd solución con un equipo Millipore. L DQO se determinó por el método colorimétrico de reflujo cerrdo (APHA-AWWA-WPCF 1992). Análisis estdísticos Se utilizó el pquete estdístico Sttistic 6.1; pr comprobr l normlidd y l homogeneidd de l vrinz de ls muestrs se relizron ls pruebs de Kolmogorov- Smirnov y Brtlett, respectivmente. Luego se relizó ANOVA de clsificción simple; ls medis se comprron utilizndo l prueb de Student Newmn Keuls prmétric (SNK) (p = 0.05). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Concentrción (mg/l) Pepton 250 Scros 60 Almidón 140 Lípidos (Aceite de Soy) 50 Sulfto de monio ((NH 4 ) 2 SO 4 ) 30 Fosfto de sodio tribásico (N 3 PO 4 12H 2 O) 6 Aislmiento de bcteris rizosférics Se obtuvieron 58 isldos bcterinos pro-

5 BACTERIAS PARA ELIMINAR MATERIA ORGÁNICA DE AGUAS 21 venientes de l rizosfer de ls plnts de Typh dominguensis. De ellos el 74 % mostró morfologí bcilr, el 14 % morfologí cocobcilr y el 12 % cocoide. Además, el 66 % presentó respuest positiv l tinción de Grm y el 34 % respuest negtiv l prueb. Los resultdos muestrn que l composición de ls bcteris encontrds en cunto morfologí y respuest l tinción de Grm es vrid, lo cul extiende ls posibiliddes de encontrr bcteris con diferentes crcterístics fisiológics, bioquímics y metbólics. Estos resultdos coinciden con lo esperdo, teniendo en cuent que en l rizosfer se encuentr myor densidd de poblción y vriedd de microorgnismos que en el resto del suelo, debido l liberción de grndes cntiddes de mteri orgánic en form de exuddos, lisdos y mucílgos por prte de ls ríces (Dkor y Phillips 2002). En diferentes rtículos se h reportdo myor representción de bcteris G que G+, sí como myor representción de bcteris con morfologí bcilr en los islmientos relizdos prtir de l rizosfer de plnts (Hld 2003, Hld 2004, Hllberg y Johnson 2005). Estos dtos coinciden con los resultdos mostrdos en cunto l prevlenci de morfologí bcilr en los isldos obtenidos, lo que podrí ser explicdo por l grn influenci de bcteris (y se G+ ó G ) con este tipo de morfologí, l cul presentn un grn vriedd de géneros bcterinos, en ls intercciones que se estblecen entre l plnt y los microorgnismos en l zon rizosféric. No obstnte se encontró diferenci en l distribución de l respuest l tinción de Grm, lo cul puede ser consecuenci de que l composición de l comunidd microbin rizosféric está primrimente determind por ls especies de plnts junto con los fctores mbientles (Murtov et l. 2003) presentes en el suelo, por lo que en todos los estudios de islmientos no se obtendrán obligtorimente igules resultdos. Asimilción de crbohidrtos por ls ceps rizosférics El porcentje de ceps con cpcidd pr similr los diferentes crbohidrtos estudidos vrió en dependenci del compuesto en cuestión. El 95 % de ls ceps creció en presenci de glucos como fuente de crbono, el 64 % en mnos, el 62 % en xilos, el 64 % en lctos y el 81 % en lmidón. En l figur 1 se observ cómo se detectó el crecimiento. El myor porcentje obtenido con l glucos puede ser debido que este monoscárido es un fuente de crbono utilizd por un mplio número de bcteris, por presentr enzims constitutivs pr su utilizción, diferenci de lo que ocurre pr otros crbohidrtos, cundo sólo en presenci de estos se induce en l célul l síntesis de ls enzims involucrds en su ctbolismo (Mdign et l. 2003). Los porcentjes obtenidos, en todos los csos, estuvieron por encim de 50, lo cul indic que grn prte de ls ceps estudids presentron verstilidd en l utilizción de fuentes de crbono pr su crecimiento y por tnto pr l eliminción de estos compuestos del medio en que se encuentren presentes. Est observción es ún más notble teniendo en cuent l vriedd de crbohidrtos estudidos, monoscáridos (glucos, mnos y xilos), discáridos (lctos) y poliscáridos (lmidón). Los crbohidrtos constituyen proximdmente el 40 % de l composición orgánic