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AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE MICROORGANISMOS DEGRADADORES DE PENTAERITRITOL TETRANITRATO (PETN) A PARTIR DE AMBIENTES IMPACTADOS CARLOS ANDRÉS FAJARDO GÓMEZ TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE MICROBIÓLOGO INDUSTRIAL PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA CARRERA DE MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL FACULTAD DE CIENCIAS BOGOTÁ D.C, COLOMBIA 2009

AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

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AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE MICROORGANISMOS DEGRADADORES DE

PENTAERITRITOL TETRANITRATO (PETN) A PARTIR DE AMBIENTES IMPACTADOS

CARLOS ANDRÉS FAJARDO GÓMEZ

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE

MICROBIÓLOGO INDUSTRIAL

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

CARRERA DE MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL

FACULTAD DE CIENCIAS

BOGOTÁ D.C, COLOMBIA

2009

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AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE MICROORGANISMOS DEGRADADORES DE

PENTAERITRITOL TETRANITRATO (PETN) A PARTIR DE AMBIENTES IMPACTADOS.

CARLOS ANDRÉS FAJARDO GÓMEZ

Ingrid Schuler, Ph.D.

Decana Académica

Facultad de Ciencias

Janeth Arias, M.Sc.

Bacterióloga

Directora de Microbiología Industrial

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AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE MICROORGANISMOS DEGRADADORES DE

PENTAERITRITOL TETRANITRATO (PETN) A PARTIR DE AMBIENTES IMPACTADOS.

CARLOS ANDRÉS FAJARDO GÓMEZ

Fabio Roldán, Ph.D.

Director

Ziv Arbeli, Ph.D. Johanna Santamaría, Ph.D.

Par evaluador Par evaluador

Page 4: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 1 -

NOTA DE ADVERTENCIA

Artículo 23 de la resolución No 13 de julio de 1946

“La universidad no se hace responsable por los conceptos emitidos por sus alumnos en

sus trabajos de tesis. Solo se velara porque no se publique nada contrario al dogma y a la

moral católica y porque las tesis no contengan ataques personales contra persona alguna,

antes bien se vea en ellas el anhelo en buscar la verdad y la justicia”.

Page 5: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 2 -

AGRADECIMIENTOS

A mi madre por su paciencia y apoyo en momentos importantes, cuya consigna fue

siempre creer en mis capacidades. A mi padre, que toda su sabiduría y experiencia

estuvo a mi alcance en el mejor de los guías. A mis hermanas que siempre son una

motivación. A Fabio Roldán y todos mis compañeros de la unidad de saneamiento y

biotecnología ambiental que permitieron un muy buen ambiente de aprendizaje y en los

que encontré no solo compañeros de trabajo si no también amigos.

Page 6: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 3 -

1. RESUMEN

El uso de explosivos se ha extendido a diferentes áreas, además de la industria militar,

está presente en la minería y la construcción. Esto implica que la demanda de estos

compuestos se haya incrementado al igual que su distribución en diferentes ecosistemas,

bien sea por su uso en detonaciones o por el proceso de producción de los mismos.

El pentaeritritol tetranitrato (PETN) es un compuesto de origen antropogénico usado como

explosivo para fabricar cordones detonantes y mechas. Es una molécula inestable por lo

tanto no es recalcitrante en comparación con otros explosivos, pero en grandes

concentraciones puede llegar a ser un problema ambiental.

El tratamiento de los residuos generados durante la fabricación y uso del PETN se limita a

la incineración y la disposición en vertederos, que representan un riesgo para el ambiente.

Por otro lado, la biorremediación es una alternativa económica y ambientalmente

amigable que permitirá la degradación de este tipo de moléculas.

En el presente trabajo se hizo un aislamiento de microorganismos a partir de ambientes

impactados por el proceso de producción de explosivos. Se realizo un muestreo en 12

puntos de una industria fabricante de explosivos, se utilizaron 3 condiciones de

crecimiento diferentes en las que se evaluó el uso del PETN como fuente de nitrógeno y/o

carbono. Con base en criterios morfológicos se escogieron 134 cepas, las cuales fueron

cultivadas en medio T2 con 100 ppm PETN. Finalmente se obtuvo 7 grupos de cepas, los

cuales presentaron degradaciones significativamente mayores.

Page 7: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 4 -

2. INTRODUCCION

Desde la invención de la pólvora en el siglo XIII se ha descubierto una variedad bastante

amplia de formulaciones explosivas, y con el paso del tiempo, dichos compuestos se han

convertido convirtieron en herramientas de amplio uso.

La Primera Guerra Mundial trajo consigo un gran avance en la producción de explosivos,

hecho que implicó que se generaran nuevas moléculas que se podrían clasificar dentro

del grupo de xenobioticos, es decir compuestos cuya estructura no se encuentra en la

naturaleza.

El uso de explosivos se ha extendido a diferentes áreas. En la minería se usan en el

proceso de excavación para romper, destruir o debilitar materiales de gran dureza,

normalmente rocas. De igual forma son utilizados en construcciones de diversas obras

civiles, para eliminar obstáculos u obtener materiales para la construcción. Por otra parte

el conflicto armado global representa grandes demandas e implica mayor distribución de

los explosivos en diferentes ecosistemas, bien sea por su uso en detonaciones o por el

proceso de producción de los mismos (1).

El riesgo que el ambiente sea contaminado con explosivos se presenta desde el proceso

de fabricación en donde las aguas residuales y desechos, tienen trazas de estos

compuestos además de otras sustancias que pueden contaminar el ambiente. Otro

problema con el uso de explosivos se presenta cuando no se detonan, lo que forma

lixiviados. Pero no solo implica riesgos ambientales también sociales porque en este

proceso existe además la posibilidad que ocurra un accidente al detonar con su

manipulación

El pentaeritritol tetranitrato (PETN) es un compuesto explosivo usado para fabricar

cordones detonantes y mechas. Se sintetiza a partir de la nitración de pentaeritritol. Al ser

de origen antropogénico se reducen las posibilidades que las comunidades bacterianas

de los ecosistemas, que son afectados con este explosivo, tengan la capacidad de

degradarlo. Sin embargo una exposición prolongada al contaminante puede generar

adaptación en los microorganismos que pueden llegar a utilizarlo en su metabolismo

primario (2)

El objetivo de este trabajo es realizar una búsqueda sistemática de microorganismos con

capacidad degradadora de PETN a partir de muestras de suelo y lodos provenientes de

Page 8: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 5 -

una industria productora de explosivos, esto con el fin de aislar posibles cepas

bacterianas con la capacidad metabólica para realizar la degradación total o parcial del

PETN. El aislamiento se realizo en medios de cultivo sólidos suplementados con PETN, y

se verificó la capacidad degradadora mediante la implementación de la técnica de

cromatografía líquida de alta eficiencia (HPLC).

