1. TEMA

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS
ESCULA DE QUIMICA DE ALIMENTOS
MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL
“AISLAMIENTO, SELECCIÓN, PRODUCCION DE BIOMASA Y
PRESERVACIÓN DE CEPAS QUERATINOLITICAS DE BACILLUS SPP.
PARA LA DEGRADACIÓN DE PLUMAS DE POLLO”
INTEGRANTES:
- BUSTIILLOS MA. BELÉN
- ESPINOSA CAROLINA
- FEIJOÓ TATIANA
- PORRAS DIEGO
NOVENO SEMESTRE ALIMENTOS
2009 - 2010
INDICE
1. TEMA .............................................................................................................................................. 3
AISLAMIENTO, SELECCIÓN, PRODUCCION DE BIOMASA Y PRESERVACIÓN DE
CEPAS QUERATINOLITICAS DE BACILLUS SPP. PARA LA DEGRADACION DE
PLUMAS DE POLLO ..................................................................................................................... 3
2. PROBLEMA .................................................................................................................................... 3
3. ANTECEDENTES........................................................................................................................... 3
4. JUSTIFICACION ............................................................................................................................ 3
5. OBJETIVOS .................................................................................................................................... 3
6. HIPOTESIS ...................................................................................................................................... 3
7. MARCO TEORICO ......................................................................................................................... 4
7.1 Plumas de Pollo.......................................................................................................................... 4
7.1.1 Características ..................................................................................................................... 4
7.1.2 Usos..................................................................................................................................... 4
7.2 Microorganismos ....................................................................................................................... 4
7.2.1 Características: .................................................................................................................... 4
7.2.2 Metabolismo de las bacterias queratinolíticas .................................................................... 4
8. MARCO METODOLOGICO .......................................................................................................... 4
8. 2.1 Selección del Medio de Cultivo ......................................................................................... 5
8.2.2 Aislamiento y Enriquecimiento de Cepas Degradadoras de Plumas .................................. 5
8.2.3 Selección de Cepas Queratinoliticas de Bacillus spp.......................................................... 5
8.2.4 Producción de Biomasa ....................................................................................................... 5
9. FACTIBILIDAD .............................................................................................................................. 5
10. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ........................................................................................... 6
1. TEMA
“AISLAMIENTO, SELECCIÓN, PRODUCCION DE BIOMASA Y PRESERVACIÓN DE
CEPAS QUERATINOLITICAS DE BACILLUS SPP. PARA LA DEGRADACION DE
PLUMAS DE POLLO”
2. PROBLEMA
En la mayoría de las plantas avícolas los subproductos del procesamiento no son debidamente
aprovechados, constituyendo un alto porcentaje de desechos, lo que produce daños al medio
ambiente por el aumento de la carga microbiana presente en los suelos, siendo una fuente potencial
de enfermedades.
3. ANTECEDENTES
Generalmente las plumas son destinadas a la elaboración de harinas que son utilizadas como suplemento
alimenticio para aves y otras especies. Este producto es obtenido por una combinación de los tratamientos
térmicos (cocción a altas presiones) con los químicos (ácidos o alcalinos), procesos que no fragmentan los
enlaces disulfuro en la queratina convirtiéndola en una proteína resiste, que dificulta la degradación
enzimática por parte de las aves y disminuye el valor proteico a un 45%.
4. JUSTIFICACION
Aproximadamente, el total de plumas procesadas en el mundo es de 50,000 Ton/año. Actualmente, muchas
de estas plumas han sido abandonadas como inservibles. Sin embargo, estas pueden ser recuperadas y
procesadas por medio de un tratamiento cuidadoso. La producción nacional de aves es de 19,595.058, de los
cuales se obtiene un rendimiento en el procesamiento de pollo de aproximadamente 75 %, lo que indica que
el 25% restante corresponde a desperdicios del procesamiento, en donde las plumas constituyen la mayor
parte.
Una de las alternativas propuestas para el aprovechamiento de la plumas de pollo, es mediante tratamientos
fermentativos con microorganismos queratinolíticos (Bacillus spp.) capaces de degradarlas, mejorando así su
digestibilidad y calidad nutricional en un 67% debido a su enriquecimiento con proteína microbiana.
5. OBJETIVOS
5.1 OBJETIVO GENERAL
 Aislar, seleccionar, producir biomasa y preservar cepas queratinoliticas de Bacillus spp. para la
degradación de plumas de aves de corral.
5.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
 Obtener muestras de plumas blancas de pollo y muestras de suelo de los galpones avícolas.
 Seleccionar el medio de cultivo más adecuado para el crecimiento óptimo de los microorganismos
degradadores de queratina a partir de plumas de pollo.
 Aislar las cepa queratinolitica de Bacillus spp. utilizando el medio de cultivo adecuado.
 Seleccionar la cepa con mayor capacidad de degradación queratinolitica.
 Realizar pruebas bioquímicas para conformación de Bacillus spp.