del gu residul (Jrusutthirk et l. 2002), por lo que es importnte l obtención de ceps con cpcidd vrid pr l utilizción de estos compuestos. A prtir de un nálisis combindo de los resultdos del comportmiento de cd cep frente los cinco crbohidrtos estudidos se obtuvo que el 41 % de ls ceps mostró similción de los cinco crbohidrtos estudidos y el 76 % similó l menos tres de los crbohidrtos ensydos. Este último vlor corrobor que de ls 58 ceps l Fig. 1. Muestr de l vriedd de cciones de los isldos sobre los compuestos estudidos: (A) Asimilción de crbohidrtos, se observ crecimiento en cso de similción del compuesto; (B) Hidrólisis de cseín, prición de hlo trnsprente lrededor del crecimiento en cso de hidrólisis; (C) Hidrólisis de lípidos, precipitdo lrededor del crecimiento bcterino en cso de hidrólisis

6 22 I. Slgdo-Bernl et l. myorí presentó cpcidd pr l utilizción de diferentes compuestos como fuente de crbono, lo que coincide con lgunos reportes relizdos de bcteris rizosférics islds de diferentes especies vegetles (Murtov et l. 2003), pero es un resultdo que destc entre los trbjos de este tipo relizdos, pues ls ceps obtenids presentn grn vriedd de respuests. Los resultdos están en estrech relción con el lugr de donde fueron islds ests bcteris, ls plnts se seleccionron de humedles cercnos l Río Almendres, ubicdo en Ciudd de L Hbn, Cub. Actulmente el cuce principl de este río present un situción higiénico-snitri crític, como consecuenci de ls descrgs que recibe de gus residules urbns e industriles sin trtmiento o con trtmiento ineficiente. Aproximdmente 70 fuentes contminntes de diferentes tipos vierten sus gus residules este río, por lo que se estim l existenci de ltos niveles de contminción (Lim et l. 2005). Estos niveles de contminción pueden hber influido en que ls bcteris desrrollds en es zon presenten crcterístics pr dptrse l utilizción de un mpli gm de crbohidrtos y que su vez presenten potenciliddes pr l utilizción de sus cpciddes degrddors en l biorremedición. En el cso de estudios con microorgnismos rizosféricos los fctores como l plnt específic prtir del cul son obtenidos y los fctores mbientles existentes en el sitio de islmiento, lrgo plzo, son los que promueven l eficienci de plicción futur de un microorgnismo en l remedición (El Fntroussi y Agthos 2005). Además, los resultdos se encuentrn relciondos tmbién con l diversidd encontrd en l crcterizción morfológic y en l respuest fisiológic l tinción diferencil de Grm, l diversidd de crcterístics encontrds puede ser reflejo de l vriedd de géneros y especies que pueden estr presentes, lo cul podrí influir en los diferentes comportmientos frente los compuestos ensydos. Actividd multienzimátic (producción de protess y lipss) por ls ceps rizosférics Grn número de los isldos bcterinos estudidos hidrolizron los diferentes compuestos ensydos: 47 % hidrolizó l cseín, 36 % hidrolizó l geltin y el 38 % hidrolizó el Tween 80. En l figur 1 se observn los resultdos positivos debido que no tods ls bcteris presentn l cpcidd pr hidrolizr proteíns y lípidos, por lo que ls bcteris que lo relizn resultn trctivs pr su utilizción en el posible trtmiento de estos compuestos, que en ocsiones resultn, difíciles de eliminr de ls gus. Además, y que ls proteíns constituyen el 50 % de l composición del gu residul típic y ls grss y ceites el 10 % (Jrusutthirk et l. 2002), se hce más importnte ún contr con microorgnismos que eliminen estos contminntes. El cudro II muestr el nálisis relizdo con respecto l ctividd multienzimátic presentd por ls ceps, utilizndo como indicdores l cpcidd de hidrólisis de más de un compuesto. Los porcentjes obtenidos no son ltos numéricmente, pero teniendo en cuent que ests ctividdes enzimátics no son encontrds en todos los microorgnismos constituyen resultdos interesntes pr l selección de ceps con cpciddes