3. JUSTIFICACION

Hasta hace poco los métodos que se utilizaban para la eliminación de estos compuestos

se limitaban a la incineración y el uso de vertederos, pero estos no dejan de ser un riesgo

ambiental. La incineración produce gases tóxicos y con la implementación de vertederos

la contaminación se puede extender movilizándose a través de aguas subterráneas (3).

Una alternativa para el tratamiento de contaminantes xenobióticos como los explosivos,

es la biodegradación. Se han encontrado microorganismos capaces de degradar

sustancias tan complejas como lo son los hidrocarburos y los pesticidas, para convertirlos

en moléculas menos toxicas o mineralizarlos totalmente.

El pentaeritritol tetranitrato (PETN) es un compuesto explosivo usado para fabricar

cordones detonantes y mechas. Se sintetiza a partir de la nitración de pentaeritritol. Al ser

de origen antropogénico se reducen las posibilidades que las comunidades bacterianas,

de los ecosistemas que son afectados con este explosivo, tengan la capacidad de

degradarlo. Sin embargo una exposición prolongada al contaminante puede generar

adaptación en los microorganismos que pueden llegar a utilizarlo en su metabolismo

primario (2).

Se hace mucha investigación en el proceso de biodegradación de compuestos

explosivos, sin embargo la degradación de PETN no ha sido suficientemente estudiada y

son pocas las publicaciones existentes en este tema. Es por esto que investigaciones

como esta, en la que se contribuye con información sobre la degradación de PETN son

necesarias.

Page 9: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 6 -

4. REFERENTES CONCEPTUALES

4.1 BIODEGRADACIÓN

El proceso de biodegradación generalmente envuelve el rompimiento de moléculas

orgánicas contaminantes, usualmente por acción bacteriana. Proceso en el cual las

moléculas que experimentan la biodegradación, son utilizadas para generar biomasa y

energía. El resultado es la alteración en la estructura original del compuesto, el cual

puede convertirse en una molécula menos compleja que la original, además que

características como la toxicidad y la movilidad pueden verse afectadas

(biotransformación). En el mejor de los casos, la biodegradación de un compuesto da

lugar a la mineralización completa hasta CO2.

La biodegradación de la mayoría de los contaminantes orgánicos ocurre mas rápido bajo

condiciones aerobias, cuando el oxigeno presente es usado como aceptor final de

electrones. Sin embargo en condiciones anaerobias también puede observarse

biodegradación, con la participación de otros aceptores de electrones como lo son el

nitrato (NO3) y el sulfato (SO4-2).

La biodegradabilidad definida como la susceptibilidad de las moléculas a la alteración por

el metabolismo microbiano depende del proceso de adaptación de los microorganismos,

en donde el tiempo de contacto del contaminante con el ambiente juega un papel

importante. Un mayor tiempo de contacto con el contamínate implica mayores

posibilidades de adaptación por parte de las cepas nativas.

La alteración de las moléculas contaminantes puede ocurrir por (i) ataque enzimático intra

o extracelular, en donde la sustancia diana es usada como fuente de carbono, nitrógeno o

energía. (ii) por ataque enzimático en el cual no se detecta beneficio para el

microorganismo pero igual ocurre la degradación, y es definido como cometabolismo. (3).

4.2. EXPLOSIVO

4.2.1 DEFINICIÓN

Un explosivo es un compuesto químico o una mezcla de compuestos que tiene la

capacidad de experimentar una reacción química de alta velocidad, que libera una gran

cantidad de energía, sin la participación de reactantes externos. Esta liberación de

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- 7 -

energía puede ser disipada como ondas explosivas, propulsión de desechos, o por la

emisión de radiación (4).

4.2.2 PENTAERITRITOL TETRANITRATO (PETN)

El pentaeritritol tetranitrato, PETN (2,2-bis[(nitrooximetil]-1,3-propanodiol dinitrato) es un

explosivo secundario tipo nitrato éster (Figura 1). Hace parte de los denominados altos

explosivos ya que solo pueden detonar por la explosión originada por un explosivo

primario o iniciador (5). En términos generales es un compuesto de baja estabilidad (4) y

es utilizado principalmente como explosivo, en la fabricación de detonadores y cables de

detonación.

Figura 1: Pentaeritritol tetranitrato (2,2-bis[(nitrooximetil]-1,3-propanodiol dinitrato) PETN (Tomado de: Spain et al., 2000)

El área de la medicina es el segundo campo de acción para el PETN en donde es usado

como vasodilatador. Este compuesto fue implementado en la terapia de enfermedades

cardiacas hace más de un siglo. En la actualidad el PETN es utilizado en el control de la

angina pectoris o angina de pecho, que es una enfermedad en el corazón, cuyos

síntomas son similares a los de un ataque cardiaco. (6)

El PETN fue sintetizado por primera vez en 1894 por la nitración de la molécula orgánica

pentaeritritol en presencia de acido sulfúrico como catalizador. Sin embargo, su

producción comercial solo pudo ser lograda hasta que la producción de formaldehído y

acetaldehído, requerido en la síntesis, empezó a estar disponible una década antes de la

segunda guerra mundial. Este compuesto resultaba ser muy sensible al impacto hecho

por el cual se empezó a fabricar una composición que contenía 50 % PETN y 50% TNT

que fue llamada pentolita, producto que presentaba mayor estabilidad. Esta formulación

fue usada para la fabricación de granadas y detonadores (4).

Debido a su baja presión de vapor (1.035×10-10 mmHg) y su baja constante de Henry

(1.2×10-11 atm·m3/mole), es poco probable que el PETN se volatilice fácilmente. Es un

compuesto hidrofóbico, posee una solubilidad en el agua de 6mg/L y tiene un bajo logKow

Page 11: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 8 -

de 1.61, características que lo hacen débil a la absorción en materiales orgánicos en

suelos y sedimentos y puede ser transportado a través del agua subterránea,

expandiendo de esta forma la pluma de contaminación (2).

La estructura del PETN (C-O-NO2) es análoga a la de los sulfato esteres (C-O-SO3-) y

fosfato esteres(C-O-PO32) que se encuentran naturalmente en el ambiente. Sin embargo

los nitrato esteres solamente son introducidos en el ambiente por las actividades

humanas.

4.3 BIODEGRADACION DE PETN

Actualmente, se conocen diferentes tratamientos, físicos, químicos y biológicos para tratar

ambientes contaminados con explosivos, entre los que destacan la incineración de suelos,

el compostaje y la biorremediación. Sin embargo, estudios realizados (1) demuestran que

la degradación biológica de compuestos explosivos representa ventajas frente a las otras

soluciones, debido a que es un tratamiento ambientalmente amigable, económico, seguro

para el personal que lo efectúa y efectivo debido a que no traslada el contaminante de un

ambiente a otro, sino que realmente lo trasforma en metabolitos simples e inocuos (7).

