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XX Congreso Nacional de Ingeniería Bioquímica
IX Congreso Internacional de Ingeniería Bioquímica
XIV Jornadas Científicas de Biomedicina y Biotecnología
Molecular
Veracruz, México 16-18, Marzo 2016
Clave: BEN185HUG20151231
EL EFECTO DE UNA ZEOLITA ALCALINA SOBRE LA BIOSÍNTESIS DE
ETANOL POR TRES CEPAS DE SACCHAROMYCES CEREVICIAE.
Norma Gabriela Hernández-Villa1, Eneida Campos-Guzmán2; Hugo VelascoBedrán1.
1.,Laboratorio de Ingeniería de Bioprocesos. Departamento de Ingeniería
Bioquímica. ENCB. IPN. 2 Departamento de Energía División de Ciencias
Básicas e Ingeniería. UAM-A.
CORREO ELECTRÓNICO
[email protected], [email protected]
Molecular
INTRODUCCIÓN
Las
zeolitas
son
aluminosilicatos
cristalinos, hidrofílicos, que poseen
En los últimos años, el etanol se ha
convertido en una fuente importante
de energía como biocombustible. Los
productos
petroquímicos
tradicionalmente
utilizados
son
dependientes de los combustibles
fósiles, que constituyen una fuente
limitada. Además el etanol es menos
contaminante y más atractivo desde
un punto de vista ambiental. (Voit,
2002).
esqueleto
rígido,
estructural
provisto
de
primera generación, la materia prima
es el principal factor de costo. En
países nórdicos se desarrollan cepas
genéticamente
modificadas
para
poder emplear desechos agrícolas y
forestales como materia prima. Éstos
últimos son de muy bajo costo. Por lo
el
rendimientos
incremento
en
producto-sustrato
tecnológicamente una prioridad.
los
es
aniónico
canales
y
cavidades bien definidas.
En las zeolitas, cada átomo de silicio
o
aluminio de
su
estructura
se
encuentra unido con cuatro átomos
de
oxígeno
mediante
enlaces
covalentes, a su vez, cada oxígeno
está unido a dos átomos distintos de
silicio o aluminio (Hidalgo, 2011).
(Roque-Malherbe,
Tratándose de las tecnologías de
anterior
un
Delgado,
Contreras, & Lago, 1987). Trabajaron
con
las
cepas
cerevisiae
Saccharomyces
y
Candida
pseudotropicallissp.C-23.
Concluyeron que la adición de 5-10 g/
L de zeolita incrementa el rendimiento
de la fermentación alcohólica, sin
embargo sólo reportan un aumento
en
la
producción
aproximadamente
de
de
CO2
200%
con
respecto al de los cultivos control, con
diferentes tipos de zeolita, inóculos y
Mar del Norte No. 5, Col. San Álvaro Azcapotzalco C. P. 02090, México, D. F.
Tel. y Fax: 5623 3088 email: [email protected], [email protected]
Molecular
temperaturas
disminución
y
en
una
la
mayor
control.
(Castellar,
Aires
de
Barrros, Cabral, & Iborra, 1998),
consumo de sustrato en el cultivo con
trabaron con la cepa Saccharomyces
zeolita con respecto al control.
bayanus.
(Mübeccer, Mutlu, & Özlem, 1997).
Observaron que la zeolita mantiene
Trabajaron
el pH del medio en valores de 3.7-3.8,
con
velocidad
cultivo
Saccharomyces
cerevisiae.
en una concentración de 8 g/L, de
modo que el rendimiento de etanol
Concluyen que la adición de EDTA,
aumenta. Y este efecto se pronuncia
ferrocianuro
más
o
zeolita
al
medio
cuando
se
utilizan
durante la fermentación alcohólica a
concentraciones de glucosa inicial
partir de melazas de azúcar de caña
mayores a 350 g/dm3. Viéndose un
tiene un efecto positivo sobre el
aumento de hasta el 4% con respecto
rendimiento, se utiliza n la misma
al cultivo control.
concentración de sustrato para todos
control tenía un pH de 2.5 al final de
los casos (100 g/dm3 de azúcares
la fermentación).
