Publication: Bioconversion study for xylitol and ethanol production by Debaryomyces hansenii: aeration, medium and substrate composition influence
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Taylor and Francis
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Debaryomyces hansenii has been employed to study, initially, the influence of the oxygen availabil ity on D-xylose to xylitol fermentation, as this parameter is considered as one of the most critical variables for this bio alcohol accumulation. Apart from the air supplied in the fermentation process through the stirring vortex (0.0 v/v/min), additional aeration rates (0.1–2.0 v/v/min) effects were discussed. Furthermore, a change in the fermentative medium composition as well as a compara tive analysis of D. hansenii behavior with respect to fermentation of D-glucose and D-xylose mix tures solutions, with the aim of producing both xylitol and ethanol bioproducts, were performed.
For these purposes, specific growth rates, biomass productivities, specific substrate-uptake rates, overall biomass yields, specific xylitol formation rates and overall xylitol yields values have been calculated, applying a differential method to the kinetic data. Aeration influence was clearly evinced since a faster D-xylose metabolism, for aeration values close to 1.0 v/v/min, was noted. This yeast exhibited a sequential substrate consumption, firstly D-glucose and then D-xylose. The maximum xylitol yield (0.32 kg kg– 1) was obtained for 0.5 v/v/min airflow, remarking a significant reduction of this parameter for both above and below the quoted air supply value.
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Description
Debaryomyces hansenii se ha empleado para estudiar, inicialmente, la influencia de la disponibilidad de oxígeno en la fermentación de D-xilosa a xilitol, ya que este parámetro se considera una de las variables más críticas para la acumulación de este bioalcohol. Aparte del aire suministrado en el proceso de fermentación a través del vórtice de agitación (0,0 v/v/min), se analizaron los efectos de tasas de aireación adicionales (0,1-2,0 v/v/min). Además, se llevó a cabo un cambio en la composición del medio fermentativo, así como un análisis comparativo del comportamiento de D. hansenii con respecto a la fermentación de soluciones de mezclas de D-glucosa y D-xilosa, con el objetivo de producir bioproductos de xilitol y etanol.
Para ello, se han calculado las tasas específicas de crecimiento, las productividades de biomasa, las tasas específicas de absorción de sustrato, los rendimientos globales de biomasa, las tasas específicas de formación de xilitol y los valores globales de rendimiento de xilitol, aplicando un método diferencial a los datos cinéticos. La influencia de la aireación se puso claramente de manifiesto, ya que se observó un metabolismo más rápido de la D-xilosa, para valores de aireación cercanos a 1,0 v/v/min. Esta levadura mostró un consumo secuencial de sustrato, primero D-glucosa y después D-xilosa. El rendimiento máximo de xilitol (0,32 kg- 1) se obtuvo para un flujo de aire de 0,5 v/v/min, observándose una reducción significativa de este parámetro tanto por encima como por debajo del valor de aireación citado.
Bibliographic reference
PREPARATIVE BIOCHEMISTRY & BIOTECHNOLOGY 2022, VOL. 52, NO. 6, 627–639