Los estudios que se han realizado en degradación de 2,4,6 trinitro tolueno (TNT) (8,9) han

sido mas numerosos en comparación al estudio de la degradación de PETN. Hecho que

hace que aumente la relevancia de una investigación como esta, dentro de la comunidad

científica.

Uno de los mecanismos más importantes en la biodegradación de estos compuestos es la

desnitrificación reductiva por medio de una red de transferencia de dos electrones,

formando un alcohol y un nitrito, como compuestos intermediarios y finalmente dan lugar a

una molécula de tipo ester nitroso. Estas reacciones son catalizadas principalmente por la

familia de enzimas de la old yellow enzyme (OYE), las cuales son flavo enzimas

dependientes de NADPH (Figura 2) (10).

Figura 2: ruta metabólica general de la desnitrificación reductiva de los esteres de nitrato

por flavo enzimas de la familia OYE.

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- 9 -

A esta familia de enzimas también pertenecen la Enterobacter cloacae PB2

NADPH:PETN reductasa (PETNR), Agrobacterium radiobacter glicerol trinitrato (GTN)

reductasa. En las reacciones catalizadas por estas enzimas se observa la reducción de

uno o dos grupos nitrato tanto de PETN como de GTN el cual también es un explosivo

tipo nitrato ester con características fisicoquímicas similares a la del PETN. (10)

En el cultivo puro de Enterobacter cloacae PB2 (11) fue demostrado que esta cepa tenia

la capacidad de crecer en condiciones aeróbicas con PETN como única fuente de

nitrógeno y utilizaba dos átomos de nitrógeno por molécula de PETN produciendo

metabolitos secundarios como pentaeritritol dinitrato, 3-hydroxi-2,2-bis-[(nitrooxi) metil]

propanal y 2,2-bis-[(nitrooxi) metil]-propanodial. En este estudio se encontró que la enzima

responsable de la transformación de PETN era de tipo nitrato reductasa dependiente de

NADPH, y fue aislada del extracto celular. La enzima reducía los grupos nitro de la

molécula de PETN, con la formación de metabolitos secundarios como el pentaeritritol

trinitrato y pentaeritritol dinitrato (Figura 3). (12).

Pentaeritritol tetranitrato

Pentaeritritol trinitrato

Pentaeritritol dinitrato

Figura 3: vía de degradación de PETN por parte de Enterobacter cloacae PB2

Tomado de Binks et al., 1996.

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- 10 -

Otra alternativa para realizar la biorremediación in situ es la fitoremediación y es una

proceso en el cual se usan plantas para limpiar sitios contaminados. Vanek y compañía

estudiaron un modelo de fitoremediación de PETN (13). El análisis de los productos

sugería que el PETN fue degradado hasta pentaeritritol como producto final. Sin embargo

esta tecnología puede tener limitaciones. No todas las plantas se adaptan a los diferentes

ambientes en los cuales se encuentra el contaminante en contraste con la adaptabilidad

que pueden presentar las bacterias nativas de los sitios contaminados.

4.4 CUANTIFICACIÓN DE LA DEGRADACIÓN DE PETN

La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA, por el ingles

environmental protection agency) sugiere el método 8330 B de 2007 para el análisis de

trazas de explosivos (14). Este método se denomina Cromatografía Líquida de Alta

Eficacia (HPLC) y se utiliza para muestras de agua, suelo y sedimentos. En este método

se usa una columna C-18 de fase reversa de 25 cm x 4,6 mm DI (diámetro interno). Las

muestras de suelo y sedimentos son extraídas con acetonitrilo y como solvente de la fase

móvil es utilizado el metanol.

4.5 MEDIO DE CULTIVO

Para implementar ensayos de biodegradación in vitro de moléculas recalcitrantes, es

importante conocer los antecedentes de la molécula para determinar como seria el uso

del compuesto de interés por parte del sistema biológico que realizaría la biodegradación.

Basándose en ese conocimiento es necesario diseñar un medio de cultivo con una

relación adecuada de macronutrientes y micronutrientes que supla todas las necesidades

metabólicas, pero que estimule el proceso de biodegradación. Las investigaciones

realizadas en la biodegradación de PETN, reportan que este compuesto es usado como

fuente de nitrógeno por parte de los microorganismos. (11) En términos generales,

además del explosivo, los microorganismos deben contar con una fuente de carbono, una

solución mínima de sales, fósforo, vitaminas y elementos traza. Por esta razón se realizó

una revisión bibliográfica de diferentes medios para de esta manera diseñar un medio

apropiado para la degradación biológica del PETN. (Anexo 1)

Page 14: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 11 -

5 OBJETIVOS

5.1 GENERAL:

Aislar, evaluar y seleccionar microorganismos degradadores de PETN a partir de

muestras de suelos y lodos contaminados con explosivos.

5.2 ESPECÍFICOS:

1. evaluar diferentes condiciones para el aislamiento de microorganismos

degradadores de PETN

2. Comprobar la capacidad degradadora de los diferentes grupos de

microorganismos aislados.

3. Determinar los sitios con mayor probabilidad de presencia de bacterias

degradadoras.

Page 15: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 12 -

6. MATERIALES Y MÉTODOS

6.1 MUESTREO

Las muestras fueron obtenidas de lodos y suelos provenientes de una industria fabricante

de explosivos. Se determinaron 12 sitios de muestreo (tabla 1) con base en su proximidad

a puntos de manipulación y presencia de materias primas. Los suelos muestreados se

dispusieron en bolsas estériles que fueron almacenadas en refrigeración hasta su

análisis. Se determinó el pH y conductividad de las muestras.

Tabla 1: Puntos de muestreo seleccionados

No Área Muestreada

1 Exterior

2 Canal Exterior

3 Trampa Taller Multiplicador

4 Canal de la Trampa

5 Caneca

6 Tanque de Transporte

7 Ex Caja de Captación

8 Concentración Tensoactivos

9 Campo de Prueba

10 Lodos de Planta Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR)

11 Fitorremediación

12 Caño PTAR

6.2 MEDIOS DE CULTIVO

Para el aislamiento de microorganismos degradadores de PETN se evaluaron tres

condiciones nutritivas para el aislamiento (tabla 2), en las que se utilizaba como base, un

medio mínimo de sales (Anexo 2). Se realizo una revisión bibliográfica para determinar la

composición del medio mínimo de (Anexo 1).

