Generación de biopigmentos en solución líquida a partir de biofermentaciones bacterianas aplicados a la tinción de fibras textiles

Abstract

Los pigmentos bacterianos podrían ser la nueva revolución en la industria de los colorantes comerciales. Esto debido a la creciente necesidad de una producción alternativa a los colorantes sintéticos que se utilizan hoy en día. El objetivo de la presente investigación fue generar pigmentos bacterianos por medio de biofermentaciones en una solución líquida para tinción de fibras textiles. Para ello se formularon 3 soluciones diferentes para 3 cepas bacterianas P.A., P.B. & R.a. Posteriormente se evaluaron los rendimientos de producción en cada medio y se mejoró la formulación por medio de variaciones de las concentraciones de fósforo y nitrógeno con el fin de obtener mayor cantidad de biopigmento. Finalmente se tiño Cuadros de 5X5cm de tela de algodón y se comparó con los tintes comerciales al teñir la fibra de algodón. Los resultados mostraron que los medios de cultivo α, β y γ (con fuentes de carbono como sacarosa, lactosa y azúcares fermentables del agua de coco) lograron viabilidades bacterianas mayores a 2.3 × 10³ UFC/mL en 24 horas, aunque no se detectó inicialmente producción de pigmentos. En términos de biomasa, P.A. alcanzó 7.62E+03 UFC/mL en el medio β, mientras que P.B. y R.a. lograron mayores rendimientos en el medio α, con 6.54E+03 y 5.39E+04 UFC/mL, respectivamente. La optimización de nutrientes (reducción del nitrógeno a la mitad y aumento del fósforo al doble) incrementó la producción de biopigmentos, obteniendo Valores P para nitrógeno de 0.02, 0.046 y 0.21 g/L para P.A., P.B. y R.a., respectivamente, y de fósforo de 0.02, 0.748 y 0.104. Por otro lado, la tinción de telas generó tonos como café-verdoso, amarillo, beige y naranja; sin embargo, los valores CIEL*a*b disminuyeron hasta en dos tercios, indicando una pérdida de luminosidad y saturación en comparación con los pigmentos en solución. Se destacó que los biopigmentos obtenidos en condiciones óptimas (P.A. en α con 1/2N y 2P, y R.a. en β con 1/2N y 2P) presentaron un índice de error menor al 1% en comparación con el colorante comercial verde, demostrando que podrían ser una alternativa viable a los pigmentos sintéticos en la industria textil.

Bacterial pigments could be the new revolution in the commercial dye industry. This is due to the growing need for an alternative production to the synthetic dyes currently used. The objective of this research was to generate bacterial pigments through biofermentations in a liquid solution for dyeing textile fibres. For this purpose, three different solutions were formulated for three bacterial strains: P.A., P.B., and R.a. Subsequently, the production yields in each medium were evaluated, and the formulation was improved by varying the concentrations of phosphorus and nitrogen in order to obtain a greater amount of biopigment. Finally, 5x5 cm squares of cotton fabric were dyed and compared to commercial dyes when dyeing the cotton fibre. The results showed that the culture media α, β, and γ (with carbon sources such as sucrose, lactose, and fermentable sugars from coconut water) achieved bacterial viabilities greater than 2.3 × 10³ CFU/mL in 24 hours, although no pigment production was initially detected. In terms of biomass, P.A. reached 7.62E+03 CFU/mL in medium β, while P.B. and R.a. achieved higher yields in medium α, with 6.54E+03 and 5.39E+04 CFU/mL, respectively. The optimization of nutrients (reducing nitrogen by half and doubling phosphorus) increased the production of biopigments, obtaining P values for nitrogen of 0.02, 0.046, and 0.21 g/L for P.A., P.B., and R.a., respectively, and for phosphorus of 0.02, 0.748, and 0.104. On the other hand, the dyeing of fabrics generated tones such as olive green, yellow, beige, and orange; however, the CIEL*a*b values decreased by up to two-thirds, indicating a loss of lightness and saturation compared to pigments in solution. It was highlighted that the biopigments obtained under optimal conditions (P.A. in α with 1/2N and 2P, and R.a. in β with 1/2N and 2P) had an error index of less than 1% compared to the commercial green dye, demonstrating that they could be a viable alternative to synthetic pigments in the textile industry