ABSTRACT
Escherichia coli KO11 and Klebsiella oxytoca P2 recombinants fermented sucrose to ethanol. In minimal medium with 2% or 12% added sucrose KO11 produced 75% and 41%, respectively, of the maximum theoretical yield (0.54g ethanol/g sucrose). In Luria-Bertani (LB) broth with up to 8% sucrose, KO11 presented a 94-96% yield and with 12% sucrose, KO11 presented about 69% yield (44.5g ethanol/L). P2 presented 55% of the theoretical maximum yield in minimal medium supplemented with 2% sucrose and 47% of the maximum in 12% sucrose. In LB broth with 2 or 4% sucrose, P2 presented 94-95% of the theoretical maximum yield, which fell to 73% with 8% added sucrose (31.4g ethanol/L) and 58% with 12% sucrose (37.5 g/L). Volumetric productivity in LB broth containing 2% sucrose was 0.41 g/L/h for KO11 and 1.1 g/L/h for P2, while in LB broth with 12% added sucrose, productivity was 0.96 g/L/h (KO11) and 1.4 g/L/h (P2). During fermentation of sugar cane juice by E. coli KO11 and K. oxytoca P2 produced 39.4 g/L and 42.1 g/L ethanol when supplemented with 0.5% yeast extract, micronutrients and thiamine. In sugar cane juice supplemented with LB broth ingredients, KO11 ethanol fermentation was inhibited with production of only 23.0 g ethanol/L, while P2 produced 44.2 g/L. Ethanol production by KO11 and P2, respectively, in sugarcane juice was a) 25.3 and 30.2 g/L with 0.2% ammonium sulfate, b) 24.9 and 31.6 g/L with ammonium sulfate and micronutrients, c) 25.6 and 37.5 g/L with ammonium sulfate, micronutrients and thiamine. During molasses fermentation E. coli KO11 presented low ethanol production and high lactic acid production. K. oxytoca P2 produced 25 g ethanol/L in molasses diluted 10-fold in water, with or without addition of 0.5% yeast extract, and 27.8 g/L with addition of LB broth ingredients after 96h. P2 produced 24.5, 26.9, and 28.0 g ethanol/L in molasses diluted 10-fold in vinasse, vinasse with 0.5% added yeast extract and with LB broth ingredients, respectively.
As bactérias recombinantes Escherichia coli KO11 e Klebsiella oxytoca P2 fermentaram sacarose a etanol. Em meio mínimo com 2% ou 12% de sacarose, KO11 apresentou, respectivamente, 75% e 41% do rendimento máximo teórico (0,54g de etanol/g de sacarose). No caldo Luria-Bertani (LB) com até 8% de sacarose, KO11 apresentou rendimento de aproximadamente 94-96% e com 12% de sacarose, KO11 apresentou cerca de 69% de rendimento (44,5g de etanol/L). A porcentagem do rendimento máximo teórico obtida com P2 em meio mínimo com 2% de sacarose foi de 55% e com 12% de sacarose foi de 47%. Em LB com 2 ou 4% de sacarose, P2 apresentou 94-95% do rendimento máximo teórico, porém somente cerca de 73% com 8% de sacarose (31,4g de etanol/L) e 58% com 12% de sacarose (37,5 g/L). A produtividade volumétrica em LB contendo 2% de sacarose foi de 0,41 g/L/h para KO11 e de 1,1 g/L/h para P2, enquanto que em LB com 12% de sacarose, a produtividade foi 0,96 g/L/h (KO11) e 1,4 g/L/h (P2). Durante a fermentação do caldo de cana, E. coli KO11 e K. oxytoca P2 produziram, respectivamente, 39,4 g de etanol/L e 42,1 g/L quando suplementado com 0,5% de extrato de levedura, micronutrientes e tiamina. No caldo de cana suplementado com os reagentes do meio LB, KO11 apresentou forte inibição da fermentação alcoólica, produzindo apenas 23,0 g de etanol/L, enquanto que P2 produziu 44,2 g/L. A produção de etanol por KO11 e P2, no caldo de cana suplementado com a) 0,2% de sulfato de amônio foi, respectivamente: 25,3 e 30,2 g/L, b) com sulfato de amônio e micronutrientes: 24,9 e 31,6 g/L, c) com sulfato de amônio, micronutrientes e tiamina: 25,6 e 37,5 g/L. Durante a fermentação do melaço, E. coli KO11 apresentou baixa produção de etanol e alta produção de ácido láctico. K. oxytoca P2 produziu 25 g de etanol/L a partir de melaço diluído 10X em água, com ou sem adição de 0,5% de extrato de levedura e 27,8 g/L com reagentes do caldo LB após 96h. P2 produziu 24,5, 26,9, e 28,0 g de etanol/L em melaço diluído 10X em vinhoto, vinhoto com 0,5% de extrato de levedura e com os reagentes do caldo LB, respectivamente.