6.3 ENRIQUECIMINETO

Para garantizar una mayor recuperación de microorganismos degradadores, se hizo un

enriquecimiento inicial a las muestras. Se coloco 1 g o 1 mL de suelo o lodo según la

composición de la muestra y 125 µL de PETN, se dejo evaporar el solvente durante dos

horas, para evitar los efectos tóxicos. Posteriormente se agregaron 4 mL o 4 g de muestra

y 45 mL de cada una de las condiciones de cultivo anteriormente nombrada (tabla 2). De

Page 16: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 13 -

esta forma cada muestra fue enriquecida bajo las tres condiciones nutritivas a una

concentración final del explosivo de 50 ppm. Se realizo una incubación durante 10 días a

115 rpm a una temperatura ambiente de de (21º C + 0,9)

Tabla 2: condiciones de crecimiento Utilizados en el aislamiento de microorganismos

degradadores de PETN (0 indica ausencia y 1 indica presencia)

Condición de

crecimiento

Características del medio de cultivo.

Fuente Carbono Fuente Nitrógeno

T1 0 0

T2 1 0

T3 0 1

6.4 AISLAMIENTO EN MEDIO DE CULTIVO SÓLIDO:

Se hicieron diluciones seriadas, hasta 10 -6, de cada condición nutricional, utilizando

solución salina al 0,85%. Según la metodología estandarizada por Latorre (2007) en el

laboratorio de USBA.

Se preparó medio sólido de cada una de las condiciones de cultivo nombradas (tabla 1)

añadiéndole agar bacteriológico nuero 1 marca oxoid, en una relación de 15g/L. El medio

estaba suplementado a una concentración final de PETN de 50ppm.

Se tomaron las diluciones de 10 -2 hasta 10 -5 en cada una de las condiciones de

enriquecimiento para cada muestra y se hizo una siembra en superficie de los medios

sólidos preparados bajo las 3 condiciones de crecimiento y suplementados con PETN a

una concentración final de 50 ppm. Cada dilución se sembró por duplicado.

Las cajas de petri fueron incubadas durante 30 días a temperatura ambiente (21 ± 2 º C).

6.5 SUBCULTIVO Y SELECCIÓN DE LAS CEPAS

Se hizo una selección de cepas basándose en criterios macroscópicos y microscópicos,

evitando seleccionar una cepa más de una vez.

Las cepas seleccionadas fueron aisladas y purificadas en medio sólido bajo la condición

de crecimiento T2 con una concentración final de PETN de 100ppm.

Page 17: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 14 -

6.6 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DEGRADADORA

La cuantificación de la degradación se realizo por grupos de 5 cepas. Los grupos fueron

conformados con cepas provenientes de una misma muestra de suelo o lodo.

6.6.1 CONCENTRACIÓN INICIAL DEL CULTIVO POR GRUPOS

Con el fin de garantizar que todas las cepas se encontraran en la misma concentración

inicial, se prepararon inóculos de cada cepa, antes de la conformación de los grupos, y

fueron incubados durante 5 días a temperatura ambiente, en 10 ml de medio de cultivo,

condición T2. La concentración inicial de cada cepa se ajusto teniendo en cuenta el patrón

número 1 de macfarland (Anexo 3), no todas las cepas tenían la densidad óptica

adecuada (anexo 4) por esto se concentro o se diluyo el inoculo según la absorbancia

leída (540 nm, HACH DR 5000)

Las cepas con la concentración apropiada fueron inoculadas en grupos de 5 en un tubo

de Falcon de 10 ml, luego los grupos se centrifugaron a 6000 rpm durante 20 min (Hermle

Z), se descartó el sobrenadante y la biomasa correspondiente a las 5 cepas de cada

grupo se quedo en el fondo del tubo.

Se agregó a cada tubo falcon un volumen de 10 ml de medio de cultivo líquido, bajo la

condición de crecimiento T2, suplementado con PETN (100 ppm).

6.6.2 LAVADO CELULAR

Se realizó un lavado celular en solución salina estéril al 0,85 %. La biomasa fue

concentrada y se le añadió nuevo medio de cultivo líquido bajo la condición de

crecimiento T2 (100 ppm de PETN) y se incubaron durante 15 días.

6.6.3 EXTRACCION DE PETN Y CUANTIFICACION POR CORMATOGRAFIA LÍQUIDA

DE ALTA EFICIENCIA (HPLC)

Una vez finalizado el proceso de incubación, cada grupo se homogenizó en Vortex por 1

minuto. Luego todo el contenido del falcon fue depositado en un nuevo tubo falcon estéril

de 15 mL y se centrifugó a 6000 rpm durante 20 minutos.

Se tomaron 650 µL del sobrenadante los cuales fueron depositados en un tubo Eppendorf

estéril; a esta solución se le adicionó 650 µl de acetonitrilo grado HPLC y se homogenizó

en Vortex por 1 min.

Page 18: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 15 -

Adicionalmente se realizó un lavado del tubo Falcon donde se encontraba originalmente

el cultivo liquido del grupo, para esto se adicionó 2 mL de acetonitrilo grado HPLC y se

homogenizó en Vortex por 2 min.

Posteriormente se unieron los dos volúmenes, el de la extracción del sobrenadante, con el

de la extracción del tubo falcón, de este volumen final se extrajeron 1,5 mL utilizando una

jeringa desechable de 2 mL, cantidad que fue filtrada y dispuesta en viales para la

cuantificación. Se usaron filtros de nylon marca Restek de 0,22μm.

Se determinó la concentración final de PETN en el medio de cultivo líquido basándose en

el método 8330 B de Cromatografía Líquida de Alta Eficacia (HPLC) descrito por la

Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA, 2007). Se uso una

columna C 18 de fase reversa de 25 cm de longitud, con un diámetro interno de 4,6 mm y

un tamaño de partícula de 5 µm, marca Shimadzu. El cromatógrafo utilizado es marca

Shimadzu, referencia Prominence LC 20 AT. Las condiciones aplicadas fueron: flujo de 1

mL/min con un volumen de inyección de 20 µL, detector UV a una longitud de onda 210

nm. Se usaron como solventes de la fase móvil, etanol acetonitrilo y agua tipo 1 (milliQ)

en una proporción de 56:2:42 de cada solvente respectivamente.

Page 19: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 16 -

7. RESULTADOS

7.1 MUESTREO

Las muestras en su mayoría estaban constituidas de lodos, con tres excepciones: 2

muestras liquidas y una sólida que consistía en residuos de PETN presentes en un tanque

de transporte (Tabla 3)

Los valores de pH de la mayoría de las muestras estuvieron cercanos a la neutralidad

(Tabla 3), las muestras compuestas de lodos tenían un carácter ligeramente ácido. Sin

embargo, las muestras que se obtuvieron de la planta de tratamiento tuvieron valores de

pH alcalinos, probablemente por la presencia sales en estas aguas residuales.