biorremedintes. CUADRO II. ACTIVIDAD MULTIENZIMÁTICA DE LAS 58 CEPAS BACTERIANAS Pármetros % ceps Cseín + Geltin 17 Cseín + Tween Geltin + Tween Cseín + Geltin + Tween 80 9 De los 58 isldos estudidos los que presentron mejores resultdos en ls pruebs relizds fueron TAN221 y TAN229, pues mbos fueron los únicos que presentron similción de los cinco crbohidrtos ensydos y ctividd multienzimátic frente cseín, geltin y Tween 80. Además de estos dos, otros tmbién podrín ser utilizdos como gentes biorremedintes: TAN118, TAN119, TAN316, TAN317, TAN1111, TAN1113, TAN1115, TAN127, TAN214, TAN219, TAN315, que presentron similción de los cinco crbohidrtos e hidrólisis de dos compuestos; TAN117 y TAN216, que presentron similción de l menos tres o cutro crbohidrtos y tres enzims y TAN116, TAN3110, TAN321, TAN213, TAN215, TAN217, que presentron similción de tres o cutro crbohidrtos y dos enzims. De ests 21 ceps, se seleccionron 13 (TAN221, TAN229, TAN118, TAN119, TAN316, TAN1111, TAN1113, TAN1115, TAN219, TAN117, TAN216, TAN3110, TAN217) pr ser estudids con respecto l enfrentmiento directo l gu residul sintétic, teniendo en cuent que demás de presentr crcterístics fisiológics pr eliminr mteri orgánic tmbién mostrron respuests positivs frente otros experimentos relciondos con l contminción, relizdos en otros estudios.

7 BACTERIAS PARA ELIMINAR MATERIA ORGÁNICA DE AGUAS % remoción DQO TAN119 TAN1113 TAN118 TAN217 TAN316 TAN229 TAN1111 TAN219 TAN3110 TAN221 TAN1115 TAN216 TAN117 Aisldos bcterinos Fig. 2. Vlores medios (± error estándr) de l remoción de DQO del gu residul sintétic por isldos independientes. Letrs diferentes indicn diferencis significtivs (P<0.05) entre muestrs.) Remoción de DQO de gu residul sintétic por isldos bcterinos independientes En l figur 2 se observn los resultdos del enfrentmiento de los isldos, de mner independiente, l gu residul sintétic. Los 13 isldos bcterinos mostrron remoción de DQO, observándose que no existió diferenci significtiv desde el punto de vist estdístico entre los porcentjes de remoción. Hy que destcr que el % de ls ceps presentron niveles de remoción por encim del 50 %, lo cul es un resultdo importnte teniendo en cuent que se empleó gu residul con crcterístics de gu residul medi, por lo que l DQO inicil fue elevd. L cep que myor remoción presentó fue TAN 217 con %. Existen reportes de grn número de bcteris que pueden relizr l remoción de mteri orgánic de un gu contmind, debido que muchs de ells emplen como fuente de crbono y energí pr su crecimiento estos compuestos. Los resultdos de este trbjo resltn teniendo en cuent que se trbjó con un gu complej que presentó como fuente de mteri orgánic un vriedd de compuestos que no pueden ser todos utilizdos por tods ls bcteris y ún sí se observó un cción positiv en l disminución de l DQO en el efluente trtdo. Teniendo en cuent los vlores de remoción, ls 13 ceps podrín potencilmente ser empleds como gentes pr l eliminción de mteri orgánic de residules domésticos complejos, de form rápid, teniendo en cuent que l intercción de ls biomss bcterins con el gu residul fue de 72 hors. Los resultdos obtenidos son lgunos similres y otros superiores, de mner generl, los niveles de remoción de DQO que se encuentrn reportdos en l litertur, y se emplendo microorgnismos pr l remoción u otro tipo de sistems de trtmiento. Por ejemplo, Pesso et l. (2008) obtuvieron 75 % de remoción de DQO trvés de humedles rtificiles, en 10 dís de trtmiento, Plcios (2006) 90 % de remoción con un trtmiento de tipo convencionl, Bolños et l. (2008) reportron remociones de proximdmente 85 %, Cstro et l. (2008) reportron niveles entre 62.4 y 89.8 % emplendo ceps bcterins diverss y Moreno et l. (2010) informron l remoción de 85 % con cinobcteris y un consorcio microbino. A pesr de ls similitudes hy que centur que en el cso de este experimento