Enzima Lacasa

PRODUCCIÓN DE ÁCIDO CÍTRICO CON Aspergillus niger

NRRL 2270 A PARTIR DE SUERO DE LECHE

PRODUCTION OF CITRIC ACID WITH Aspergillus niger

NRRL 2270 FROM MILK WHEY

CARLOS ANDRÉS LÓPEZ RÍOS

Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Medellín

ALEJANDRO ZULUAGA MENESES

Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Medellín

SARA NATALIA HERRERA PENAGOS

Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Medellín

ANGELA ADRIANA RUIZ COLORADO

Escuela de Procesos y Energía, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Medellín

VICTORIA ISABEL MEDINA DE PÉREZ

Escuela de Procesos y Energía, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Medellín

vimedina@unal.edu.co

Recibido para revisar 14 de Mayo de 2005, aceptado 1 de Noviembre de 2005, versión final 16 de Marzo de 2006

RESUMEN: Con el fin de aprovechar el subproducto de la fabricación de queso blanco, se evaluó el

suero de leche como sustrato para la producción de ácido cítrico utilizando Aspergillus niger NRRL

2270. Para este sustrato se comparó la hidrólisis ácida y enzimática de la lactosa con el fin de

proporcionar al microorganismo una fuente de carbono más asimilable. En el suero entero (SE) y

desproteinizado e hidrolizado (SDH), se estudió el efecto del pH y la adición de nitrógeno, además en el

suero hidrolizado (SH) la complementación con sacarosa; posteriormente se estudió la adición de

nitrógeno y fósforo en el SE y SDH; se determinó la producción de ácido cítrico al agregar magnesio,

carboximetil celulosa (CMC), gelatina y metanol al SE. El proceso fermentativo se realizó en cultivo

sumergido discontinuo agitado y a las mejores condiciones nutricionales se hizo un seguimiento de las

variables del proceso en el tiempo.

PALABRAS CLAVE: Ácido cítrico, Suero de leche, Aspergillus niger, Hidrólisis, Carboximetil celulosa,

Gelatina, Metanol.

ABSTRACS: In order to take advantage of byproduct of white cheese production, the whey was

evaluated as a substrate for the production of citric acid utilizing Aspergillus niger NRRL 2270. For this

substrate the acid and enzymatic hydrolysis of the lactose are compared in order to provide the

microorganism with an easily assimilated source of carbon. In the entire whey (EW) and unprotein

hydrolyzed whey (UHW) was studied the effect of the pH, and the addition of nitrogen and phosphorus;

besides, in the hydrolyzed whey (HW) the complementation with sucrose afterwards it was studied the

addition of nitrogen and phosphorus in the (EW) and (UHW) the production of citric acid was evaluated

by adding magnesium, carboxymethyl cellulose (CMC), gelatin and methanol to the whey. The

fermentation process was carried out in a submerged, agitated batch cultivation. After determining the

better nutritional conditions a were monitoring in the time of the process.

KEY WORDS: Citric acid, Whey, Aspergillus niger, Hydrolysis, Carboxymethylcellulose, Gelatin,

Methanol.

40 López et al

1. INTRODUCCIÓN

En la actualidad los altos índices de

contaminación han llevado a los gobiernos de

todo el mundo a exigir a las industrias una

producción limpia, lo cual hace que las empresas

planteen soluciones para disminuir sus cargas

contaminantes. La industria alimenticia genera

una gran cantidad de residuos orgánicos e

inorgánicos, de características contaminantes; la

biotecnología es una excelente alternativa en la

biodegradación de estos desechos,

convirtiéndolos en materias primas para la

obtención de importantes productos de consumo.

Además de ser una alternativa de producción, la

biotecnología es una herramienta para el control

de residuos contaminantes. El suero de leche es

un medio de cultivo con la lactosa como fuente

de carbono, y por ello se utiliza en un gran

número de procesos fermentativos para la

producción de etanol, ácido acético, ácido láctico,

ácido propiónico, ácido glucónico, ácido

succínico, ácido cítrico, glicerol, proteína

unicelular, enzimas (β-galactosidasa o lactasa),

grasas y aceites, butanol y acetona, polisacáridos

extracelulares y vitaminas, entre otros.

(Betancourt, 2003, Sánchez et al., 2005).

El ácido cítrico es un producto con una demanda

mundial creciente, debido a sus aplicaciones en la

industria de alimentos (bebidas, embutidos),

farmacéutica, cosmética, plásticos y detergentes

(Saniez, 1999, Betancourt, 2003); por este motivo

se ha estudiado su producción a partir de

diferentes sustratos como la melaza de caña

(Mayilvahanan et al., 1996, Adham, 2002, Haq et

al, 2002a, Haq et al, 2002b, Alí et al., 2002a, Alí

et al., 2002b), melaza de remolacha (Berovic,

1999, Berovic and Papovic, 2001), desechos de

cervecería (Roukas and Kotzekidou, 1986),

almidón (Suzuki et al., 1996, Saniez, 1999, Haq

et al., 2003b), desechos de piñas (Muñoz et al.,

2000), sacarosa (Kim et al., 1995, Jernejc y

Legisa, 2002, Peksel and Kubicek, 2003), glucosa

(Rugsaseel et al., 1995), tuzas de maíz (Hang,

2001) y suero de leche (Hossain et al., 1983,

Hossain and Ahmed, 1992, El- Samragy et al.,

1993, El- Samragy et al., 1996, El-Holi and Al-

Delaymy, 2003, Betancourt, 2003, Sánchez et al.,

2005), entre otros. Se ha reportado que la

sacarosa es la fuente de carbono más favorable

seguida por glucosa, fructosa y lactosa (Grewal

and Kalra, 1995).

Para la utilización del suero de leche se han

realizado investigaciones acerca de la hidrólisis

ácida y enzimática de la lactosa como

pretratamiento para los procesos fermentativos

(Amiot, 1991, Arias y Osorio, 1994, González,

1996, Szczodrak, 2000, Douglas et al., 2001, Di

Serio et al., 2003, Betancourt, 2003, Jurado et al.,

2004).

Entre los microorganismos capaces de producir y

acumular ácido cítrico se encuentran las especies

de los géneros Aspergillus, Citromyces,

Penicillium, Monilia, Candida y Pichia. Las

especies de Aspergillus negros y especialmente

Aspergillus niger, son las más empleadas en este

tipo de producción; las más efectivas son las que

presentan baja actividad de las enzimas

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