La muestra 2 denominada caneca, tuvo un pH ácido; sin embargo, no fue un factor

limitante del crecimiento como se observó en la fase de aislamiento en medio sólido.

Ya que el pH del medio de cultivo fue ajustado a 7,02±02, las condiciones originales de

crecimiento tuvieron un cambio drástico en las muestras 4 (pH: 2,11) y 12 (pH: 8,95), por

lo tanto es probable que microorganismos adaptados a estas condiciones no crecieran en

el medio de cultivo ajustado, disminuyendo la probabilidad para su aislamiento.

Tabla 3: Caracterización físico-química de las muestras

No nombre pH Conductividad

(mS/metro) Composición

1 Exterior 7,11 0,34 Lodos

2 Canal exterior 7,34 0,22 Lodos

3 Trampa taller multiplicador

6,58 0,17 Lodos

4 Canal de la trampa 7,14 1,15 Lodos

5 Caneca 2,11 1,47 Líquido

6 Tanque de transporte

- - Residuos de PETN Hidratados

7 Ex caja de captación 7,54 0,44 Lodos

8 Concentración tensoactivos

7,20 14,96 Líquida

9 Campo de prueba 7,88 0,63 Suelos

10

Lodos de planta tratamiento de aguas residuales (ptar)

8,73 1,57 Lodos

11 Fitorremediación 7,42 0,47 Lodos

12 Caño ptar 8,95 0,44 Lodos

Page 20: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 17 -

De la muestra 8 proveniente del tanque de concentración de tensoactivos se obtuvo una

conductividad superior de 14,96 mS/m lo cual indica que es una muestra rica en iones que

puedan producir cargas. Esto es debido a que en el proceso de elaboración de PETN

están presentes compuestos como carbonatos, cloruros y sulfatos.

7.2 ENRIQUECIMIENTO

Todos los enriquecimientos realizados bajo las tres condiciones de cultivo presentaron

turbidez después de la incubación de 15 días. Esta turbidez fue asociada a la formación

de biomasa bacteriana, como se comprobó mediante la coloración Gram (Anexo 5). En

términos generales las morfologías encontradas en las 12 muestras fueron bacilos Gram

(-) y Gram (+). Estudios previos reportan cepas Gram negativas como Agrobacterium

radiobacter (15) y Enterobacter cloacae (11). En los dos casos se reporto actividad

enzimática en donde el PETN experimentaba una reducción secuencial de dos de sus

grupos nitrato. En los enriquecimientos del estudio se observo presencia de bacilos Gram

negativos en 7 de las 12 muestras.

7.3 AISLAMIENTO DE BACTERIAS EN MEDIO DE CULTIVO SÓLIDO Y SELECCIÓN

DE CEPAS

La presión selectiva con PETN (50 ppm) no fue suficiente, ya que se observó un

crecimiento abundante en todas las cajas de petri. No se evidenciaron diferencias entre

las condiciones (T1, T2, T3) evaluadas. Sin embargo, en T2 (con fuente de carbono) se

observo mayor variabilidad en las morfologías bacterianas (datos no mostrados).

No se observaron halos de degradación ni pigmentos difusibles en los medios, por lo tanto

se descartaron criterios cualitativos de que evidenciaran la degradación. Sin embargo, en

la investigación llevada a cabo por Gunison y colaboradores (16) se presentó la formación

de halos producto de la degradación de TNT en la superficie del medio sólido y gracias a

este factor pudieron seleccionar los microorganismos durante el estudio. Al no disponer

de un criterio cualitativo de degradación, la elección de las cepas en el presente estudio

se realizó bajo criterios morfológicos de macroscopía y microscopía, tratando en lo posible

de no seleccionar cepas repetidas. De esta forma 176 cepas fueron seleccionadas y

purificadas en medio sólido T2, para continuar con el proceso de cuantificación de la

degradación del PETN (Tabla 4).

Page 21: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 18 -

Tabla 4: Numero de colonias aisladas por sitio de muestreo.

NÚMERO DEL SITIO DE MUESTREO

ÁREA MUESTREADA NÚMERACIÓN DE LAS COLONIAS

1 Exterior 20

2 Canal Exterior 22

3 Trampa Taller Multiplicador 10

4 Canal de la Trampa 20

5 Caneca 20

6 Tanque de Transporte 7

7 Ex Caja de Captación 13

8 Concentración Tensoactivos 19

9 Campo de Prueba 23

10 Lodos PTAR 13

11 Fitorremediación 4

12 Caño PTAR 5

7.4 ENSAYO DE BIODEGRADACIÓN

De las 176 cepas inicialmente aisladas solamente 134 cepas presentaron las condiciones

necesarias (crecimiento a una densidad de No. 1) para el ensayo de biodegradación. Se

establecieron 27 grupos cada uno con 5 bacterias con base en la metodología descrita

(Tabla 5). Es probable que las cepas que no crecieron adecuadamente en el medio

líquido no tuvieran la capacidad enzimática de utilizar el PETN dentro de su metabolismo.

En el ensayo de Binks y colaboradores (11), también se aplico este parámetro de

selección, siendo la cepa Enterobacter cloacae PB2 la única que creció en presencia de

PETN como única fuente de nitrógeno. Las cepas que no tuvieron la densidad óptica

adecuada, fueron almacenadas para análisis posteriores, ya que una baja concentración

de biomasa no quiere decir que no presente degradación.

Page 22: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 19 -

Tabla 5: Cepas utilizadas en la formación de los grupos bacterianos para el ensayo

de biodegradación de PETN.

Grupo Cepas Grupo cepas

1 1,2,3,4,5 15 82,85,86,88,89

2 7,8,9a,9b,10 16 90,91,92,93,94

3 11,13,14,15,16 17 95,96,97,98,103

4 6,19,20,21a,22 18 105,106,108,110,111

5 23,24,25,26,27 19 112,113,115,116

6 29,30,34,35,36 20 119,120,121,123,124

7 37,38,39,40,42 21 126,127,129,130,131

8 43a,43b,44,48,49 22 132,133,135,136,137

9 50,54,55,56,57 23 140,141,142,143,144

10 53,58,59,60,61 24 145,146,147,148,149

11 62,63,64,66,67 25 151,155,156,157,159

12 68,69,71,72,73 26 161,162,163,165,167

13 74,75,76,77,80 27 169,170,171,172,174

14 41,46,52,65

7.5 EXTRACCIÓN DE PETN

El método EPA 8330 B recomienda 2 protocolos de extracción del explosivo desde las

muestras. El salting out, para muestras con concentraciones menores a 1 ppm y el

Aqueous high-level method para concentraciones de 1 a 50 ppm de explosivo. La

concentración inicial de PETN para en los cultivos líquidos fue de 100 ppm, pero a pesar

que esta excedía los límites del método, este se utilizó en la extracción de las muestras.