l intercción de ls biomss con el gu residul fue un tiempo más corto que el de l myorí de los trbjos que se encuentrn reportdos, por lo que estos isldos utóctonos demás de llevr cbo l remoción de mteri orgánic, pueden relizr el proceso en un tiempo reltivmente corto. Ests crcterístics tn fvorbles pueden justificrse teniendo en cuent l procedenci de ls ceps, ls cules se obtuvieron, como se mencionó nteriormente, de sitios contmindos, lo que puede predisponer l presenci de potenciliddes metbólics diverss e incrementds en ells. Remoción de DQO de gu residul sintétic por consorcios bcterinos Los resultdos de los porcentjes de remoción de los cutro consorcios conformdos se muestrn en l figur 3. Como se observ el porcentje de remoción

8 24 I. Slgdo-Bernl et l. % remoción DQO d G+ G C12S C1S Consorcios bcterinos Fig. 3. Vlores medios (± error estándr) de l remoción de DQO del gu residul sintétic por los consorcios bcterinos conformdos. Letrs diferentes indicn diferencis significtivs (P<0.05) entre muestrs.) más elevdo lo mostró el consorcio de bcteris G, con diferencis significtivs con el resto de ls muestrs. El orden de remoción de los consorcios fue: G > C1S > C12S > G+. Este resultdo demostró que el número de ceps que conform el consorcio no determin l myor efectividd, pues el consorcio G, que fue el que mejor remoción presentó, es el que incluye menor cntidd de ceps en su conformción, con sólo dos representntes. El myor o menor nivel de remoción depende en primer instnci de ls crcterístics de cd especie bcterin y de ls potenciliddes pr relizr el proceso en cuestión; demás de ls intercciones que sen cpces de estblecer ls ceps, que conformen el consorcio, entre sí y su intercción con los fctores bióticos en el medio (Crbllo et l. 2003). Cundo se reliz un nálisis de l remoción de cd consorcio y ls ceps individules por ls que cd consorcio está conformdo (Cudro III), se observ que los consorcios en lguns ocsiones resultn más efectivos que cd cep de mner individul, pero no en todos los csos. No hy un resultdo homogéneo en cunto este specto, lo que sugiere que un mejor resultdo depende de l intercción específic de cd un de ls ceps que conforme el consorcio, l que veces fvorece más un microorgnismo que otros. Existen ceps bcterins que de mner individul, como se observó, pueden efectur l remoción de los contminntes con ltos niveles de eficienci. Hy que destcr que en todos los resultdos siempre se observron diferencis significtivs comprndo el consorcio con ls ceps individules, y se en los csos en que l cep de mner individul removió más mteri orgánic o que el consorcio presentó l myor eliminción. Este es un indicdor de que existe grn vrición (significtiv) cundo se trbj con un c b CUADRO III. COMPARACIÓN DE REMOCIÓN DE CONSORCIOS CON LAS CEPAS INDE- PENDIENTES QUE CONFORMAN CADA CONSORCIO Muestr % remoción Diferencis significtivs* G e TAN c TAN b TAN TAN d G b TAN TAN c C1S b TAN d TAN TAN c TAN e C12S g TAN e TAN b TAN d TAN f TAN c TAN * Letrs diferentes indicn diferencis significtivs (p < 0.05) entre muestrs cep individul y cundo se une l cción de más de un cep. Los resultdos reportdos con respecto ls diferencis entre l remoción de consorcios y ceps simples no precen siempre de l mism mner. Existen estudios que son bstnte coincidentes con el presente trbjo, en los que no se observn diferencis significtivs entre los consorcios y ls ceps individules. Sin embrgo, otros plnten que l unión de los microorgnismos permite que los grupos bcterinos puedn combinr y complementr sus funciones metbólics pr llevr cbo un proceso específico, por lo que obtienen mejor remoción con un consorcio (Cstro et l. 2008). Aunque l degrdción de los contminntes en l nturlez es menudo el resultdo de l ctividd de un consorcio microbino más que de un simple microorgnismo, el potencil degrddor de un consorcio depende de ls potenciliddes que presenten los microorgnismos de mner individul en su intercción con determindos contminntes (Murtov et l. 2003), por est rzón contr con isldos utóctonos con cpcidd pr eliminr mteri orgánic es un ví pr su utilizción

