Estudio de la coproducción de endopoligalacturonasa y etanol por Kluyveromyces marxianus a partir del jugo de la caña de azúcar

Abstract

El presente estudio se realizó con el objetivo de encontrar las condiciones óptimas para la coproducción de etanol y endopoligalacturonasa en jugo de caña por la levadura Kluyveromyces marxianus CCEBI 2011. Se utilizó el método Simplex para la optimización de 7 variables: pH, temperatura, concentración de azúcares reductores, (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4, CaCl2 y MgSO4 * 7H2O. Se realizó la clarificación con Ca(H2PO4)2 y la caracterización físico-química del jugo de caña. Se investigaron las cinéticas de crecimiento y consumo de sustrato de un proceso batch, bajo condiciones aerobias y microaerófilas respectivamente. El tiempo de fermentación se determinó utilizando el modelo de Monod, que describe el crecimiento microbiano, asumiendo la inhibición por sustrato y por producto. Se calcularon los parámetros cinéticos del crecimiento de esta levadura. Las condiciones optimas encontradas fueron: pH 4,6, temperatura 31oC, azúcares reductores totales 125 g/L, (NH4)2SO4 2,48 g/L, (NH4)2HPO4 2, 73 g/L, CaCl2 0, 33 g/L, MgSO4.7H2O 0,54 g/L y un período de incubación de 122 h. Los valores obtenidos de productividad y acumulado de etanol fueron de 0,39 g/Lh y 47,6 g/L, respectivamente, mientras que se logró un acumulado de enzima endoPG de 9,8 U/mL. El efecto del pH fue el de mayor significación en el proceso de coproducción.

The present study was undertaken to find optimum fermentation conditions for the ethanol and endopolygalacturonase coproduction from sugarcane juice by Kluyveromyces marxianus CCEBI 2011 strain. The Simplex method was utilized for the optimization of 7 variables: pH, temperature, total reducing sugar, (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4, CaCl2 y MgSO4 * 7H2O. Clarification and physic-chemical characterization of sugarcane juice was made. The growth and substrate utilization kinetics for a batch process under aerobic and anaerobic conditions, respectively, were investigated. Fermentation time was determinated using the Monod Model which accounts for microbial growth in any environmental condition, assuming a substrate and product inhibition. The growth kinetic parameters for the yeast were calculated. Estimated optimum conditions were as follow: pH 4.5, temperature 31oC, total reducing sugars 125 g/L, (NH4)2SO4 2,48 g/L, (NH4)2HPO4 2, 73 g/L, CaCl2 0, 33 g/L, MgSO4.7H2O 0,54 g/L and an incubation period of 122 h. Ethanol productivity and accumulation values of 0,39 g/Lh and 47,6 g/L, respectively, were attained, whereas, endoPG accumulation value of 9,8 U/mL was achieved. The effect of pH was the most significant factor in influencing coproduction process.