ABSTRACT
Las fermentaciones alcohólicas son realizadas a bajas concentraciones de azúcares, para evitar la inhibición por productos o substratos. La fermentación alcohólica extractiva es utilizada en procesos limitados por la concentración de etanol final. Se estudió la fermentación alcohólica del lactosuero evitando la inhibición del Kluyveromyces marxianus, con la adición de solventes de extracción (ácido oleico, hexadecano, butil laurato y aceite de soja) como extractantes del etanol. Se evaluó la biocompatibilidad, cinética de extracción de los solventes, consumo de sustrato, producción de etanol, crecimiento celular (sin solventes y con solventes seleccionados como mejores extractantes y biocompatibles) y rendimientos globales. El ácido oleico y el aceite de soja fueron los mejores solventes de extracción. La velocidad específica de crecimiento se incrementó con el uso de solventes, siendo mayor con el uso de aceite de soja. La lactosa consumida fue de 97 g/L para la fermentación extractiva con ácido oleico, 81,2 g/L con aceite de soja, y 64 g/L para la fermentación convencional. Se obtuvieron 53 y 44 g/L de etanol con ácido oleico y aceite de soja respectivamente, y 35 g/L de etanol con la fermentación convencional. Queda demostrado que la fermentación alcohólica usando acido oleico puede ser usada para reducir la concentración de etanol en el medio y evitar la inhibición de la levadura en el proceso, lo que conlleva a la posibilidad de usar un substrato con altas concentraciones de azúcares, produciendo un incremento en la productividad del sistema.
Alcoholic fermentations are done under low sugar concentrations to avoid product or substrate inhibition. Extractive alcoholic fermentation is used in processes limited by the final ethanol concentration. Lactoserum alcoholic fermentation avoiding the inhibition of Kluyveromyces marxianus by the addition of extraction solvents (oleic acid, hexadecane, butyl laureate and soy oil) as ethanol extractants was studied. Biocompatibility, extraction kinetic of the solvents, substrate use, ethanol production, cell growth (without solvents and with solvents selected as the best extractants and biocompatible), and global yield were evaluated. Oleic acid and soy oil were the best extraction solvents. Specific growth speed was increased by the use of solvents; the greatest increase was obtained with soy oil. Lactose consumption was 97 g/L for oleic acid extractive fermentation, 81.2 g/L for soy oil, and 64 g/L for conventional fermentation. The ethanol yield was 53 and 44 g/L with oleic acid and soy oil fermentation respectively, and 35 g/L with conventional fermentation. This study demonstrates that oleic acid alcoholic fermentation can be used to reduce the ethanol concentration in the medium and to avoid the inhibition of the yeasts during the process, which entails the possibility of using substrates with high sugar concentrations, obtaining an increase in the productivity of the system.
ABSTRACT
El lactosuero es un subproducto de la separación de la cuajada de la leche durante el proceso de fabricación del queso y es considerado un problema para la industria quesera por su alto poder contaminante ya que contiene de 42-52 g/l de lactosa. En este trabajo se plantea al aprovechamiento de lactosuero como substrato para llevar a cabo un proceso de fermentación alcohólica utilizando Kluyveromyces fragilis. Se estudió el efecto de la concentración inicial del lactosuero, (7, 10, 15, 20 por ciento p/p.), sobre la fermentación alcohólica por K. fragilis, Se determinó la biomasa, consumo de azúcar, producción de etanol y rendimientos globales del proceso. Se encontró que la velocidad específica de crecimiento disminuyó, mientras que la concentración máxima de biomasa (fase estacionaria) fue la misma, y el tiempo de duplicación celular (td ) se incrementó, al aumentar la concentración inicial de lactosuero [S]o. El consumo de lactosa aumentó cuando la concentración inicial de lactosuero era más alta, [S]o, pero, la lactosa residual fue mayor. La levadura dio lugar a mayor cantidad de etanol cuando la [S]o fue mayor, sin embargo un aumento en la [S]o no reflejó un aumento en el rendimiento y productividad del proceso. En cada uno de los ensayos se utilizó la misma concentración celular inicial (inóculo) alcanzando un mismo aumento en la fase estacionaria independientemente de la creciente concentración de lactosa en el medio, evidenciándose una inhibición debido probablemente a la concentración máxima de etanol tolerado. Se recomienda que las fermentaciones sean llevadas a cabo en concentraciones de lactosuero menores de 15 por ciento (96 g/l de lactosa) bajo las mismas condiciones experimentales ó la utilización de técnicas de ingeniería de separación, que permita eliminar la inhibición por producto metabólico y mantener alta productividad de etanol.