9 BACTERIAS PARA ELIMINAR MATERIA ORGÁNICA DE AGUAS 25 futur. Un método usdo pr l biorremedición es el bioumento de un áre o de un sistem de trtmiento determindo, que consiste en l dición de nutrientes y microorgnismos l sitio contmindo (Adebowle 2004), lterntiv en l que los isldos obtenidos podrín constituir herrmients provechoss. CONCLUSIONES El islmiento de bcteris rizosférics de plnts hidrófits de Typh dominguensis, seleccionds de humedles nturles, permite contr con 58 isldos bcterinos utóctonos con grn verstilidd en su intercción con mteri orgánic contminnte de gus como crbohidrtos, proteíns y lípidos. Entre estos destcn 13 ceps que pudiern ser empleds de mner independiente o en consorcios bcterinos pr l disminución de DQO de gu residules doméstics, medinte su incorporción en sistems de trtmiento de gus; resultdos que tributn l sum de esfuerzos que se reliz ctulmente en l búsqued de tecnologís más limpis pr el trtmiento de gus, sí como l conservción de este recurso. Por supuesto, ests ceps postuln como cndidtos potenciles siempre que se grntice su no ptogenicidd sobre los orgnismos vivos. AGRADECIMIENTOS Est investigcióm fue poyd por Interntionl Foundtion for Science, Estocolmo, Sueci, trvés de l bec W/ otorgd l M. en C. Irin Slgdo Bernl. Se grdece l colborción de l especilist en botánic Rmon Oviedo, del Instituto de Ecologí y Sistemátic (IES), Cub, por su contribución en l metodologí de selección de plnts hidrófits y l personl de los lbortorios 301 l 303, de l Fcultd de Químic, Conjunto En de l UNAM, por ls fciliddes pr l relizción de prte del trbjo experimentl. REFERENCIAS Adebowle A. (2004). Bioremedition of rsenic, chromium, led nd mercury. U.S. Environmentl Protection Agency. Office of solid wste nd emergency response. Technology Innovtion Office. Wshington, EUA. [en líne]. bio_of_metls_pper.pdf 11/10/2011. APHA-AWWA-WPCF (1992). Métodos normlizdos pr el nálisis de gus potbles y residules. 17 ed. Ediciones Díz de Sntos, Mdrid. Espñ pp. Atls R.M y Prks L.C. (1993), Hndbook of microbiologicl medi. CRC Press. Boc Rton, USA. Atterby H., Smith N., Chudhry Q. y Sted D. (2002). Exploiting microbes nd plnts to clen up pesticide contminted environments. Pesticide Outlook. Februry, Bitton G. (2005) Wstewter Microbiology. 3 ed. Wiley. New York. Bolños S.V., Css J.C. y Aguirre N.J. (2008). Análisis comprtivo de l remoción de un sustrto orgánico. Gestión y Ambiente 11, Cmmrot M.C. y Freire D.M. (2006). A review on hydrolytic enzymes in the tretment of wstewter with high oil nd grese content. Bioresour. Technol. 97, Crbllo M.E., Piñón A., Mrtínez A., Mrtínez J., Díz C. y Jiménez R. (2003). Tmizje de ceps bcterins pr l remoción de metles pesdos (cobre y cdmio). Revist Contribución l educción y l protección mbientl Vol. 4. (CD). Cstro F.L., Fernández N.M. y Chávez M. J. (2008). Diminution of the COD in formtion wters using bcteril stocks. Rev. Téc. Ing. Univ. Zuli. 31, Chudhry Q., Blom-Zndstr M., Gupt S. y Joner E.J. (2005). Utilising the synergy between plnts nd rhizosphere microorgnisms to enhnce brekdown of orgnic pollutnts in the environment. Environ. Sci. Pollut. Res. 12, Dkor F.D. y Phillips D.A. (2002). Root exudtes s meditors of minerl cquisition in low-nutrient environments. Plnt Soil. 245, Dueholm T.E., Andresen K.H. y Nielsen P.H. (2001). Trnsformtion of lipids in ctivted sludge. Wter Sci. Technol. 43, El Fntroussi S. y Agthos S.N. (2005). Is biougmenttion fesible strtegy for pollutnt removl nd site remedition?. Curr. Opin. Microbiol. 8, Fbino M., Mrrle D. y Misic C. (2003). Bcteri nd orgnic mtter dynmics during bioremedition tretment of orgnic-rich hrbour sediments. Mr. Pollut. Bull. 46, Gentry T.J., Rensing C. y Pepper I.L. (2004). New pproches for biougmenttion s remedition technology. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 34, Gessesse A., Dueholm T., Petersen S.B., Nielsen P.H. (2003). Lipse nd protese extrction from ctivted sludge. Wter Res. 37, Gupt R., Gupt N. y Rthi P. (2004). Bcteril lipses: n overview of production, purifiction nd biochemicl properties. Appl. Microbiol. Biotechnol. 64,

