Caracterización fermentativa de la producción de xilitol por Candida magnoliae utilizando hidrolizados de semilla de tamarindo como sustrato

Abstract

Tamarind seed comprises 50 to 72% of a branched heteropolysaccharide called xyloglucan, consisting mainly of D-glucose, D-xylose, D-galactose and L-arabinose. By fragmenting xyloglucan by a coupled process of acid hydrolysis and heat treatment, it is possible to obtain significant amounts of fermentable sugars; among glucose and xylose. Xylose is the precursor of xylitol, which is a sugar sucrose with similar characteristics; has been reported for use in treatment for diabetics as an alternative sweetener and the prevention and treatment of caries, and inducing remineralization of teeth. The chemical synthesis of xylitol is very expensive and low yields. Moreover, xylitol can be produced by fermentation using yeast incorporating xylose metabolism, such as Candida magnoliae. Being a biological process, xylitol production by fermentation depends on various environmental factors. Therefore, the importance of assessing the effect of some of them: initial substrate concentration, agitation and aeration. The evaluation of the effect of initial substrate concentration and agitation at flask level was held from a 32 factorial experimental design Both factors significantly influenced on xylitol production by C. magnoliae, where optimization of experimental design predicted a yield 0.57 g xylitol/g xylose at an initial substrate concentration of 50 g/L and an agitation of 177 rpm. Furthermore, the effect of agitation and aeration on the synthesis of xylitol by fermentation media tamarind seed hydrolyzed using C. magnoliae, was measured with an experimental design with a center point 22. In this case, the ventilation and the interaction between the factors were which had a significant effect on the production of xylitol.

La semilla de tamarindo está compuesta en un 50 a 72% de un heteropolisacárido ramificado, llamado xiloglucano, conformado principalmente por D-glucosa, D-xilosa, D-galactosa y L-arabinosa. Al fragmentar el xiloglucano mediante un proceso acoplado de hidrólisis ácida y tratamiento térmico, es posible obtener cantidades considerables de azúcares fermentables, donde sobresalen la glucosa y la xilosa. La xilosa es el precursor del xilitol, el cual es un azúcar con características similares a la sacarosa; ha sido reportado su uso en tratamiento para diabéticos como un edulcorante alternativo, y en la prevención y tratamiento de las caries, ya que induce la remineralización de los dientes. La síntesis química del xilitol es muy costosa y de bajos rendimientos. Por otra parte, el xilitol puede ser obtenido por fermentación, usando levaduras que incorporan la xilosa a su metabolismo, tal como Candida magnoliae. Al tratarse de un proceso biológico, la producción de xilitol por fermentación depende de diversos factores ambientales. Por ello, la importancia de evaluar el efecto de algunos de ellos: concentración inicial de sustrato, agitación y aireación. La evaluación del efecto de la concentración inicial de sustrato y agitación, a nivel matraz, se realizó a partir de un diseño experimental factorial 32. Ambos factores influyeron considerablemente sobre la producción de xilitol de C. magnoliae, donde la optimización del diseño experimental predijo un rendimiento de 0.57 g de xilitol/g de xilosa, a una concentración inicial de sustrato de 50 g/L y una agitación de 177 rpm. Por otro lado, el efecto de la agitación y aireación sobre la síntesis de xilitol por fermentación de medios hidrolizados de semilla de tamarindo utilizando C. magnoliae, se midió con un diseño experimental 22 con un punto central. En este caso, la aireación y la interacción entre los factores fueron las que tuvieron un efecto significativo sobre la producción de xilitol.