Biomasa

Producción de Saccharomyces cerevisiae var. diastaticus en un Biorreactor de Tanque Agitado

Lorena Roma, Miriam Ferrari, Joaquín Orejas

Universidad Nacional de Río Cuarto – Facultad de Ingeniería - Dpto. de Tecnología Química – Grupo de Ingeniería de las Reacciones (G.I.R.). Ruta Nacional 36, Km. 601 – (5800) Río Cuarto – ARGENTINA
E-mail: mferrari@ing.unrc.edu.ar ,jorejas@ing.unrc.edu.ar

RESUMEN

Cepas de Saccharomyces cerevisiae var. diastaticus poseen la capacidad de producir etanol bajo condiciones aeróbicas. Estudios relacionados con el crecimiento de levaduras en diferentes condiciones operativas y nutricionales, han mostrado distintos rendimientos en la producción de biomasa y etanol. En el presente trabajo, se estudió la influencia de la concentración inicial deglucosa y la velocidad de agitación en la producción de Saccharomyces cerevisiae var. diastaticus y etanol en un biorreactor escala laboratorio. Las experiencias se planificaron mediante un diseño factorial 22 replicado. Los resultados experimentales fueron analizados mediante un modelo de regresión lineal multiparamétrico y la significancia de los parámetros fue determinada en base a conceptosrelacionados con el estadístico t-Student. Los valores de biomasa y etanol obtenidos estuvieron relacionados con las concentraciones iniciales de glucosa y velocidad de agitación empleada, determinándose que los mejores rendimientos en etanol ocurren para elevadas concentraciones iniciales de glucosa y bajas velocidades de agitación.

INTRODUCCIÓN

La cepa Saccharomyces cerevisiae var. diastaticusfue aislada por Andrews y Gilliland (1952) como un contaminante durante la fabricación de la cerveza (Sakai y otros, 1986) y debido a la gran diversidad existente dentro de esta especie, fue necesario subdividirla en seis grupos sin valor taxonómico aunque con relevancia práctica. Estos grupos son: cerevisiae, ellipsoideus, oviformis, cheresanus, logos y diastaticus (Carro y Piña, 2001). En elgénero Saccharomyces, la glucosa es el principal sustrato regulatorio en condiciones aeróbicas. La represión de la respiración por glucosa en condiciones aeróbicas, lleva a un decrecimiento en la velocidad especifica del consumo de oxígeno y consecuentemente en la acumulación de etanol. Este mecanismo es ampliamente conocido como efecto Crabtree o efecto glucosa y también como fermentación aeróbica(Suomalainen y Oura, 1971, Fiechter y otros, 1981, Gadd, 1988). Poseen la capacidad de crecer en ausencia de aire (proceso fermentativo) o en su presencia (proceso oxidativo). Las características del crecimiento y producción de productos dependen de las condiciones de desarrollo. La formación aeróbica de etanol a partir de glucosa ha sido observada en diferentes técnicas de cultivo: batch (cultivodiscontinuo), semi-batch (discontinuo alimentado) y en cultivos continuos (Von Meyenburg, 1969, Hop Thi Bich y otros, 1998). En las primeras etapas de los cultivos batch, el azúcar es consumido con producción concomitante de etanol, seguido por una corta fase de latencia y restauración del crecimiento a partir del etanol. Esta fase de latencia se debe a la inducción de las enzimas del ciclo delglioxilato y gluconeogénesis, necesarias para la síntesis de compuestos de C3-C6 a partir del etanol. Los procesos batch se caracterizan por baja densidad celular debida a la inhibición por el etanol.
Cepas de S. cerevisiae var. diastaticus tienen la capacidad de producir y secretar una enzima extracelular denominada glucoamilasa, que favorece la producción de etanol a partir del almidón. La mismadifunde hacia el medio de cultivo hidrolizando a unidades de glucosa desde el extremo no reducido de la cadena de este polisacárido, y es capaz de fermentar las dextrinas (Andrews y Gilliland, 1952, Hopkins, 1955, Suomalainen y Oura, 1971). Además, poseen la capacidad de fermentar la maltotetralosa la cual no es fermentada por cepas de S. cerevisiae y S. uvarum (Allen, 1994).
La producción...