10 26 I. Slgdo-Bernl et l. Hld L. (2003). Identifiction of indole-3-cetic cid producing freshwter wetlnd rhizosphere bcteri ssocited with Juncus effusus L. Cn. J. Microbiol. 49, Hld L. (2004). Incidence of ntibiotic-resistnt Klebsiell pneumoni nd Enterobcter species in freshwter wetlnds. Lett. Appl. Microbiol. 39, Hllberg K.B. y Johnson D.B. (2005). Microbiology of wetlnd ecosystem constructed to remedite mine dringe from hevy metl mine. Sci. Totl Environ. 338, Jrusutthirk C., Amyb G. y Croué J.P. (2002). Fouling chrcteristics of wstewter effluent orgnic mtter (EfOM) isoltes on NF nd UF membrnes. Deslintion. 145, Lim L., Olivres S., Columbie I., De l Ros D. y Gil R. (2005). Niveles de plomo, zinc, cdmio y cobre en el Río Almendres, Ciudd Hbn, Cub. Rev.Int. Contm.Ambie. 21, Llgs W.A. y Gómez E.G. (2006). Diseño de humedles rtificiles pr el trtmiento de gus residules en l UNMSM. Revist del Instituto de Investigciones FIGMMG. 15, Mdign M.T., Mrtinko J.M. y Prker J. (2003). Brock Biologí de los microorgnismos. 10 ed. Prentice Hll. New Jersey. 1011pp. Metclf nd Eddy, Wstewter Engineering. Tretment, disposl, reuse, third ed. Mc Grw-Hill Interntionl Editions. Moreno M., Nrnjo B. y Koch A. (2010). Evlución de dos métodos pr l reducción de nitrógeno, fósforo y dqo de gus residules, medinte un cultivo xénico de cinobcteris y un consorcio microbino, inmovilizdos y en suspensión. Rev. Cienci. 13, Morgenroth E., Kommedl R. y Hrremoes P. (2002). Processes nd modeling of hydrolysis of prticulte orgnic mtter in erobic wstewter tretment review. Wter Sci. Technol. 45, Murtov A., Hϋbner Th., Tischer S., Turkovsky O., Möder M. y Kuschk P.( 2003). Plnt Rhizosphere Microflor ssocition during phytoremedition of PAH contminted soil. Int. J. Phytoremedit. 5, Plcios C. (2006). Trtmiento de gus residules doméstics en l estción científic Pedro Vicente Mldondo, Antártid- Verno Austrl Revist Tecnológic ESPOL. 19, Pesso A. K., Tuk S. M., Nves R. y De Frnceschi D. (2008). Performnce of the constructed wetlnd system for the tretment of wter from the Corumbtí river. Brz. Arch. Biol. Technol. 51, Prescott H. (2002). Lbortory Exercises in Microbiology. Fifth ed. The McGrw-Hill Compnies, 466 p. Shon H.K. y Vigneswrn S. (2006). Effluent Orgnic Mtter (EfOM) in wstewter: constituents, effects, nd tretment. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 36, Tbcchioni S., Bevivino A., Dlmstri C. y Chirini L. (2002). Burkholderi cepci complex in the rhizosphere: minireview. Ann. Microbiol. 52, UN-Wter (United Ntions World Wter Assessment Progrmme) (2006). United Ntions World Wter Development Report: Wter, Shred Responsibility. World Wter Development Report Editors. Vidl G., Crvlho A., Mendez R. y Lem J. (2000). Influence of the content in fts nd proteins on the nerobic biodegrdbility of diry wstewters. Bioresource Technol. 74, Wgner M. y Loy A. (2002). Bcteril community composition nd function in sewge tretment systems. Curr. Opin. Biotechnol. 13, Wolfe D.A., Krhn M.M., Csills E., Sol S., Thompson T.A., Lunz J. y Scott K.J. (1996). Toxicity of intertidl nd subtidl sediments contmined by the Exxon Vldez spill. Proceedings Symposium Exxon Vldez Oil Spill, pp. Xi Y., Kong Y. y Nielsen P.H. (2007). In situ detection of protein-hydrolysing microorgnisms in ctivted sludge. FEMS Microbiol. Ecol. 60,