Fermentacion

EVALUACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE ETANOL UTILIZANDO CEPAS RECOMBINANTES DE Saccharomyces cerevisiae A PARTIR DE MELAZA DE CAÑA DE AZÚCAR EVALUATION OF ETHANOL PRODUCTION USING RECOMBINANT STRAINS OF Saccharomyces cerevisiae FROM SUGAR CANE MOLASSES
CAROLINA PEÑA
Corporación para Investigaciones Biológicas-CIB, investigador Unidad Biotecnología Vegetal, cpena@cib.org.co

RAFAEL ARANGO
Médico,PhD, Corporación para Investigaciones Biológicas-CIB, Jefe Unidad Biotecnología Vegetal, rarango@cib.org.co Recibido para revisar mayo 29 de 2008, aceptado noviembre 21 de 2008, versión final diciembre 12 de 2008

RESUMEN: Se evaluó la producción de etanol, el crecimiento celular y el consumo de sustrato de tres cepas de Saccharomyces cerevisiae: CBS8066 (control) y dos recombinantesdesarrolladas en la Unidad de Biotecnología Vegetal de CIB, GG570-CIBI y GG570-CIBII. Dichas cepas estuvieron bajo el efecto de dos concentraciones de sacarosa (170 y 250g/L) y dos sustratos (industrial con melaza caña azúcar y sintético con sacarosa). Durante la fermentación en sustrato industrial se obtuvo mayor producción de etanol a concentración de 250g sacarosa/L. Bajo estas condiciones, la cepaGG570-CIBII produjo en promedio 2,34g etanol/L mas con respecto a la cepa control y en adición, a las 10h, produjo 8,02g/L por encima de la cepa control. Por otro lado, la cepa GG570CIBI produjo 3,46g etanol/L menos que la cepa control. De esta forma, se encontró que la cepa GG570-CIBII es tolerante a alta concentración de sacarosa, y además, es capaz de producir una concentración mayor de etanol conrespecto a la cepa control en melaza caña azúcar con 250g/L sacarosa. PALABRAS CLAVE: Saccharomyces cerevisiae recombinante, gen pdc, gen adhII, Zymomonas mobilis, etanol. ABSTRACT: The Ethanol production, cellular growth and substrate consumption of three Saccharomyces cerevisiae strains: CBS8066 (control) and two recombinant CIB, GG570-CIBI and GG570-CIBII were evaluated under the effect of twosucrose concentrations (170 and 250g/L) and two substrates: industrial with sugar cane molasses and synthetic with sucrose. During the fermentative process on industrial substrate the major ethanol production was obtained at a sucrose concentration of 250g/L. Under these conditions, strain GG570-CIBII produced greater ethanol concentrations than control strain, reaching an average of 2,34 g/L,in addition, at 10h of fermentation, GG570-CIBII strain produced 8,02 g/L ethanol above control strain. On the other hand, strain GG570-CIBI produced 3,46 g/L ethanol less than control strain. In this way, strain GG570-CIBII cultivated on sugar cane molasses at a sucrose concentration of 250 g/L was tolerant to high sucrose concentration, and besides, this strain was capable of producing greaterethanol concentrations than control strain. KEYWORDS: recombinant Saccharomyces cerevisiae, pdc gene, adhII gene, Zymomonas mobilis, ethanol.

Dyna, Año 76, Nro. 159, pp. 153-161. Medellín, septiembre de 2009. ISSN 0012-7353

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Peña y Arango

1.

INTRODUCCIÓN

Actualmente, el bioetanol es producido por fermentación alcohólica de los azúcares presentes en materiales renovables [1,2]. Dicha fermentación está influenciada por factores como la concentración de azúcares del sustrato y el microorganismo fermentador que se emplee. De acuerdo con reportes previos [3, 4] cuando S. cerevisiae se encuentra cultivada a altas concentraciones de azúcar (menores a 30 – 40%) se incrementa la producción de etanol. Adicionalmente, cuando S. cerevisiae se encuentra bajo condiciones de altaconcentración de oxígeno disuelto [5] y la concentración de azúcares supera 0,16g/L [6] o 9g/L [7], la levadura convierte su metabolismo oxidativo a oxidoreductivo o fermentativo incrementandose la producción de etanol. Dicho fenómeno se conoce como efecto Crabtree. Las enzimas piruvato descarboxilasa (pdc) y alcohol deshidrogenasa (adh) están presentes en microorganismos etanologénicos como...