(El fermentador
reductores en las melazas utilizadas)
observándose un incremento dl 44%
OBJETIVOS
en la producción de etanol en el
Determinar el efecto de una zeolita
medio con EDTA y ferrocianuro con
alcalina sobre el flujo intracelular del
respecto al control. Siendo en el
carbono en el metabolismo anaerobio
primero donde se observa el mayor
de
aumento
cerevisiae.
en
el
medio
de
cepas
de
Saccharomyces
fermentación, al añadir zeolita (14
g/dm3), bajo las mismas condiciones
MATERIALES Y MÉTODOS
de cultivo la producción del alcohol
aumentó en un 53% con respecto al
Molecular
Cepas. Se probaron tres cepas de
Saccharomyces cerevisiae: ScY4,
ScY8 and Fermichamp, obtenidas del
Centro de Genomica y Biotecnología
(IPN)
Reactor. 100 mg/L de zeolita Valfor100 se inmovilizaron sobre hule.
(145ºC, 30 minutes) y se añadieron a
un fermentador de 3 L (1.5 L volumen
de operación). Se montó un reactor
control. La Temperatura se fijó
constante a 28 ° C (+- 2 °C) por
termostatos y con agitación
Figura 1: Medio de cultivo sin
inocular sólo con zeolita (triángulos
medio sin zeolita, cuadrados y
círculos medio con zeolita)
magnética a 60 rpm. El pH inicial se
ajustó a 5 con ácido sulfúricoAnalisis. Las concentraciones de
glucosa, etanol, ácido acético y
glicerol se determinaron por
cromatografía líquida (Hitachi Elite
LaChrom). La biomasa se midió por
densidad óptica a 600 nm.
RESULTADOS
Se encontró que la zeolita alcaliniza
el medio de cultivo
Figura 2:
Medio de cultivo
inoculado
con
levaduras
(cuadrados medio inoculado con
levaduras en ausencia de zeolita,
círculos
medio
inoculado
con
levaduras en presencia de zeolita).
Molecular
Figura 3: Rendimientos. P (etanol),
X (biomasa), Gly (glicerol), para cada
color columnas a la izquierda
tratamientos con zeolita, columnas a
la derecha tratamiento sin zeolita.
Molecular
En todos los casos aumentan los
El presente trabajo demuestra lo
rendimientos
contrario.
de
etanol
sobre
el
sustrato utilizado, con la cepa Y8 se
CONCLUSIONES
muestran los mayores rendimientos.
La mayor concentración de sustrato
•
La zeolita alcalina “Velfor 100”
inicial muestra menores incrementos
ocasiona una desviación del
en el rendimiento de etanol.
flujo de carbono,
Paralelamente
el
rendimiento
de
incrementando el rendimiento
biomasa sobre sustrato disminuye en
de etanol, al estresar el
presencia de zeolita, así como el
metabolismo de
rendimiento de glicerolexcepto para la
Saccharomyces cerevisiae.
cepa Y4.
•
El modelo estequiométrico
define los límites entre los que
DISCUSIÓN
es viable el rendimiento de
El flujo de carbono se ve afectado por
etanol (0.51 – 0.66 mol Cetoh/
la zeolita disminuyendo el crecimiento
celular. Por el balance interno de
óxido-reducción esto ocasiona menor
derivación del carbono hacia glicerol.
mol Cgluc)
•
Se previsible un fuerte impacto
económico al desarrollar un
proceso sobre estos hallazgos.
El efecto de estas dos condiciones
explica el mayor flujo de carbono
hacia el etanol.
I. Lin, C.-G., Wang, N., Lin, Y.-H., &
Los trabajos previos que refieren la
mejora de rendimiento del etanol
hipotetizan un efecto de las zeolitas
que
mejora
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
el
crecimiento celular.
entorno
para
el
Bai, F.-W. (2012). Veri high gravity
ethanol fermentation by floculating
yeast under redox potentialcontrolled conditions. Biotachnifan
biofuels.
Molecular
II. Londoño, S. C. (2009). Estudio
comparativo para la producción de
etanol entre Saccharomyces
cesevisiae silvestre,
Saccharomyces cerevisiae
ATCC9763 y Candida utilis ATCC
9950. Pereira.
III. Madigan, T. B. (1991).
Microbiología. México: Prentice Hall
Hispanoamericana.
IV. Maier, A. (2001). Characterisation of
glucose transport in Saccharomyces
cerevisiae with plasa membrane
vesicles (cotransport) and intact
cells (initial uptake) with single
Hxt1,Hxt2,Hxt3,Hxt4,Hxt6,Hxt7 or
Gal2 transporters. Germany.
V. Michael T. Madigan, J. M. (1999).
Brock. Biología de los
microorganismos. Madrid: Prentice
Hall Iberia.

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