.Maestría en Ciencias en Bioprocesos.

Caracterización metagenómica de Chlorella vulgaris y Scenedesmus acutus para el estudio de rutas metabólicas interrelacionadas con bacterias

2026-08-31T15:12:06Z

Caracterización metagenómica de Chlorella vulgaris y Scenedesmus acutus para el estudio de rutas metabólicas interrelacionadas con bacterias Martínez Constantino, Abner Las interacciones entre microalgas y bacterias constituyen un componente fundamental de los ecosistemas acuáticos, ya que favorecen el intercambio de nutrientes, vitaminas y metabolitos que influyen en el crecimiento y la estabilidad de ambas comunidades. No obstante, los mecanismos metabólicos que sustentan estas asociaciones aún son poco comprendidos. En este trabajo se desarrolló una estrategia bioinformática integrativa para caracterizar el potencial funcional de bacterias asociadas a Chlorella vulgaris y Scenedesmus acutus mediante el análisis conjunto de datos metagenómicos y metatranscriptómicos. A partir del ensamblaje metagenómico se reconstruyeron genomas bacterianos ensamblados por metagenoma (MAGs) de alta calidad, los cuales fueron evaluados y anotados funcionalmente utilizando bases de datos especializadas. Posteriormente, se integró la información de expresión génica para construir matrices funcionales enfocadas en rutas metabólicas relacionadas con la comunicación e intercambio de metabolitos, incluyendo biosíntesis de biotina, riboflavina, sideróforos y mecanismos de percepción de quórum. Asimismo, se desarrollaron redes metabólicas que permitieron visualizar la distribución de funciones entre los MAGs e inferir posibles interacciones ecológicas. Como complemento, se implementó un modelo de aprendizaje automático basado en Random Forest para identificar las funciones metabólicas con mayor contribución a la importancia funcional de los MAGs dentro de la red, permitiendo priorizar procesos metabólicos potencialmente relevantes en la interacción microalga-bacteria. En conjunto, los resultados proporcionan un marco reproducible para explorar asociaciones microbianas mediante datos ómicos y aportan evidencia sobre los mecanismos metabólicos que podrían favorecer relaciones mutualistas con potencial aplicación en biotecnología y optimización de cultivos microalgales.; Microalgae-bacteria interactions are fundamental components of aquatic ecosystems, promoting the exchange of nutrients, vitamins, and metabolites that influence the growth and stability of both partners. However, the metabolic mechanisms underlying these associations remain poorly understood. This study presents an integrative bioinformatics framework to characterize the functional potential of bacterial communities associated with Chlorella vulgaris and Scenedesmus acutus through the combined analysis of metagenomic and metatranscriptomic data. Metagenomic assembly enabled the reconstruction of thirteen high-quality metagenome-assembled genomes (MAGs), which were subsequently assessed and functionally annotated using specialized databases. Gene expression data were integrated to generate functional matrices focused on metabolic pathways involved in microbial communication and metabolite exchange, including biotin biosynthesis, riboflavin production, siderophore metabolism, and quorum sensing. In addition, metabolic networks were constructed to visualize the distribution of these functions among MAGs and to infer potential ecological interactions. To complement these analyses, a Random Forest machine learning model was implemented to identify the metabolic functions that contributed most strongly to the functional importance of each MAG within the reconstructed network, enabling the prioritization of pathways potentially involved in microalgae-bacteria interactions. Overall, this work provides a reproducible computational framework for studying microbial associations using multi-omics data and offers new insights into the metabolic mechanisms that may promote mutualistic interactions, with potential applications in biotechnology, biomass production, and the optimization of microalgal cultivation systems.

Desarrollo y evaluación de una matriz congelada a base de proteínas sustentables: su impacto sobre las propiedades fisicoquímicas, sensoriales y funcionales

