Fermentación alcohólica del lactosuero por Kluyveromyces marxianus y solventes orgánicos como extractantes / Lactoserum alcoholic fermentation by Kluyveromyces marxianus and organic solvents as extractants

RESUMEN

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.

ABSTRACT

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.