En los ensayos preliminares de extracción del T2, se obtuvieron bajos porcentajes de

recuperación (p.e., 12%). Al implementar lavados del tubo Falcon con el solvente de

extracción y cuantificar la concentración de PETN, se determinó que parte del PETN

quedaba como remanente en el tubo Falcon ya que probablemente cuenta con una

superficie porosa, lo cual podría inducir a un error sistemático en todas las extracciones.

Por lo tanto el proceso de lavado del tubo Falcon se incluyó en el protocolo de extracción,

como modificación del método EPA 8330 B.

Una vez realizada la determinación de PETN mediante HPLC, los datos obtenidos fueron

analizados para determinar cual de los grupos presentaba la mayor degradación. Se

presentó una distribución normal y por esta razón se utilizó una prueba de Tukey (p<0.05)

Page 23: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 20 -

El control abiótico mostró una baja dispersión de los resultados con una alta precisión. De

igual forma esto indicaría una degradación por factores físicos y químicos del ~12%

durante el ensayo. En un estudio de la estabilidad del PETN llevado a cabo por Jenkins y

colaboradores (17) se evidencio la desaparición total del explosivo en un periodo de 4

días a temperatura ambiente, el ensayo se llevó a cabo en una matriz sólida como lo es el

suelo, sin embargo la concentración inicial fue mucho menor a la que se utilizó en este

estudio siendo tan solo 0, 701 ppm comparada con 100 ppm para este ensayo. Un factor

que puede afectar la determinación de la degradación abiótica, es la solubilidad. En el

ensayo anteriormente referenciado, se reporta una solubilidad de PETN en agua de 4

mg/L, al igual que se ha reportado 6 mg/L de solubilidad en agua (2), hecho que hace que

este compuesto sea más susceptible a reacciones fisicoquímicas como, la fotolisis y

reacciones de oxido reducción. Para observar este proceso de degradación abiótico, sería

necesario investigar concentraciones iniciales más pequeñas, que se puedan cuantificar

con más precisión

Tabla 5: Condiciones del control abiótico

.

7.6 RESULTADOS DEL ENSAYO DE BIODEGRADACIÓN

La prueba Shapiro wilk indico que los datos presentaban una distribución normal (Grafica

1). Se utilizaron las pruebas paramétricas de Anova y Tukey para evaluar cuáles de los

grupos presentaban una degradación significativamente mayor (p<0.05). Estos análisis

permitieron identificar diferencias significativas entre los grupos evaluados.

Se pudieron identificar 14 grupos que presentaban una concentración significativamente

menor (Gráfica 2).

Muestra Área

Concentración ppm

CA R1 10.071.836,00 98,08

CA R2 8.633.726,90 84,32

CA R3 8.292.441,10 81,06

Desviación SD 9,03

Media 87,82

CV 0,10

%CV 10,29

Page 24: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 21 -

PE

NT

mg/L

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

CA

G1

G1

0

G1

1

G1

2

G1

3

G1

4

G1

5

G1

6

G1

7

G1

8

G1

9

G2

G2

0

G2

1

G2

2

G2

3

G2

4

G2

5

G2

6

G2

7

G3

G4

G5

G6

G7

G8

G9

Grupo

All Pairs

Tukey-Kramer

0.05

Gráfica 1. Distribución de las concentraciones de PETN mg/L durante el estudio

Gráfica 2: Prueba de Tukey para los 27 grupos bacterianos.

La Annova aplicada a estos 14 grupos, mostró que existían diferencias significativas con

un valor de F de 0,0053. Por lo tanto se aplico nuevamente la prueba de Tukey para

comparar las medias entre estos grupos y definir los que tuvieran menor concentración

final (Grafica 3).

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45.01 .05.10 .25 .50 .75 .90.95 .99

-2 -1 0 1 2 3

Normal Quantile Plot

Page 25: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 22 -

Gráfica 3: segunda prueba de Tukey a 14 grupos restantes

Nuevamente se escogieron los grupos con la menor media de la concentración final de

PETN. El resultado fue la selección de 7 grupos bacterianos (grafica 4), en los que no se

encontraron diferencias significativas entre sus medias, Los cuales son los que tienen la

menor concentración de explosivo y por consiguiente presentan mayores porcentajes de

degradación teniendo en cuenta que la concentración inicial de todos los cultivos líquidos

por grupos fue de 100 ppm. Estos grupos son los que se escogerán para posteriores

investigaciones.

Gráfica 4: grupos bacterianos finales con la menor concentración final de PETN

PE

NT

mg/L

5

10

15

20

25

G1

G1

3

G1

5

G1

6

G1

7

G2

1

G2

2

G2

4

G2

5

G2

6

G2

7

G4

G5

G9

Grupo

PE

NT

mg/L

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

G15 G21 G24 G26 G27 G5 G9

Grupo

Page 26: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 23 -

Se evidenció reducción en la concentración inicial de PETN (100 ppm), en todos los

grupos de microorganismos lo cual impide determinar cuál de las muestras tiene mayor

probabilidad de aislamiento de cepas degradadoras, sin embargo en la tabla 6 se

observa la relación entre los grupos bacterianos y las muestras de donde provienen las

cepas que hacen parte de los grupos.

Page 27: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 24 -

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se logró evidenciar el crecimiento bacteriano en los medios sólidos bajo las tres diferentes

condiciones suplementados con una concentración final de 100 ppm de PETN, sin

embargo no se pudo diferenciar resistencia de los microorganismos hacia el PETN o

degradación del mismo.

No se pudo establecer el uso del PETN como fuente de carbono o nitrógeno, para

realizar este objetivo son necesarios estudios mas detallados, en donde se definan cuáles

son los metabolitos producidos en la biodegradación, para poder hacer un seguimiento de

las rutas metabólicas implementadas por los microorganismos.

Se logró reducir el número de las cepas aisladas a a 7 grupos que podrian indicar 35

bacterias potencialmente degradadoras, son necesarios estudios individuales, para

determinar en cual de ellas se presenta la degradación de PETN. De igual forma se

determinaron los sitios de muestreo con el mayor potencia para el aislamiento de

microorganismos con la capacidad degradadora de PETN (Anexo 6).

Debido a la baja solubilidad del PETN, es aconsejable utilizar volúmenes más pequeños

para el cultivo líquido, en donde la concentración inicial, sea dispensada individualmente

para cada unidad experimental. Es necesario estandarizar el proceso de extracción del

explosivo de las muestras, para tener mayor confiabilidad en los datos obtenidos.

