Vitae (Dec 2012)
LACTIC ACID PRODUCTION VIA CASSAVA-FLOURHYDROLYSATE FERMENTATION PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO VIA FERMENTATIVA A PARTIR DE HIDROLIZADO DE HARINA DE YUCA
Abstract
Background: Lactic acid (LA) is a carboxylic acid widely used as preservative, acidulant, and/or flavouring in food industry; it is also used as a raw material for the production of lactate ester, propylene glycol, 2,3-pentanedione, propanoic acid, acrylic acid and acetaldehyde. In recent years, the demand for LA production has dramatically increased due to its application as a monomer for poly-lactic acid synthesis, a biodegradable polymer used as a plastic in many industrial applications. LA can be produced either by fermentation or chemical synthesis; the former route has received considerable interest, due to environmental concerns and the limited nature of petrochemical feedstocks; thus, 90% of LA produced worldwide is obtained by fermentation, this process comprises the bioconversion of a sugar solution (carbohydrates) into LA in the presence of a microorganism. Objectives: This work is aimed at studying the effect of pH control and culture media composition on the LA production using renewable sources from the agroindustry sector. Methods: A Lactobacillus brevis strain is used to perform lab scale experiments under aerobic and anaerobic conditions, using three different culture media compositions: a high nutritional content medium (MRS), as a reference, a low nutritional content medium with glucose as the only carbon source (GM), and a potential low nutritional content medium with cassava flour as carbon source (HY1). Results: The higher LA production is accomplished under anaerobic conditions, 17.6 ± 0.1, 12.6 ± 0.2 y 13.6 ± 0.2 g LA/L, for MRS, GM and HY1 medium, respectively. The effect of pH on LA biosynthesis in a 5L bioreactor is also studied using the HY1 medium. For a fermentation time of 120 h, the highest LA concentration obtained was 24.3 ± 0.7g LA/L, productivity 0.20 g/L/h, Y P/S 0.32g LA/g syrup, at pH 6.5. Conclusions: These results are comparable with those using expensive carbon sources such as glucose, and show cassava flour as a promising low-cost substrate source for lab and eventually large scale LA biosynthesis.Antecedentes: El ácido láctico (AL) es un ácido carboxílico utilizado en la industria alimentaria como conservante, acidulante y saborizante; también es usado como materia prima para la producción de éster de lactato, propilenglicol, 2,3-pentanodiona, ácido propanoico, ácido acrílico y acetaldehído. La demanda de AL ha aumentado debido a su aplicación como monómero en la síntesis de ácido poli-láctico, un polímero biodegradable usado como plástico en aplicaciones industriales. El AL puede ser producido por fermentación o síntesis química; la primera ruta ha recibido mayor interés, debido a las preocupaciones ambientales y a la limitación en materias primas petroquímicas. El 90% del AL producido en el mundo se obtiene por fermentación, la cual involucra la bioconversión de una solución de azúcar en AL, en presencia de un microorganismo. Objetivos: En este trabajo se evalúa el efecto del pH y de medios de cultivos sobre la producción de AL a partir del cultivo de Lactobacillus brevis, usando fuentes renovables provenientes del sector agroindustrial. Métodos: El desarrollo experimental a escala de laboratorio considera la evaluación de tres medios de cultivo: uno de alto contenido nutricional (MRS), medio de referencia, uno de medio contenido nutricional, con glucosa como única fuente de carbono (GM), y un medio de cultivo de bajo contenido nutricional, con jarabe de yuca como fuente de carbono (HY1). Resultados: La más alta producción de AL se obtiene bajo condiciones anaeróbicas, 17,6 ± 0,1, 12,6 ± 0,2 y 13,6 ± 0.2 g AL/L, para los medios MRS, GM y HY1, respectivamente. El trabajo contempla el estudio del efecto del pH sobre la biosíntesis de AL en reactor de 5L, usando el medio de cultivo HY1. Para 120h de cultivo la más alta concentración de AL que se obtiene es 24,3 ± 0,7g AL/L, productividad 0,20 g/L/h, y un rendimiento de sustrato en producto (Y P/S ) de 0,32g AL/g jarabe, a pH 6,5. Conclusiones: Estos resultados son comparables con los obtenidos en otros trabajos usando glucosa como fuente de carbono, y permiten considerar al jarabe de yuca como un potencial sustrato de bajo costo y alta disponibilidad para la producción de AL a escala de laboratorio, y eventualmente a escala industrial.
