Digestión anaeróbica de residuos orgánicos variando la temperatura afecta la producción de ácido y el microbioma

Abstract

Introducción. Proveer valor agregado a los residuos de alimentos es crucial en la bioeconomía y la digestión anaeróbica tiene potencial comercial para producir ácidos grasos volátiles de cadena corta. Objetivo. Este estudio tuvo como objetivo analizar el efecto de modificar la temperatura de la digestión anaeróbica sobre el microbioma y la concentración de ácido acético y propiónico en el medio de cultivo. Materiales y métodos. En nuestro trabajo, después de que las comunidades microbianas se adaptaron a condiciones anaeróbicas en un inóculo, investigamos el efecto de cambiar la temperatura del medio anaeróbico de 35 ºC a 55 ºC sobre los microbiomas y la producción de ácidos acético y propiónico. Se realizó un experimento a temperatura ambiente como referencia. Resultados. Bacteroidota, Firmicutes y Proteobacteria fueron los filos con mayor abundancia relativa en la digestión anaeróbica. Dentro de estos filos se identificaron muchos géneros de bacterias acidogénicas. Se encontró una disminución significativa de Bacteroidota y un aumento de la abundancia de Actinobacteriota a 35 ºC y en el experimento de referencia. Sin embargo, la composición de las comunidades bacterianas identificadas a 55 ºC durante la última etapa del cultivo fue similar a la del comienzo del cultivo a 35 ºC. Además, no se encontraron diferencias significativas entre toda la comunidad bacteriana, incluidos los organismos identificados y no identificados. Se observó un notable aumento en la concentración de hierro entre 35 y 55 ºC, aunque la concentración del metal también aumentó en el experimento realizado a temperatura ambiente. Conclusión: Se obtuvieron altas concentraciones de ácido acético y propiónico en el medio de cultivo a 55 ºC y fueron superiores a las observadas a temperatura ambiente. Estos ácidos podrían usarse para aplicaciones biotecnológicas.Introduction. Valorizing food waste is crucial in the bioeconomy, and anaerobic digestion has commercial potential for producing short-chain volatile fatty acids. Objective. This study aimed to analyze the effect of modifying the temperature of anaerobic digestion on the microbiome and the concentration of acetic and propionic acids in the medium. Materials and methods. In our work, after microbial communities were adapted to anaerobic conditions in a seed culture, we researched the effect of shifting the anaerobic medium temperature from 35 oC to 55 oC on microbiomes and the production of acetic and propionic acids. An experiment at ambient temperature was performed as the reference. Results. Bacteroidota, Firmicutes, and Proteobacteria were the phyla with the highest relative abundances in the anaerobic digestion. Many acidogenic bacterial genera were identified within these phyla. A significant decrease in Bacteroidota and an increase in Actinobacteriota abundances were found at 35 C and in the reference experiment. However, the composition of the identified bacterial communities at 55 C during the last stage of the cultivation was similar to that at the beginning of the cultivation at 35 C. Furthermore, no significant differences were found among the whole bacterial community, including identified and non-identified organisms. A notable increase in the concentration of iron was observed between 35 and 55 oC, although the metal concentration also increased in the experiment performed at ambient temperature. Conclusion. High acetic and propionic acid concentrations can be obtained in the culture medium at 55 oC and were higher than those observed at ambient temperature. These acids could be used for biotechnological applications.