Page 28: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 25 -

9. REFERENCIAS

1. Lewis T., Newcombe D., Crawford R. 2003. Bioremediation of soils contaminated

with explosives. Journal of Environmental Management. 70: 291-307

2. Zhuang L. 2007. Remediation of Pentaerythritol Tetranitrate (PETN) Contaminated

Water and Soil. Universidad de Waterloo, Ontario, Canada.

3. Hurst Christon., Knudsen Guy., Mlnerney Michael., Stetzenbach Linda., Walter

Michael. 1997. Manual of enviromental microbiology. American society of

microbiology. ASM press. Washington, USA.

4. Akhavan J. 2004. The chemistry of explosives. Segunda edición. The royal society

of chemistry. Manchester Inglaterra.

5. Fordham S. 1990 high explosives and propellants. Second edition pargamon

press. Oxford Inglaterra.

6. Torok J., Kristek F. 2002. Beneficial effect of pentaerythrityl tetranitrate on

functional and morphological changes in the rat thoracic aorta evoked by long-term

nitric oxide synthase inhibition. Vascular Pharmacology 38 177– 182

7. Zoe C., Neil B. 2006. Bacterial pathways for degradation of nitroaromatics. Natural

Product Reports 23: 845-850.

8. Park C., Kim T., Kim S., Kim S-W., Lee J., Kim S-H 2003. Optimization for

Biodegradation of 2,4,6_Trinitrotoluene (TNT) by Pseudomonas putida. Journalof

bioscienceandbioengineering. Vol. 95, No. 6: 567-571

9. Fleischmann T., Walker K., Spain J., Hughes J., Craig M. 2004. Anaerobic

transformation of 2,4,6-TNT by bovine ruminal microbes. Biochemical and

Biophysical Research Communications. 314: 957–963

10. Nivinskas H; Sarlauskas J; Anusevicius Z; Toogood H; Scrutton N; Cenas N.

Reduction of aliphatic nitroesters and N-nitramines by Enterobacter cloacae PB2

pentaerythritol tetranitrate reductase: quantitative structure-activity relationships.

The FEBS journal 2008;275(24):6192-203.

11. Binks R., French C., Nicklin S., Bruce N. 1996. Degradation of pentaerythritol

tetranitrate by Enterobacter cloacae PB2. Appl. Environ. Microbiol. 62:1214–1219.

12. French, C. E., Rosser, S. J., Davies G.J., Nicklin, S., and Bruce, N. C. 1999.

Biodegradation of Explosives by Transgenic Plants Expressing Pentaerythritol

Tetranitrate Reductase. Nature Biotechnology. 491-494

13. Vanek, T., Nepovim A., Podlipna, R., Zeman, S., Vagner, M. Fitoremediation of

selected explosives. Water, air and soil pollution.259-267, 2003.

Page 29: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 26 -

14. EPA- Environmental Protection Agency. 2006. Nitroaromatics, nitramines, and

nitrate esters by high performance liquid chromatography (HPLC). Método 8330 B.

Port Royal Road Springfield, Virginia 22161, EEUU

15. White, G.F. and J.R. Snape. 1993. Microbial cleavage of nitrate esters: defusing

the environment. J. Gen. Microbiol. 139:1947–1957.

16. Gunnison, D., Pennington J., Price C., Myrick G., Screening Test and Isolation

Procedurefor TNT-Degrading Microorganisms. U.S army corp of engineers. Military

research.1993.

17. Jenkins T, Bartolini C, Ranney T. Stability of CL-20, TNAZ, HMX, RDX, NG, and

PETN in Moist, Unsaturated Soil. U.S army corp of engineers. Military

research.2003.

Page 30: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 27 -

10. ANEXOS

ANEXO 1: REVISIÓN BIBLIOGRAFICA DE MEDIOS DE CULTIVO.

componentes medio 1 medio 2 medio 3

fuente de carbono 22mM Glucosa 30mM de Piruvato 20mM Glicerol / 20mM Glucosa

fuente de nitrógeno Solución Ésteres de Nitrato

0.2mM TNT, 606µM TNT

fuente de fósforo y buffer

19.5 mM KH2PO4, 30.5 mM Na2HPO4

KH2PO4, 0.16 g/L; K2HPO4 x 3 H20, 0.42 g/L; Na2HPO4 x 2 H20, 2.2 g/L; NaH2PO4 x H20, 1.1 g/L.

7g/L Na2HPO4·12H2O, 3 g/L de KH2PO4 1 g de NaCl

fuente de azufre

Presente en la solución de elementos traza: 20mM FeSO4, 5mM ZnSO4, 5mM MnSO4, 1mM CuSO4, 1mM CoSO4

20mM Sulfato; 50mL Na2S; 0.1 g/L MgSO4.7H2O.

-

elementos traza

4 mL de una solución compuesta por: 0.5M HCl, 25mM MgO, 20mM CaCO3, 20mM FeSO4, 5mM ZnSO4, 5mM MnSO4, 1mM CuSO4, 1mM CoSO4, and 1mM H3BO4

20mL Elementos traza (no especificados), 1mL de solución de vitaminas (no especificadas)

-

autor, año FRENCH C., NICKLIN S.,. BRUCE N. 1998

Preuss A., Fimpel J., Diekert G. 1993

Stenuit B., Eyers L., Rozenberg R., Habib-Jiwan J., Agathos S. 2006

Page 31: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 28 -

Continua Anexo 1:

Componentes medio 4 medio 5 medio 6

Fuente de carbono -

200mg/L extracto de Levadura, 0,02M Acetato, 0,02M Succinato

20mg/L TNT

Fuente de nitrógeno 8, 15, 25, 35 and 45mg/L DNT

100mg/L TNT 0,25g/L (NH4)2SO4

Fuente de fósforo y buffer

0,2g/L KH2PO4

K2HPO4 0.7 g/L; KH2PO4, 0.3 g/L; (NH4)2SO4, 0.5 g/L; NaCl, 0.5 g/L; CaCl2· 2H20, 0.1 g/L; FeSO4 ·7H20, 0.003 g/L;

7g/L K2HPO4; 3g/L KH2PO4; 0,1 g/L NaCI;

Fuente de azufre

Presentes en solución de elementos traza: 5.0 g/L FeSO4 ×7H2O; 5.0 g/L ZnSO4.7H2O; 5.0 g/L MnSO4 ×H2O; 5.0 g/L CuSO4

MgSO4 · 7H20, 0.05 g/L; FeSO4 ·7H20, 0.003 g/L

0,1g/L MgSO; 0,25g/L (NH4)2SO4

Elementos traza

5.0 g/L FeSO4.7H2O; 5.0 g/L ZnSO4 ×7H2O; 5.0 g/L MnSO4 ×H2O; 5.0 g/L CuSO4 ×5H2O; 0.1 g/L CoCl2 ×6H2O; 0.1 g/L Na2B4O7 ×10H2O y 0.1 g/L Na2MoO4 ×2 H2O

0.1 g/L H3BO3 y 0.05 g/L de: CaSO4·5H20, ZnSO4·7H20 y Na2MoO2·6H20.

