Obtención de mezcal en cultivo sumergido con Saccharomyces cerevisiae

Abstract

The effect variables such as pH, initial sugar concentration and inoculum percentage have on mezcal production was studied, using native Saccharomyces Cervisiae yeasts, from the region of Pinos and Villa Hidalgo, Zacatecas. Experimental methodology involved isolating and cultivating these native strains from fermented agave juices, in a solid enriched PDA medium, carrying out fermentations during 72 hours. To analyze the influence variables like pH, initial sugar concentration (from blue agave juice, Tequilana Weber variety) and inoculum percentage, an experimental Box-Behnken design was performed using different levels and its corresponding replica that allowed to analyze these variables statistically as a whole, using Statgraphics Plus software. Through experimental analysis design it was determined that the initial amount of sugar added is the most significant variable over ethanol production and that yeast growth depends on initial substrate amount as well. Based on the experimental design statistical analysis, it was found that the conditions that improve ethanol production are pH equal to 4.4, sugar concentration of 11.5 °brix and inoculum quantity of 9% in volume, obtained by solving the equation that involves these variables and ethanol production. The experimental data obtained was adjusted through Logistic and Gompertz (two and three parameters) mathematical models for biomass production and Monod for sugar consumption, resulting that two parameters Gompertz is the model that best fits the data since it considers growth inhibition due product formation and Monod model for biomass since it depends on substrate availability existing in the media.

Se estudió el efecto de las variables pH, concentración de azúcares iniciales y el porciento de inóculo en la producción de mezcal, mediante el uso de levaduras nativas del género Saccharomyces cerevisiae de la región de Pinos y Villa Hidalgo, Zacatecas. La metodología experimental consistió en aislar y cultivar estas sepas nativas de los mostos fermentados en un medio sólido enriquecido de PDA, realizando fermentaciones durante 72 horas. Para el análisis de la influencia de las variables pH, concentración de azúcares iniciales (jugo de agave Tequilana Weber var. Azul) y porciento de inóculo, se realizó un diseño experimental Box-Behnken a diferentes niveles con su respectiva réplica, que permitió analizar estas variables de manera estadística mediante el software STATGRAPHICS Plus para el diseño en conjunto. Mediante el análisis del diseño experimental se obtuvo que la cantidad de azúcares iniciales es la variable más significativa sobre la producción de etanol, y que el crecimiento de las levaduras depende de igual manera de la cantidad de sustrato inicial. En base al análisis estadístico del diseño experimental planteado, se encontró que las condiciones que mejoran la producción de etanol, son pH de 4.4, concentración de azúcar de 11.5 ºBrix y la cantidad de inóculo de 9 %V, obtenidas al resolver la ecuación que relaciona estas variables con la producción de etanol. Se realizaron también los ajustes de los datos experimentales obtenidos mediante el modelo de Gompertz de dos parámetros, Logístico y Gompertz de tres parámetros para la biomasa, y el modelo de Monod para el consumo de sustrato, dando como resultado que el modelo de Gompertz de tres parámetros es el modelo que mejor ajusta por que toma en cuenta la inhibición del crecimiento por formación de producto y el modelo de Monod debido a que la biomasa depende de la disponibilidad del sustrato presente en el medio.