Isolation and screening of amylase producing bacteria from sewage water and soil receiving kitchen waste

Resumen Técnico: Aislamiento y Cribado de Bacterias Productoras de Amilasa a partir de Aguas Residuales y Suelo con Desechos de Cocina

Planteamiento del Problema y Contexto
Las enzimas industriales, particularmente las enzimas hidrolíticas, constituyen aproximadamente el 75% de la producción mundial de enzimas industriales, siendo las amilasas responsables de cerca del 30% de este volumen. Si bien las amilasas son ubicuas en animales, plantas, bacterias y hongos, se prefieren las fuentes bacterianas y fúngicas en aplicaciones industriales debido a sus tiempos de producción más cortos, rentabilidad, consistencia y termoestabilidad. Específicamente, las amilasas bacterianas son favorecidas por su facilidad de optimización de procesos y altas tasas de producción en comparación con otros organismos.

A pesar de que el mercado mundial de enzimas industriales estaba valorado en 68 mil millones de dólares en 2020 con una tasa de crecimiento proyectada del 3,3%, Etiopía depende en gran medida de las importaciones para sus necesidades industriales, como la de la elaboración de cerveza, que consume grandes cantidades de malta anualmente. Este estudio aborda la necesidad de minimizar la dependencia de las importaciones de enzimas mediante la identificación de fuentes locales de bacterias productoras de amilasa. La investigación se centra en la utilización de entornos ricos en desechos —específicamente suelo que recibe desechos de cocina y aguas residuales— como reservorios potenciales para estos microorganismos.

Metodología
Se llevó a cabo un estudio experimental en la Universidad de Debre Berhan, Etiopía, entre marzo y junio de 2017. La investigación empleó un método de placa de agar de dilución seriada para aislar y cribar bacterias de dos tipos específicos de muestras:

1. Muestras de Suelo: Recolectadas de forma deliberada de suelo que recibe desechos de cocina a una profundidad de 5 cm.
2. Muestras de Aguas Residuales: Recolectadas de aguas residuales cerca de una planta de tratamiento de aguas residuales en la universidad.

Aislamiento y Purificación:

• Suelo: Se disolvieron 10 g de suelo en 90 ml de agua destilada estéril y se diluyeron en serie desde $10^{-1}$ hasta $10^{-6}$. Se utilizó un método de placa de vertido (pour plate), donde se extendieron 0,1 ml de las diluciones en placas de agar nutritivo y se incubaron a 37 °C durante 24 horas. Cinco colonias bien desarrolladas de la dilución $10^{-4}$ fueron purificadas mediante subcultivo.
• Aguas Residuales: Se diluyó 1 ml de agua en serie desde $10^{-1}$ hasta $10^{-7}$. Las muestras de $10^{-5}$ a $10^{-7}$ se extendieron en placas de agar nutritivo e incubaron a 37 °C durante 24 horas. Cinco colonias de la dilución $10^{-6}$ fueron purificadas.

Cribado de la Actividad de la Amilasa:
Todos los aislados purificados fueron cribados mediante una prueba de hidrólisis de almidón. Los aislados se estriaron en placas de agar nutritivo que contenían un 1% de almidón y se incubaron a 37 °C durante 24 horas. Tras la incubación, las placas se inundaron con una solución de yodo. Una zona clara alrededor del crecimiento bacteriano (que indica la ausencia del complejo azul de almidón-yodo) confirmó la producción de amilasa, mientras que la ausencia de una zona clara indicó la no producción.

Resultados Clave
De un total de 10 aislados bacterianos (5 de suelo y 5 de aguas residuales), el 50% (5 aislados) fueron identificados como productores de amilasa. La distribución de estos productores fue la siguiente:

• Suelo con Desechos de Cocina: 3 de los 5 aislados (60%) fueron productores de amilasa.
• Aguas Residuales: 2 de los 5 aislados (40%) fueron productores de amilasa.

Los aislados específicos identificados como productores fueron s3, s4, s5 de las muestras de suelo y w3, w5 de las muestras de aguas residuales. Estos hallazgos coinciden con algunos estudios previos (por ejemplo, Parmar & Pandya, 2012) pero difieren en el rendimiento de otros (por ejemplo, Tole et al., 2016), lo que sugiere una variabilidad en el éxito del aislamiento basada en la fuente y la metodología.

Significancia y Reivindicaciones
El estudio concluye que las aguas residuales y el suelo que recibe desechos de cocina son fuentes viables para el aislamiento de bacterias productoras de amilasa. Los autores afirman que estos entornos derivados de desechos pueden servir como reservorios efectivos para la producción de enzimas amilasas, contribuyendo potencialmente a la producción local de enzimas y reduciendo la dependencia de las importaciones.

El documento mantiene un alcance modesto respecto a sus hallazgos. No pretende haber caracterizado completamente las especies bacterianas específicas ni optimizado las condiciones de producción. En su lugar, recomienda explícitamente realizar estudios de caracterización adicionales, incluyendo pruebas morfológicas, bioquímicas y fisiológicas, para identificar plenamente y validar el potencial de estos aislados para su aplicación industrial.