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13th World Bualo Congress ~ 13er Congreso Mundial de Búfalos / Short oral communications / Biotechnology & Omics Technologies ____
Análisis metagenómico post estrés térmico en di-
gestión anaeróbica de lodos de búfalo y orujo de
tomate: un estudio de caso
Maria Chiara La Mantia1, Massimo Calì1,
Emanuela Rossi1, Roberto Scalella1, Antonella Signorini2,
Enrico Santangelo3, Antonella Chiariotti1*
1 CREA, Centro de Investigación en Producción Animal y
Acuicultura, Monterotondo, Italia
2 ENEA, Departamento de Tecnologías Energéticas y Fuentes
Renovables-BBC-BCE, Roma, Italia
3 CREA, Centro de Investigación en Ingeniería y
Procesamiento Agroalimentario, Monterotondo, Italia
*Autor de correspondencia: antonella.chiariotti@crea.gov.it
RESUMEN
La industria procesadora de tomate es uno de los sectores
más importantes de la industria agroalimentaria y anualmente
se procesan más de 39,2 millones de toneladas de tomates en
todo el mundo. Italia es el primer productor de tomates proc-
esados de la zona del Mediterráneo y el tercer productor del
mundo. La cría de búfalos representa un sector relevante den-
tro de la agricultura italiana y una de sus principales cuestiones
es la gestión del estiércol. Ambas actividades económicas gen-
eran una cantidad sustancial de residuos (lodos de búfalo - BS
y orujo de tomate - TP, cáscaras más semillas) que pueden
impactar en gran medida los costos de eliminación y, por tanto,
su sostenibilidad económica y ambiental. El estudio de caso
siguió la evolución de la composición de la microora duran-
te la codigestión anaeróbica de BS y TP para la producción
de biogás (relación inóculo/sustrato 0,5 según el contenido de
sólidos volátiles) en condiciones mesólas (39 °C) utilizando
un Sistema Automático de Prueba de Potencial de Metano, an-
tes y después de que se ocurrió un estrés térmico (período de
Metagenomic analysis post thermal stress in
bualo sludge and tomato pomace anaerobic
digestion: a case study
Maria Chiara La Mantia1, Massimo Calì 1,
Emanuela Rossi 1, Roberto Scalella1, Antonella Signorini 2,
Enrico Santangelo3, Antonella Chiariotti 1*
1 CREA, Research Center for Animal Production and
Aquaculture, Monterotondo, Italy
2 ENEA, Department of Energy Technologies and Renewable
Sources-BBC-BCE, Roma, Italy
3 CREA, Research Centre for Engineering and Agro-Food
Processing, Monterotondo, Italy
*Corresponding author: antonella.chiariotti@crea.gov.it
ABSTRACT
The tomato processing industry is one of the most im-
portant sectors in the agri-food industry, and annually, more
than 39.2 million tons of tomatoes are processed globally. Italy
is the rst producer of processed tomatoes in the Mediterra-
nean area and the third-largest producer in the world. Bualo
farming represents a relevant sector within Italian agriculture,
and one of its main issues is manure management. Both eco-
nomic activities generate a substantial amount of waste (buf-
falo sludge - BS and tomato pomace – TP, peels plus seeds)
that can signicantly impact the disposal costs and, hence,
their economic and environmental sustainability. The case
study followed the evolution of microora composition during
anaerobic co-digestion of BS and TP for biogas production (In-
oculum/Substrate ratio 0.5 according to volatile solid content)
under mesophilic conditions (39°C) using an Automatic Meth-
ane Potential Test System, before and after a thermal stress
(three-day period at 50 °C) occurred. BS was used as inoculum
and control. The bacterial and archaeal communities were an-
BOT-194 Rev. Cientif. FCV-LUZ, XXXIII, SE, 158-159, 2023, https://doi.org/10.52973/rcfcv-wbc036
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______________________________________________________ Revista Cientíca, FCV-LUZ / Vol. XXXIII, Supl. Esp., 157 - 159, 2023
alyzed using next-generation sequencing of 16S rRNA gene
amplicons. After seven days of fermentation, due to the high
volatile solid content in TP (77 g/L), the pH dropped to a value
of 5, and the methane production reached a plateau (860 Nml
of cumulative CH4 production). After the thermal stress, there
was a shift in microbial populations, the pH increased back to
neutrality, and the TP batch was able to resume biogas pro-
duction, reaching 3048 Nml of cumulative CH4 production at
the end of fermentation (45 days). A maximum methane peak
at 78.5% in BS/TP biogas was recorded compared to 63.5% in
BS. Taxonomic classication showed that the bacteria phyla be-
longing to Firmicutes (51.7%), of whom 47.4% were Clostridia,
Bacteroidetes (29.9%) mostly Bacteroidia (29.0%), Tenericutes
(4.1%) and Proteobacteria (3.2%), accounted for 88.9% of total
OTUs. Among the Clostridiaceae, Fonticella (4.3% on average)
was the most represented genus. The latter was absent in the
BS sample and increased to 17.1% in the BS/TP sample when
methane production was restored, while in the archaeal com-
munity predominated the phylum Euryarcheota, with Methano-
corpusculum being the most represented and Metanosarcina
the most correlated to methane production. Brief thermal stress
signicantly changed bacterial and archaeal populations crucial
to increasing methane production at the conditions tested.
Keywords: biogas, agricultural waste, anaerobic digestion, to-
mato pomace, bualo slurry.
tres días a 50 °C). Se utilizó BS como inóculo y control. Las
comunidades bacterianas y arquéales se analizaron mediante
secuenciación de próxima generación de amplicones del gen
16S rRNA. Después de 7 días de fermentación debido al alto
contenido de sólidos volátiles en TP (77 g/L), el pH cayó a un
valor de 5 y la producción de metano alcanzó una meseta (860
Nml de producción acumulada de CH4). Después del estrés
térmico, hubo un cambio en las poblaciones microbianas, el pH
volvió a ser neutral y el lote TP pudo reanudar la producción
de biogás alcanzando 3048 Nml de producción acumulada de
CH4 al nal de la fermentación (45 días). Se registró un pico
máximo de metano del 78,5% en el biogás BS/TP en compara-
ción con el 63,5% en BS. La clasicación taxonómica mostró
que los los de bacterias pertenecientes a Firmicutes (51,7%),
de los cuales el 47,4% eran Clostridia, Bacteroidetes (29,9%),
principalmente Bacteroidia (29,0%), Tenericutes (4,1%) y Pro-
teobacteria (3,2%), representaron el 88,9%. del total de los
OTU. Entre las Clostridiaceae, Fonticella (4,3% en promedio)
fue el género más representado. Este último estuvo ausente en
la muestra de BS y aumentó hasta un 17,1% en la muestra de
BS/TP cuando se restableció la producción de metano. En la
comunidad de arqueas predominó el lo Euryarcheota, siendo
Methanocorpusculum el más representado y Metanosarcina el
más correlacionado con la producción de metano. Un breve es-
trés térmico produjo un cambio signicativo en las poblaciones
de bacterias y arqueas, crucial para aumentar la producción de
metano en las condiciones probadas.
Palabras clave: biogás, residuos agrícolas, digestión anaeró-
bica, orujo de tomate, purín de búfalo.