-

Autor, año

Pacaa J., Haleckya M., Bartaa J., Bajpai R. 2008

Spanggord R., Spain J., Nishino S., Mortelmans K. 1991

Park C., Kim T., Kim S., Lee J., Kim S-W. 2002

Page 32: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 29 -

ANEXO 2: COMPOSICIÓN DEL MEDIO MÍNIMO DE SALES.

SOLUCIÓN COMPOSICIÓN CANTIDAD

Tampón

Llevada a 250 mL con agua destilada.

K2HPO4 17, 5 g

KH2PO4 7,5 g

Sales

Llevada a 250 mL con agua destilada.

HCl 3 mL

NaCl 12,5 g

MgSO4 * 7 H2O 5 g

CaCl2 1 g

Hierro

Llevada a 100 mL con agua destilada.

HCl 3 mL

FeSO4 * 7 H2O 0,3 g

Elementos trazas

Llevada a 1000 mL con agua destilada.

HCl (18 – 19%) 20 mL

MnSO4*H2O 0,2 g

H3BO4 0,1 g

CaSO4*5 H2O 0,05 g

CoSO4 * 5H2O 0,01 g

Na2MoO4 * 2H2O 0,01 g

NiSO4 * 6 H2O 0,01 g

Vitaminas

Esterilizada por filtración. Llevada a 500 mL con agua

destilada.

Piridoxina clorhidrato 0,05 g

p- ácido aminobenzoico 0,025 g

Ácido nicotínico 0,025 g

Pantotenato de calcio 0,025 g

Riboflavina 0,025 g

Vitamina B 12 0,025 g

Tiamina clorhidrato 0,025 g

Biotina 0,01 g

Àcido fólico 0,01 g

Page 33: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 30 -

Por cada 1000 mL de medio de cultivo se utilizó antes de esterilizar:

Solución Cantidad

Buffer 10 mL

Sales 10 mL

Fuente de carbono ó nitrógeno

10 mL

Agar (medio sólido) 15g/L

Se ajustó el pH a un pH 7,2 ±0,2 antes de esterilizar por autoclave. Después de esterilizar se adicionó:

Solución Cantidad

Hierro 1 mL

Trazas 1 mL

Vitaminas previamente esterilizada mediante filtración

1 mL

PETN (100 ppm) 5 mL

ANEXO 3: PREPARACIÓN DE LAS SOLUCIONES DEL PATRÓN DE MAC FARLAND

Solución de Cloruro de Bario (BaCl2) (0,048 M)

Molaridad = moles / Litro

0,048 M= moles BaCl2 Moles= 0,048 moles x 0,1L 0,1 L

Moles= 4,8 x 10-3 moles x 244,28 g = 1,17 gramos de BaCl2 para preparar 1 mol BaCl2 100 mL de solución de BaCl2.

Solución de Ácido Sulfúrico (H2SO4) (0,36 N)

N= eq gramos 0,36 N = eq gramos

L 0,1 L

Page 34: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 31 -

Eq gramo= 0,36 N x 0,1 L

Eq gramo= 0,036 eq g x 98.08 g H2SO4 / 2 = 1,765 gramos H2SO4

1 eq g H2SO4

1,765 g H2SO4 x 100 = 1,801 gramos.

98 pureza

Volumen= 1 mL de H2SO4 para preparar 100 mL de solución con agua destilada

CURVA DE CALIBRACIÓN DEL PATRÓN DE MAC FARLAND

Células/ mL

0.0 2.0e+8 4.0e+8 6.0e+8 8.0e+8 1.0e+9 1.2e+9 1.4e+9 1.6e+9

Ab

sro

ba

ncia

(n

m)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

y=3.7333333333e-10x + 0.0206

R2=0.9961627405

Page 35: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 32 -

.ANEXO 4: ABSORBANCIA DE LAS CEPAS AISLADAS

cepa absorbancia cepa absorbancia

1 0,124 21 0,324

2 202 22 0,214

3 0,077 23 0,126

4 0,07 24 0,065

5 0,161 25 0,047

6 0,275 26 0,156

7 0,176 27 0,055

8 0,11 28 0,029

9 0,09 29 0,092

10 0,119 30 0,098

11 0,063 31 NC

12 0,022 32 0,033

13 0,122 33 0,017

14 0,09 34 0,136

15 0,115 35 0,057

16 0,078 36 0,93

17 0,021 37 0,153

18 0,028 38 0,112

19 0,096 39 0,111

20 0,093 40 0,6

85 0,231 101 0,035

86 0,139 102 NC

87 0,037 103 0,042

88 0,141 104 0,013

89 0,032 105 0,0134

90 0,049 106 0,113

91 0,02 107 0,01

92 0,048 108 0,04

93 0,037 109 0,018

94 0,07 110 0,028

95 0,027 111 0,029

96 0,042 112 0,049

97 0,97 113 0,035

98 0,089 114 NC

99 NC 115 0,033

100 0,032 116 0,033

Page 36: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 33 -

ANEXO 5: COLORACION GRAM DE ENRIQUECIMIENTOS.

Mtra.

Tto Bacilos Gram Positivos

Bacilos Gram Negativos

Cocos Gram Positivos

1 T1 x - x

T2 x x x

T3 x - -

2 T1 x - x

T2 x - x

T3 x x -

3 T1 x x x

T2 x - x

T3 x - x

4 T1 x - x

T2 x - x

T3 x - x

5 T1 x x -

T2 x - -

T3 - - x

6 T1 x - x

T2 x - x

T3 x - x

7 T1 x - x

x x x

x - -

8 x - -

x - -

x - -

9 x x -

x - -

x - -

10 T1 - - -

T2 x - -

T3 - - -

11 T1 x x -

T2 x x -

T3 T2 x -

12 T1 T3 - -

T2 T1 x x

T3 T2 - -

T3

T1

T2

T3

Page 37: AISLAMIENTO, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE …

- 34 -

ANEXO 6: MUESTRAS A LAS QUE PERTENECE CADA GRUPO

Grupo muestra cepas

5 # 2 Canal Exterior 7,8,9a,9b,10

9 # 4Canal de la Trampa 6,19,20,21a,22

15 # 5 caneca 23,24,25,26,27

21 #8 cancentracion de tensoactivos 126,127,129,130,131

24 # campo de prueba 145,146,147,148,149

26 # fitorremediacion 161,162,163,165,167

27 # caño PTAR 169,170,171,172,174