Cultivo por lote de Wickerhamomyces anomaìus en un biorreactor a escala laboratorio para la producción de una poligalacturonasa / Batch culture of Wickerhamomyces anomaìus in a lab scale bioreactor for poligalacturonase production

Wickerhamomyces anomalus, una levadura aislada de frutas cítricas en la provincia de Misiones, Argentina, produce una poligalacturonasa (endo-PG) con capacidad macerante de tejidos vegetales. El objetivo del presente trabajo fue determinai los parámetros cinéticos y estequiométricos del crecimiento de W. anomalus y la producción de la enzima poligalacturonasa en un medio de cultivo sintético, operado en sistema por lote, en un biorreactor a escala laboratorio. Los cultivos se realizaron en un biorreactor de 4 l que contenía 3 l de un medio sintético compuesto por glucosa, pectina de citrus, vitaminas, aminoácidos, sulfato de amonio y sales, y se incubaron con agitación y aireación, a 30 °C durante 12 h. El transcurso de proceso fermentativo se siguió por medidas de biomasa, glucosa residual, actividad poligalacturonasa y contenido de O2 y CO2 de los gases a la salida del reactor. La velocidad específica de crecimiento máxima (-im) de W. anomalus fue de 0,337 h-1 y el rendimiento de biomasa producida (Yx/s) de 0,401 gx/gs. Al finalizar el cultivo, la actividad PG en el sobrenadante fue de PG de ~ 83,7 UE/ml. La actividad específica y la productividad obtenidas fueron de ~ 1,91. 10(4) UE/gx y ~ 9.301 UE/l.h, respectivamente. El cociente respiratorio fue cercano a 1 durante el proceso fermentativo. No se formó ningún otro producto, además de biomasa y CO 2 . El cultivo por lote resultó ser una buena alternativa para la producción de PG a partir de W. anomalus, obteniéndose un extracto con elevada actividad enzimática, en un medio de cultivo sintético y de bajo costo.

Wickerhamomyces anomalus, a yeast isolated from citrus fruit peels in the province of Misiones, Argentina, produces a polygalacturonase (endo-PG) with maceration activity of vegetable tissues. The objective of the present work was to determine kinetic and stoichiometric parameters of W. anomalus growth and polygalacturonase production in a synthetic culture medium, operating in a batch-type bioreactor at laboratory scale. Cultures were performed in a bioreactor of 4 l, containing 3 l of a synthetic medium composed of glucose, citrus pectin, vitamins, amino acids, ammonium sulfate and salts, and were incubated with agitation (450 rpm) and aeration at 30 °C, during 12 h. The course of the fermentation process was followed by measuring biomass, residual glucose, polygalacturonase activity and O2 and CO2 content of outlet gases from the reactor. The maximum specific growth rate (Um) of W. anomalus was 0.337 h-1 and the biomass yield (Yx/s) was 0.40 gx/gs. At the end of the culture, PG activity in the supernatant was ~84 UE/ml. The specific activity and the productivity obtained were ~1.91 104 UE/gx and ~9,301 UE/l.h, respectively. Respiratory quotient was approximately 1.0 throughout the fermentation process. No other product different from biomass and CO2 was detected. Batch culture could be an adequate alternative for the production of polygalacturonase from W. anomalus and an extract with high enzymatic activity using a synthetic and economic culture medium could be obtained.

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.