PRODUCCION ECONOMICA DE ACIDO LACTICO
Enviado por ALFONSOJORDANJ • 7 de Marzo de 2013 • 4.574 Palabras (19 Páginas) • 475 Visitas
INVESTIGACIÓN
PRODUCCIÓN ECONÓMICA DE ÁCIDO LÁCTICO UTILIZANDO
RESIDUOS DE COSECHA Y JUGOS DE CAÑA DE AZÚCAR
(Saccharum officinarum L.)
Economical production of lactic acid using sugar cane
(Saccharum officinarum L.) wastes and juice
Liliana Serna Cock1 * y Aida Rodríguez de Stouvenel2
AGRICULTURA TÉCNICA (CHILE) 67(1):29-38 (ENERO-MARZO 2007)
A B S T R A C T
Sugar cane (Saccharum officinarum L.) tops and leaves
(JCG), and the juice extracted from this sugar cane,
harvested with crop burning (JCL) and without crop
burning (JCV), were tested as substrates for the
discontinuous fermentative production of lactic acid.
Anaerobic fermentations were carried out at 32°C,
adjusting pH at 6.0, and using Lactococcus lactis subsp.
lactis isolated from the same variety of sugar cane. The
effect of total sugars and nitrogen concentration on lactic
acid production (AL), substrate conversion (CS), yield (Yp/s )
and volumetric productivity (rp) were studied for the
substrates mentioned above and their mixtures. Lactic acid
concentrations up to 70.19 g L-1, CS of 85.46%, Yp/s of
0.88 g g-1 and rp of 0.97 g L-1 h-1 were obtained, with a
total sugar concentration of 90 g L-1, from a mixture of
JCG and JCV with the addition of 3% (w/v) of yeast
extract. Even without the addition of yeast extract, these
mixtures performed very well as substrates for lactic acid
fermentation (AL: 26.16 g L-1, CS: 67.13%, Yp/s: 0.69 g g-1
and rp: 0.55 g L-1 h-1); this is explained in part by the higher
nitrogen content of JCG and JCV, compared to JCL. Juice
extracted from cane tops and leaves, mixed with cane
juice extracted from crops harvested without burning, is
a cheap alternative as a raw material for the fermentative
production of lactic acid.
Key words: waste products, green cane, lactic acid, cane
tops, clean cane, Lactococcus lactis subsp. lactis.
1 Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ingeniería, A.A. 237, Palmira, Colombia.
E-mail: lsernac@palmira.unal.edu.co *Autor para correspondencia.
2 Universidad del Valle, Facultad de Ingeniería, A.A. 25360, Cali, Colombia. E-mail: airodri@univalle.edu.co
Recibido: 20 de abril de 2005. Aceptado: 7 de julio de 2005.
R E S U M E N
Para la producción fermentativa discontinua de ácido láctico,
se evaluaron como sustratos los jugos de cogollos y
hojas (JCG) de la caña de azúcar (Saccharum officinarum
L.) y los jugos extraídos de esta caña, cosechada con
quema (JCL) y sin quema (JCV). Las fermentaciones se
realizaron anaeróbicamente, a 32°C, con ajuste de pH a
6,0 y usando Lactococcus lactis subsp. lactis aislado de
cultivos de la misma variedad. Para los sustratos mencionados
y sus mezclas se estudió el efecto de la concentración
de azúcares totales y de nitrógeno sobre la producción
de ácido láctico (AL), la conversión de sustrato
(CS), el rendimiento (Yp/s) y la productividad volumétrica
(rp). Se obtuvieron concentraciones de ácido láctico
por encima de 70,19 g L-1, CS de 85,46%, Yp/s de 0,88 g
g-1 y rp de 0,97 g L-1 h-1 con una concentración de 90 g L-1
de azúcar total usando una mezcla de JCG y JCV con
adición de 3% (p/v) de extracto de levadura. Aún sin adición
de extracto de levadura, estas mezclas presentaron
muy buen comportamiento como sustrato de fermentación
ácido láctica (AL: 26,16 g L-1, CS: 67,13%, Yp/s: 0,69
g g-1 y rp: 0,55 g L-1 h-1); este comportamiento se explica
en parte por el mayor contenido en nitrógeno del JCG y
del JCV, comparado con el JCL. El jugo extraído de las
hojas y cogollos, mezclado con el jugo extraído de la
caña cosechada sin quemar es una alternativa barata como
materia prima para la producción fermentativa de ácido
láctico.
Palabras clave: residuos, caña verde, ácido láctico, cogollos,
caña limpia, Lactococcus lactis subsp. lactis.
30 AGRICULTURA TÉCNICA - VOL. 67 - No 1 - 2007
INTRODUCCIÓN
La producción mundial de ácido láctico es de
100.000 toneladas por año (Datta et al., 1995 citado
por Wang-Yu et al., 2004), con un crecimiento
en la demanda del 8,6% anual, debido al potencial
que tiene este monómero de producir ácido poliláctico,
un polímero biodegradable con aplicaciones
industriales y médicas (Lisa, 2001; Naveena et
al., 2005). Para la producción biotecnológica de
ácido láctico se han utilizado diferentes sustratos
puros, tales como glucosa, lactosa, almidón y celulosa,
sin embargo, estos sustratos son económicamente
desfavorables, no sólo porque los sustratos
puros son costosos y requieren la adición de fuentes
nitrogenadas complejas para producir ácido láctico
en un tiempo razonable, sino también porque
se requiere de un pretratamiento de los polisacáridos
naturales para su posible fermentación (Young-
Jung et al., 2004).
De acuerdo con Tejayadi y Cheryan (1995) citado
por Oh et al. (2005), el costo de la materia
prima en el proceso de producción de ácido láctico
a partir de lactosuero y extracto de levadura
con Lactobacillus bulgaricus, representa el 68%;
Akerberg y Zacchi (2000) demostraron también
que el mayor costo de producción lo representa
la materia prima, y Kwon et al. (2000) indican
que solamente el extracto de levadura representa
más del 30% de los costos. Por lo anterior, se sigue
investigando activamente en la búsqueda de
sustratos de fermentación láctica de bajo costo,
bajo nivel de contaminantes, alta velocidad de
fermentación, alto rendimiento en ácido láctico,
poca formación de subproductos y disponibilidad
durante todo el año.
Por otro lado, la cosecha de caña de azúcar (Saccharum
officinarum L.) en verde genera 30 t de
biomasa por cada tonelada de caña cosechada; estos
residuos se pican y se esparcen sobre el campo
de siembra o se colocan sobre los entresurcos
o calles para su descomposición. Los residuos de
cosecha en verde (inmediatamente después del corte)
tienen un contenido de agua de alrededor de
75% y un contenido nutricional representado en
azúcares, nitrógeno, fósforo,
...