INFLUENCIA DE LA AIREACIÓN EN LA ACTIVIDAD FERMENTATIVA DE Kloeckera apiculata DURANTE LA FERMENTACIÓN DE JUGO DE MANZANA / Influence of Aeration in the Fermentative Activity of Kloeckera apiculata during Fermentation of Apple Juice

Se ha estudiado la influencia de la aireación en la actividad fermentativa de Kloeckera apiculata RIVE 9-2-1 con el objetivo de evaluar la producción de metabolitos de la fermentación. Para ello, la cepa se cultivó en frascos Erlenmeyer conteniendo jugo de manzana esterilizado y sin aroma, y los compuestos químicos producidos durante la fermentación en cultivo agitado (200 min-1) y estático (sin agitación) se determinaron. Los resultados mostraron que la agitación del medio de cultivo incrementa la producción de alcoholes superiores (hasta 591,0 mg/L) comparado al cultivo estático, mientras que por el contrario, la producción de ácido acético, etil acetato y glicerol (260,0 ± 11,0 mg/L, 196,0 ± 10,0 mg/L y 2,6 ± 0,2 g/L) resultaron ser mayores que en cultivo agitado (222,0 ± 8,0 mg/L, 96,0 ± 4,5 mg/L y 1,8 ± 0,2 g/L) respectivamente. Cultivos bacth realizados en biorreactor con un flujo de aire de 25 L/h reportaron una tasa de crecimiento (µ) de 0,17 h-1, producción de etanol (12,5 ± 2,0 g/L) y otros compuestos típicamente producidos durante la fermentación alcohólica. La concentración de oxígeno disuelto en el medio de fermentación afecta su metabolismo así, cantidades insuficientes de oxígeno provocaría un metabolismo respirofermentativo. Los mejores resultados en términos de calidad organoléptica de la bebida fermentada en lo referente al aroma, sabor y olor se obtuvieron en la fermentación en cultivo estático. El control de la aireación del medio de fermentación puede ser usado para controlar la síntesis de compuestos químicos de impacto sensorial en la producción de bebidas fermentadas.

The influence of aireation on the fermentative activity of Kloeckera apiculata RIVE 9-2-1 was studied in order to evaluate the production of metabolites of the fermentation. To achieve this, the strain was cultured in Erlenmeyer flasks containing sterilized and aroma removed apple juice, and the chemical compounds produced during fermentation in shaken (200 min-1) and static (without agitation) cultivation were determined. The results showed that the agitation of the culture medium increases production of higher alcohols (till 591.0 mg/L) compared to static cultivation, whereas on the contrary, the production of acetic acid, ethyl acetate and glycerol (260.0 ± 11.0 mg/L, 196.0 ± 10.0 mg/L y 2.6±0.2 g/L) were higher compared to shaken cultivation (222.0 ± 8.0 mg/L, 96.0 ± 4.5 mg/L and 1.8 ± 0.2 g/L) respectively. Batch cultivations carried out in bioreactor with air flux of 25 l/h reported a growth rate (µ) of 0.17 h-1, production of ethanol (12.5 ± 2.0 g/L) and other compounds typically produced during alcoholic fermentation. The concentration of dissolved oxygen in the fermentation medium affects its metabolism thus; insufficient amounts of oxygen would provoke a respirofermentative metabolism. The best results in terms of organoleptic quality of the fermented beverage regarding to aroma, taste and flavour was obtained when fermented in static cultivation. The control of aeration during fermentation can be used to control the synthesis of chemical compounds of sensory impact in the production of fermented beverages.

Actividad fermentativa de Hanseniaspora uvarum y su importancia en la producción de bebidas fermentadas / Fermentative activity of Hanseniaspora uvarum and its importance in production of fermented beverages

Se estudió la actividad fermentativa de Hanseniaspora uvarum RIVE 6-2-2 con el objetivo de evaluar su importancia en los procesos de producción de bebidas fermentadas. La cepa se cultivó en frascos Erlenmeyer conteniendo jugo de manzana esterilizado y sin aroma, y se determinaron los compuestos químicos de importancia sensorial producidos durante la fermentación en cultivo agitado (200 min-1) y estático (sin agitación). Los resultados mostraron que la cepa fue capaz de producir etanol hasta 4,02±0,1v/v% en cultivo estático a 28 °C. La agitación del medio de cultivo incrementó la producción de alcoholes superiores (hasta 488,2 mg/L) y ácido acético (468,0±10,2 mg/L) comparado al cultivo estático, mientras que por el contrario, la producción de etil acetato y glicerol (189,0±12,0 mg/L y 3,2±0,3 g/L) resultó ser mayor que en cultivo agitado (142,0±8,0 mg/L y 2,3±0,25 g/L) respectivamente. Cultivos bacth realizados adicionalmente reportaron una tasa de crecimiento (μ) de 0,05 h-1 y producción de pequeñas cantidades de compuestos típicamente encontrados en la fermentación alcohólica. Los mejores resultados, en términos de calidad organoléptica (aroma, sabor y olor), se obtuvieron en la fermentación en cultivo estático. El control de la aireación del medio de fermentación es una herramienta importante para controlar la síntesis de compuestos de importancia sensorial en la producción de bebidas fermentadas.

