Evaluación del efecto de Zinc y Calcio sobre la producción de etanol y la acumulación de proteínas a partir de xilosa por Mucor spp.

Abstract

La fermentación de la xilosa para la producción de bioetanol 2G se ha convertido en todo un reto de bioingeniería. Por lo anterior, se propone optimizar e identificar procesos metabólicos clave en la fermentación alcohólica de xilosa utilizando ZnSO4·7H2O y CaCl2 y la cepa Mucor sp. (C1502). La secuenciación genómica de región espaciadora interna transcrita (ITS) permitió identificar la cepa como Mucor circinelloides bajo el número de acceso MN128960. Posteriormente, se optimizó la fermentación de xilosa mediante el método de superficie de respuestas (MSR) en un diseño central compuesto (DCC). Los mayores rendimientos fueron 0.36 g etanol/g xilosa a las 84 h y 0.35 g xilitol/g xilosa a las 60 h a concentración optima de 1.5 g/L de ZnSO4·7H2O y 0.168 g/L de CaCl2. Estos resultados dieron pauta para valorizar un hidrolizado acido de olote de maíz (HAOM) con alto contenido en xilosa. La fermentación de HAOM se caracterizó por las siguientes constantes cinéticas: (YP/S), tasa de crecimiento (μ), productividad especifica (α) y, velocidad específica de consumo de sustrato (qs.). YP/S= 0.29 y 0.36 g etanol/ g xilosa; μ=0.16 y 0.14; α=0.3 y 0.4 g etanol/ g biomasa h; qs 0.13 y 0.17; respectivamente para el control y el tratamiento con Zn-Ca. Se demostró que Zn-Ca incrementa el rendimiento y productividad de etanol, mientras que reducen la tasa de crecimiento. Finalmente, mediante SDS-PAGE se observó que el zinc y el calcio disminuyen la acumulación de proteínas con peso molecular de 100 kDa donde dichas proteínas probablemente participan en procesos relacionados al crecimiento y producción de biomasa. Se puede concluir de este trabajo que el suministro en condiciones óptimas de ZnSO4·7H2O y CaCl2 en la fermentación de xilosa incrementa la producción de etanol a través de la regulación de proteínas en el metabolismo del azúcar.