2026-09-09T15:40:14Z

Desarrollo y evaluación de una matriz congelada a base de proteínas sustentables: su impacto sobre las propiedades fisicoquímicas, sensoriales y funcionales González Pedraza, José Iván Se desarrollaron helados adicionados con harina de grillo, proteína aislada de haba, orujo de uva e inulina mediante un diseño central compuesto. Los factores evaluados fueron la cantidad total de mezcla proteica grillo–haba (A) y la proporción de harina de grillo dentro de dicha mezcla (B), complementada con proteína aislada de haba. Las formulaciones presentaron alto contenido de proteína (11.16–15.36%) y fibra (11.36–15.02%). La proporción de harina de grillo (B) influyó significativamente en el overrun (p < 0.05), observándose menores valores al aumentar su incorporación, mientras que la cantidad total de mezcla proteica (A) afectó principalmente la viscosidad y la temperatura de fusión (Tm). Los modelos de TPC y TEAC también fueron significativos (p < 0.05), con valores de 383.76–720.13 mg GAE/100 g y 8.97–15.59 µmol TE/g, respectivamente. En cuanto a las propiedades funcionales, la digestibilidad proteica in vitro se mantuvo estable entre formulaciones (76.17–78.42%). Las formulaciones también mostraron potencial prebiótico, evidenciado por el crecimiento de Lactiplantibacillus paraplantarum y la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) comparables con el control de inulina. En fibroblastos L929, los extractos no fueron citotóxicos, con viabilidades de 79.91–92.78%, ni promovieron un aumento significativo de especies reactivas de oxígeno intracelular (ROS). Sensorialmente, algunas muestras alcanzaron una aceptación moderada y mostraron perfiles cercanos al ideal en atributos como textura, granulosidad y regusto, por lo que el análisis JAR y de penalización pudo orientar ajustes futuros en sabor, dulzor y textura; Ice cream supplemented with cricket flour, faba bean protein isolate, grape pomace, and inulin were developed using a central composite design. The evaluated factors were the total amount of cricket–faba bean protein mixture (A) and the proportion of cricket flour within this mixture (B), complemented with faba bean protein isolate. The formulations presented high protein (11.16–15.36%) and fiber (11.36–15.02%) contents. The proportion of cricket flour (B) significantly influenced overrun (p < 0.05), with lower values observed as its incorporation increased, while the total amount of protein mixture (A) mainly affected viscosity and melting temperature (Tm). The TPC and TEAC models were also significant (p < 0.05), with values of 383.76–720.13 mg GAE/100 g and 8.97–15.59 µmol TE/g, respectively. Regarding functional properties, in vitro protein digestibility remained stable among formulations (76.17–78.42%). The formulations also showed prebiotic potential, evidenced by the growth of Lactiplantibacillus paraplantarum and the production of short-chain fatty acids (SCFAs) comparable to inulin control. In L929 fibroblasts, the extracts were not cytotoxic, with viabilities of 79.91–92.78%, nor did they promote a significant increase in intracellular reactive oxygen species (ROS). Sensorially, some samples reached moderate acceptance and showed profiles close to the ideal in attributes such as texture, graininess, and aftertaste, so the JAR and penalty analysis could guide future adjustments in flavor, sweetness, and texture.

Evaluación de la hidrólisis enzimática de lactosa en leche bovina mediante β-galactosidasa de Aspergillus oryzae

2026-08-17T17:11:36Z

Evaluación de la hidrólisis enzimática de lactosa en leche bovina mediante β-galactosidasa de Aspergillus oryzae Carrizales Loera, Anthony La intolerancia a la lactosa representa una limitante para el consumo de leche y productos lácteos por una parte importante de la población mundial. La hidrólisis enzimática de la lactosa mediante β-galactosidasa constituye una alternativa eficiente para la obtención de productos con bajo contenido de lactosa. En este trabajo se determinaron los parámetros cinéticos de la β-galactosidasa de Aspergillus oryzae durante la hidrólisis enzimática de la lactosa presente en leche bovina, con el propósito de generar información útil para el diseño de reactores enzimáticos. Inicialmente se caracterizó la composición fisicoquímica de la leche y se cuantificaron las concentraciones de lactosa, glucosa y galactosa mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). Posteriormente, se evaluó el efecto de diferentes concentraciones iniciales de lactosa sobre la velocidad de reacción y los datos experimentales se ajustaron mediante un análisis paramétrico no lineal por mínimos cuadrados utilizando el modelo de Michaelis–Menten y diferentes mecanismos de inhibición por producto. Se obtuvieron valores de Vmax y Km, mientras que el modelo con inhibición por producto permitió describir de manera más adecuada el comportamiento cinético del sistema. La hidrólisis alcanzó un 91.05 % de conversión de lactosa después de 200 min de reacción. Los resultados obtenidos proporcionan parámetros cinéticos confiables que pueden emplearse en el modelado, simulación, diseño y escalamiento de reactores enzimáticos destinados a la producción de leche y derivados con contenido reducido de lactosa.; Lactose intolerance limits the consumption of milk and dairy products for a significant portion of the world's population. Enzymatic lactose hydrolysis using β-galactosidase has emerged as an effective alternative for producing low-lactose dairy products. The objective of this study was to determine the kinetic parameters of Aspergillus oryzae β-galactosidase during the enzymatic hydrolysis of lactose in bovine milk to provide fundamental information for enzymatic reactor design. Initially, the physicochemical composition of milk was characterized, and lactose, glucose, and galactose concentrations were quantified by high-performance liquid chromatography (HPLC). Enzymatic assays were subsequently performed at different initial lactose concentrations, and the experimental data were fitted by nonlinear parametric least-squares analysis using the Michaelis–Menten model and different product inhibition mechanisms. The kinetic parameters obtained were Vmax and Km. The enzymatic hydrolysis process reached 91.05% lactose conversion after 200 min of reaction, while product inhibition models provided a more accurate description of the enzymatic behavior than the classical Michaelis–Menten equation. The kinetic parameters determined in this study constitute a useful basis for the modeling, simulation, scale-up, and design of enzymatic reactors intended for the production of lactose-reduced dairy products.