The fermentation activity of Hanseniaspora uvarum RIVE 6-2-2 was studied with the purpose of evaluating its importance in the production process of fermented beverages. The strain was cultured in Erlenmeyer flasks, which contained sterilized and odorless apple juice, and the chemical compounds of sensorial importance produced during fermentation in shaken (200 min-1), and static (without shaking) cultures at 28 ºC were determined. The results showed that the strains were capable of producing ethanol up to 4.20±0.1v/v% in static cultures at 28 ºC. Shaking of the culture medium increased the superior alcohol production (up to 488.2 mg/L) and acetic acid (468.0± 10.2 mg/L), when compared with the static culture; on the other hand, the production of ethyl acetate and glycerol (189.0±12.0 mg/L and 3.2±0.3 g/L) was higher in static than in shaken cultures (142.0±8.0 mg/L and 2.3±0.25 g/L), respectively. Additional batch cultures reported a growth rate (µ) of 0.05 h-1 and production of small amounts of compounds typically found in alcoholic fermentation. The best results, in terms of organoleptic qualities (aroma, taste and smell), were found in the static culture fermentation. The aeration control of the fermentation medium is an important tool for controlling the synthesis of sensorial importance compounds in the production of fermented beverages.

Optimization of feeding strategy for the ergosterol production by yeasts saccharomyces cerevisiae / Optimización de la estrategia de alimentación para la producción de ergosterol por levaduras saccharomyces cerevisiae

Objective of this study was to optimize ergosterol production by yeast strain Saccharomyces cerevisiae with the use of computer controlled feeding of cultivation medium. Baker´s yeasts strain of Saccharomyces cerevisiae originally modified and selected as mutant D7 was further applied in an industrial scale and also in this investigation. Composition of cultivation medium was optimized with the use of a modified Rosenbrock´s method with regard to following components: glucose, yeast extract, ammonium sulphate, potassium dihydrogen phosphate, magnesium sulphate and calcium chloride. Cultivation of yeast culture was performed in 7 L laboratory bioreactor with a working volume of 5 L equipped with a control unit and linked to a computer, with dissolved oxygen tension measurement, oxygen and carbon dioxide analyzers. BIOGENES prototype software was created from the commercial control system Genesis for Windows 3.0 (GFW), from Iconics and CLIPS 6.04 for the PC-Windows platform. From various factors affecting sterol biosynthesis a specific growth rate was chosen. Feed rate was controlled according to mathematical model. In this case it dealt with a design of optimal profile of specific growth rate with consequent calculation of carbon dioxide profile. Sterol concentration in the dry biomass increased from 1.0 % up to 3 %.

El objetivo de este estudio fue optimizar la producción de ergosterol por una cepa de levadura Saccharomyces cerevisiae, controlando la alimentación de medio de cultivo por computadora. La cepa de levadura panadera Saccharomyces cerevisiae originalmente modificada y seleccionada como mutante D7 fue posteriormente utilizada a escala industrial y también para esta investigación. La composición del medio de cultivo fue optimizada usando el método modificado de Rosenbrock respecto a los siguientes componentes: glucosa, extracto de levadura, sulfato de amonio, fosfato dihidrógeno de potasio, sulfato de magnesio y cloruro de calcio. El cultivo de las células de levadura se llevó a cabo en un biorreactor de laboratorio de 7L con un volumen de trabajo de 5L, equipado con una unidad de control conectada a una computadora, con medición de la tensión de oxígeno disuelto y analizadores de oxígeno y dióxido de carbono. Un software prototipo BIOGENES fue creado a partir del sistema de control comercial Genesis para Windows 3.0 (GFW), de Iconics y CLIPS 6.04 para la plataforma de PC-Windows. A partir de varios factores que afectan la biosíntesis de esterol se escogió una tasa específica de crecimiento. La tasa de alimentación se controló mediante un modelo matemático. En este caso, se trató con un diseño de perfil óptimo de tasa de crecimiento específico con un consecuente cálculo del perfil de dióxido de carbono. La concentración de esterol en la biomasa seca se incrementó desde 1,0% hasta 3%.