 Realizar la medición del crecimiento celular o biomasa, y determinar los parámetros cinéticos.
 Realizar las gráficas de ln de biomasa (ln X), biomasa (X), velocidad específica (µ) y velocidad
instantánea (rx), para la cepa seleccionada (bacillus spp) en el medio seleccionado.
 Preservar las cepas puras mediante la técnica de crioconservación.
6. HIPOTESIS
6.1 HIPOTESIS NULA
A pesar de que las plumas de pollo son fuente de carbono, energía y nitrógeno propias de la flora
queratinolitica, no se espera aislar, seleccionar, producir biomasa y preservar cepas de Bacillus spp.
6.2 HIPOTESIS ALTERNATIVA
Al ser las plumas de pollo una fuente de carbono, energía y nitrógeno propias de la flora queratinolitica,
se espera aislar, seleccionar, producir biomasa y preservar cepas de Bacillus spp con buenos
rendimientos.
7. MARCO TEORICO
7.1 Plumas de Pollo
7.1.1 Características
Las plumas son estructuras queratinosas de la piel de la aves. Son fundamentales en el vuelo aviar, pues forman la
superficie sustentadora del ala. El conjunto de todas las plumas de un ave recibe el nombre de plumaje, y forma
una capa densa, aislante, que protege al animal frente al agua y el frío.
COMPONENTES
Materia Seca
Proteína Cruda
Grasa
Fibra Cruda
Cenizas
Calcio
Fósforo
%
88.5
54,5
26
1,0
4,5
1,0
0,7
7.1.2 Usos
Las plumas pueden ser procesadas y utilizadas en decoración, acolchado y adornado, haciendo uso de sus
características de retención de calor y peso ligero. Pueden se tratadas en las manufactureras de chaquetas, bolsas
de dormir, colchas, almohadas, colchones, etc. Además se las emplea como harina de plumas (HP) que sustituye a
la harina de pescado en alimentos acuícolas.
7.2 Microorganismos
7.2.1 Características:
Nivel de Bioseguridad
Taxonomía
Tipo de Cepa
Tipo de Enzima
Condiciones Aeróbicas
Forma
Pared Celular
Movilidad
Esporulación
Condiciones de Vida
Categoría Nutricional
Fuente C, N y Energía
1
Bacterias / Firmicutes / Bacilos / Bacillales / Bacillaceae / Bacillus spp.
Degradador de Queratina
Queratinasa
Aerobio Estricto o Anaerobio Facultativo
Bastón
Tinción Gram (+)
Positiva - Flagelación perítrica
Positiva
Temperatura: 4 – 55ºC
Óptima: 26ºC
pH óptimo: 4,3 – 9,3
Óptimo: 7-7,5
Quimioautótrofo
Queratina
7.2.2 Metabolismo de las Bacterias Queratinolíticas:
El proceso de Degradación de la Queratina se basa en el proceso de Sulfitólisis el cual provoca la ruptura del
enlace disulfuro presente en la cisteína, dando lugar al ácido cisteinsulfónico y a otro de cisteina. A pH ácido
puede tener lugar la reformación de un nuevo enlace disulfuro.

7.2.3 Pares Oxido – Reducción
Donador: NAD / NADH  E0  0.32 2 e

Aceptor: NO3 / NO2  E0  0.42 2 e
8. MARCO METODOLOGICO
8.1 METODOS GENERALES DE ANALISIS
8.1.1 Muestreo
El muestreo es no probabilístico intencionado; es decir que las plumas y suelo serán recogidos de distintas
avícolas. Los criterios para obtener la muestra son:
 Las plumas seleccionadas deberán tener características similares (blancas, tamaño).
 Lugares: Las muestras se tomaran de tres avícolas ubicadas en la Región Sierra.
 El suelo deberá ser tomado de los mismos galpones de donde se tomaron las plumas.
8.2 METODOS ESPECIFICOS DE ANALISIS
8. 2.1 Selección del Medio de Cultivo
El medio que se utilizara será el Medio Basal (MBS) Salino descrito por Williams y Shih, el cual contiene por
litro de agua: 0,5 g NH4CI, 0,5 g NaCI, 0,3 g K2HP04, 0,4 g KH2P04, 0,1 g MgCI2.6H20, y 0,1 g de extracto de
levadura. A esta solución salina se ajustó el pH a 7,5 con KOH al 10%.
8.2.2 Aislamiento y Enriquecimiento de Cepas Degradadoras de Plumas
Se toman muestras de suelo de diferentes áreas de los galpones de cría de pollos de engorde y se inoculan en tubos
de ensayo que contienen caldo nutritivo como medio de transporte. Después de 24 horas de incubación, se
someten a un proceso de pasteurización a 80°C/15min a fin de seleccionar los microorganismos esporulados.
Alícuotas de estos medios se utilizan para inocular tubos contentivos de una pluma entera y el Medio Basal
(MBS) Salino. Estos tubos se incuban a 45°C por 72 h.
