Caracterización fermentativa de levaduras productoras de etanol a partir de jugo de Agave cupreata en la elaboración de mezcal
Fermentative characterization of producers ethanol yeast from Agave cupreata juice in mezcal elaboration
E. Pérez1,2,3, J.C. González-Hernández1*, M.C. Chávez-Parga3 y C. Cortés-Penagos2
1 Laboratorio de Bioquímica del Departamento de Ing. Bioquímica del Instituto Tecnológico de Morelia, Av. Tecnológico # 1500, Colonia Lomas de Santiaguito, C. P. 58120, Morelia, Michoacán, México. *Corresponding author. E-mail: jcgh1974@yahoo.com Tel. (+52-443) 3121570. Ext. 231., Fax (+52-443) 3121570. Ext. 231.
2 Facultad de Químico Farmacobiología de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Morelia, Michoacán, México.
]]> 3 Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Morelia, Michoacán, México.
Recibido 17 de Marzo 2013
Aceptado 1 de Mayo 2013
Resumen
Las cepas de levaduras convencionales y no convencionales son capaces de producir etanol bajo distintas condiciones operativas y nutricionales, con distintos rendimientos en la producción de biomasa y etanol. En el presente trabajo se estudió el comportamiento cinético de biomasa y etanol nivel matraz y nivel biorreactor durante la fermentación alcohólica. Se utilizó jugo de Agave cupreata y se establecieron como variables de estudio: tipo de levadura, concentración de azúcares y temperatura, a nivel matraz (Diseño Box-Behnken). En biorreactor, se estudió la aireación y agitación (Diseño factorial). Las variables de respuesta evaluadas en cada ensayo fueron el crecimiento celular; la cantidad producida de etanol; el consumo de azúcares y el pH. Ya destilado el producto, se procedió a realizar la identificación de compuestos volátiles (metanol, etanol y alcoholes superiores) por cromatografía de gases. Se encontró que la interacción concentración de azúcares-temperatura fue la variable con mayor influencia sobre el incremento en el porcentaje de etanol. La cepa de Kluyveromyces marxianus presentó el mayor rendimiento de etanol (12.46% v/v), en concentraciones de azúcares de 12 °Brix y una temperatura de 28 °C, y a nivel biorreactor, con agitación de 150 rpm y aireación de 0.1 vvm. El destilado presentó una concentración de metanol y etanol de 1.89% y 47.75% respectivamente.
Palabras clave: cepa de levadura, Agave cupreata, diseño experimental, fermentación alcohólica.
Abstract
]]> Conventional and unconventional yeast strains possess the ability to produce ethanol under different operating and nutritional conditions showing different yields in biomass and ethanol production. In the present work, the kinetics of biomass and ethanol productions were studied at flask and bioreactor levels during the fermentation of Agave cupreata juice. The established variables in a Box-Behnken design were: type of yeast, sugars concentration and temperature (at flask level). At biorreactor level, aeration and agitation were studied by using a factorial experimental design. The response variables evaluated in each test were biomass, ethanol and pH. Volatiles compounds (methanol, ethanol and higher alcohols) were quantified in the distilled fermented must by gas chromatography. It was found that the temperature-sugars interaction was the most significant factor influencing the ethanol concentration. Kluyveromyces marxianus yielded the highest ethanol concentration (12.46% v/v) at 12 °Brix and 28 °C, in bioreactor level, with agitation of 150 rpm and aeration of 0.1 vvm. The fermented must was distillated containing methanol and ethanol concentrations of 1.89% and 47.75% respectively.Keywords: yeast strain, Agave cupreata, experimental design, alcoholic fermentation.
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