Inmovilización de Bacillus licheniformis y Saccharomyces cerevisiae para la producción de etanol a partir de almidón de papa

Immobilization of Bacillus licheniformis and Saccharomyces cerevisiae for ethanol production from potato starch

Se evaluó un sistema discontinuo secuencial compuesto por células de Bacillus licheniformis y Saccharomyces cerevisiae para producción de etanol, utilizando en la segunda fase del proceso, un hidrolizado de almidón de papa, obtenido con el uso de células de B. licheniformis. Ambos microorganismos fueron inmovilizados en matriz de alginato de calcio al 3,2% y 2,5% (p/v), observando que a estas concentraciones se retiene la mayor cantidad de células (26x10⁶ y 10x10⁷ UFC/g) y permite la difusión de los productos, obteniendo 3,3 g/L de azúcares reductores y 642 UA/L (unidades amilolíticas) para B. licheniformis y 0,866% (v/v) de etanol con S. cerevisiae. Mediante un diseño factorial 2² se seleccionaron las condiciones de operación a escala de reactor para la producción del hidrolizado, encontrando que al cultivar a B. licheniformis con 3 v.v.m. y 150 r.p.m. se produjeron 3,7 g/L de azúcares reductores y 669 UA/L a las 4 horas de proceso. El hidrolizado se caracterizó por cromatografía HPLC determinando que es rico en oligómeros, dextrinas y que tiene baja concentración de glucosa y maltosa. El uso del hidrolizado para la producción de etanol, generó porcentajes bajos (0,47% y 0,74% v/v), tanto en células libres como inmovilizadas, respectivamente.

INTRODUCCIÓN

En el proceso de producción de etanol, se pueden emplear gran diversidad de sustratos orgánicos como la caña, almidón de papa, maíz, yuca, (O’Brien y Wang, 2008), bagazo de sorgo (Yu et al., 2007), arroz, mijo, trigo (Haq et al., 2005), Chayote (Jiménez-Hernández et al., 2007) y residuos lignocelulósicos (Sun y Cheng, 2002; Moiser et al., 2005). Una de las materias primas más estudiadas es la papa y sus subproductos debido a su contenido de carbohidratos fermentables (11,5-28,1% (p/p), lípidos (0,1% (p/p), proteínas (2% (p/p) y cenizas (1,0% (p/p) (Fedepapa, 1991). En Colombia, la papa ocupa en relación con los cultivos transitorios, el tercer lugar en área sembrada, con alrededor de 156.928 hectáreas (Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, 2008), siendo este cultivo el más difundido en el país. Sin embargo, las pérdidas ocasionadas por las heladas, plagas, transporte, almacenamiento, deficiencia en los sistemas de mercadeo y comercialización; hacen que la papa y los remanentes de la producción se conviertan en un subproducto que se utiliza principalmente como semilla para nuevos cultivos y alimentación animal; desaprovechando la posibilidad de utilizarlo en otros procesos más rentables.