Para el enriquecimiento de los microorganismos queratinolíticos y los ensayos cinéticos, se utiliza el MBS
descrito y la presentación de las plumas varía dependiendo del tipo de ensayo a ser realizado (enteras o troceadas
con tijeras). Se utilizarán plumas enteras para visualizar el proceso de degradación. Para ello, se introducen las
plumas en tubos que contienen 5 mL del medio ya descrito.
8.2.3 Selección de Cepas Queratinoliticas de Bacillus spp
Se realizan aislamientos en Agar Nutritivo y se seleccionan colonias morfológicamente diferentes. Cada una de
ellas se inoculará en tubos que contienen MBS fresco con plumas enteras e incubadas a 40°C para evaluar su
capacidad queratinolítica. Observaciones periódicas del estado de las plumas permitirán conocer el grado de
desintegración alcanzado y seleccionar la cepa que produce la mayor degradación en el tiempo más corto. Al
mismo tiempo, en estos ensayos se realizará un control, consistente en un tubo con MBS y pluma entera que no
será inoculado.
8.2.4 Producción de Biomasa
8.2.4.1 Propagación y Cultivo de la cepa de Bacillus spp.
Inocular un medio precultivo en fiolas Erlenmeyer con 30ml de medio de plumas troceadas (5 g/L) e incubar a
40°C/48h en el shaker orbital, con una velocidad de agitación de 75 rpm.
Para los ensayos cinéticos, los cultivos se realizaran durante 48h con una concentración de plumas de 20g/L y una
agitación de 75 rpm, que serán las condiciones óptimas para lograr una mejor homogeneidad y baja viscosidad del
medio.
8.2.4.2 Determinación de la Medida de Biomasa Microbiana.
El contenido de un cultivo en Erlenmeyer con medio de plumas troceadas, se filtra a través de un micropore y, con
la suspensión celular obtenida, se prepararan diluciones seriadas de 30 mL en tubos con agua destilada. Una
fracción de 25 mL de cada una de estas diluciones se coloca en tubos (prepresados) y se centrifuga a 6000 rpm/20
min. El sobrenadante obtenido se descarta y el sedimento celular se resuspende con 25 mL de agua destilada
(repetir dos veces).
Finalmente, los tubos con el sedimento se colocan a 100°C/12h y, transcurrido este tiempo, se dejan a temperatura
ambiente por 1h antes de ser pesados nuevamente. Con los 5 mL restantes del filtrado, se determina la absorbancia
a 600 nm. Estos valores se correlacionan con la diferencia de peso obtenido en cada caso para construir la curva
de calibración.
Para la determinación de la biomasa en los caldos de fermentación, se sigue el procedimiento antes descrito y se
realiza diluciones de los filtrados de las muestras, para luego ser leídas a 600 nm contra un blanco de agua
destilada.
8.2.5 Preservación de los Microorganismos
La conservación de las cepas aisladas se realizó a 40°C en estrías (cuñas) de medio sólido compuesto por las sales
del MBS suplementado con 20 g/L de agar y 20 g/L de harina de plumas, previamente inoculadas e incubadas a
40°C).
9. FACTIBILIDAD
Para la determinación del Bacillus spp. se empleará el Medio Basal (MBS) Salino cuya elaboración es posible
debido a que el laboratorio cuenta con todos sus componentes. Además para la medición de biomasa se emplearán
las técnicas de peso seco y absorbancia para comprobación y exactitud, ya que por utilizar la pluma entera en los
medios fermentativos, se afectan las estimaciones de la biomasa bacteriana.
10. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
http://www.sica.gov.ec/cadenas/maiz/docs/produc_avicolamod.html
http://www.atcc.org/ATCCAdvancedCatalogSearch/ProductDetails/tabid/452/Default.aspx
http://es.wikipedia.org/wiki/Bacillus
http://www.saber.ula.ve/bitstream/123456789/27333/2/articulo7.pdf
http://www.bioone.org/doi/abs/10.1642/0004-8038(2004)121%5B0656:BDOBAW%5D2.0.CO%3B2
http://es.wikipedia.org/wiki/Pluma
http://turnkey.taiwantrade.com.tw/showpage.asp?subid=137&fdname=MISCELLANEOUS&pagename
=Planta+procesadora+de+plumas+de+aves+de+corral
8. http://www.zoetecnocampo.com/foro/Forum35/HTML/000018.html
9. http://docs.google.com/gview?a=v&q=cache:lY6o3A2EPGcJ:www.saber.ula.ve/bitstream/123456789/2
7623/2/articulo10.pdf+produccion+hidrolizado+fermentacion+plumas&hl=es&gl=es&sig=AFQjCNHE4
6ESqEy-hhGsS5T4sYkHjI2FPw
10. http://www2.uah.es/mapa/seminarios/activos/Seminarios%20biologia/aa10.pdf