Evaluación técnico - económica de la producción de ácido málico empleando Aureobasidium pullulans

2026-07-15T19:35:45Z

Evaluación técnico - económica de la producción de ácido málico empleando Aureobasidium pullulans Villalpando Neira, Irma Ines La producción biotecnológica de biopolímeros desde residuos agroindustriales se alinea con la bioeconomía circular y biorrefinerías sostenibles. Este trabajo evaluó la factibilidad técnico-económica de producir poliácido málico (PMA) mediante Aureobasidium pullulans usando residuos confiteros como fuente de carbono, con coproducción de pullulano como coproducto de alto valor. Se evaluó la reproducibilidad a escala laboratorio y biorreactor, y el efecto de aireación y agitación sobre crecimiento y producción. Los residuos confiteros resultaron adecuados para la síntesis simultánea de ambos biopolímeros. Las mejores condiciones (2 vvm, 300 rpm, jarabe CC) alcanzaron ~68.5 g/L PMA, 67.0 g/L pullulano y ~100 g/L biomasa. La cuantificación gravimétrica del PMA fue validada por HPLC con diferencias <10 %, confirmando la confiabilidad analítica. El análisis mostró que la composición del residuo direcciona el metabolismo del microorganismo hacia la acumulación simultánea de PMA y pullulano bajo adecuada transferencia de oxígeno, evidenciando el potencial del proceso como plataforma de coproducción. Luego se simuló industrialmente el proceso con SuperPro Designer®, incluyendo acondicionamiento, fermentación, recuperación y secado. La evaluación técnico-económica indicó que el uso de residuos azucarados reduce costos de materia prima, y que la coproducción de pullulano incrementa ingresos y rentabilidad frente a un esquema solo de PMA. En conjunto, los resultados demuestran que la valorización de residuos confiteros mediante coproducción de PMA y pullulano es viable técnica y económicamente, con potencial para integrarse en biorrefinerías y economía circular para el aprovechamiento integral del carbono y la generación de bioproductos de alto valor agregado.; The biotechnological production of biopolymers from agro-industrial waste aligns with circular bioeconomy and sustainable biorefineries. This work evaluated the technical-economic feasibility of producing poly(malic acid) (PMA) via Aureobasidium pullulans using confectionery waste as carbon source, with co-production of pullulan as a high-value coproduct. Reproducibility was assessed at lab and bioreactor scales, along with the effect of aeration and agitation on growth and production. Confectionery wastes proved suitable for simultaneous synthesis of both biopolymers. Optimal conditions (2 vvm, 300 rpm, CC syrup) yielded ~68.5 g/L PMA, 67.0 g/L pullulan, and ~100 g/L biomass. Gravimetric PMA quantification was validated by HPLC with differences <10 %, confirming analytical reliability. Analysis showed that waste composition directs microbial metabolism toward simultaneous PMA and pullulan accumulation under proper oxygen transfer, highlighting the process potential as a co-production platform. Industrial simulation was performed with SuperPro Designer®, including conditioning, fermentation, recovery, and drying. Technical-economic evaluation indicated that sugar-rich wastes reduce raw material costs, and pullulan co-production significantly increases revenues and profitability versus a PMA-only scheme. Overall, results demonstrate that confectionery waste valorization via PMA and pullulan co-production is technically and economically viable, with potential for integration into biorefinery and circular economy frameworks for full carbon utilization and high-value bioproduct generation.