Efecto de adición de iones hierro y zinc sobre la producción de etanol de dos cepas recombinantes de saccharomyces cerevisiae

Abstract

La producción de etanol por fermentación es influenciada por la presencia de iones metálicos como hierro y zinc dado que son cofactores de la enzima alcohol deshidrogenasa. El estudio de este efecto permitiría identificar el comportamiento de los microorganismos fermentadores en sustratos industriales que contienen altas concentraciones de este tipo de iones. Este trabajo evaluó la producción de biomasa, los azúcares residuales y la producción de etanol por fermentación de tres cepas de S. cerevisiae, CBS8066, recombinantes GG570-CIBI y GG570-CIBII, bajo el efecto de la adición de hierro a 0, 50 y 150 M, y zinc a 0 y 50 M. Las cepas presentaron inhibición en la producción de biomasa y etanol bajo efecto de iones de hierro y zinc, siendo dicha inhibición mayor al estar en presencia de zinc o alta concentración de hierro. GG570-CIBI mostró disminución en producción de biomasa de 4 g/L y una caída en producción de etanol de 40% en el tratamiento 150 M hierro-50 M zinc (con respecto al tratamiento basal). GG570-CIBII fue la menos afectada con inhibición en la producción de etanol inferior a 11% a las 20 h de fermentación. Adicionalmente, presentó la mayor producción de etanol cuando hubo adición de 150 M Fe con o sin adición de zinc, siendo dicha producción entre un 9 y 14% superior a la de las cepas CBS8066 y GG570-CIBI respectivamente, bajo las mismas condiciones. Posteriormente, GG570-CIBII será evaluada en sustratos industriales debido a su menor inhibición en la producción de etanol, permitiendo así obtener mejores rendimientos. Palabras clave: gen pdc, gen adhII, Zymomonas mobilis, ión ferroso, ión zinc. ABSTRACT: The ethanol production by fermentation is influenced by the presence of metallic ions like iron and zinc because these are alcohol dehydrogenase enzyme cofactors. The study of this effect would allow for identifying the behavior of microorganisms in industrial substrates that contain high concentrations of this kind of ions. This work evaluated biomass production, residual sugars and ethanol production by fermentation of three S. cerevisiae strains, CBS8066, recombinants GG570-CIBI and GG570-CIBII, under the effect of the addition of ferrous ion at 0, 50 and 150 M and zinc ion at 0 and 50 M. The strains showed inhibition on biomass and ethanol production under the effect of zinc and ferrous ions, however, this inhibition was greater in the presence of zinc or iron at high concentration. GG570-CIBI showed reduction in biomass production of 4 g/L and an ethanol production drop of 40 % in the treatment 150 M iron–50 M zinc (with respect to the basal treatment). GG570-CIBII was the less affected with an inhibition on ethanol production below 11 % at 20 h of fermentation. Additionally, GG570-CIBII presented the greatest ethanol production when 150 M iron was added to the culture medium with or without zinc addition. In this case, the production was 9 and 14 % greater than ethanol production of CBS8066 and GG570-CIBI respectively, at the same conditions. Later, GG570-CIBII will be evaluated in industrial substrates due to its lower ethanol production inhibition, allowing for obtaining better yields. Key word: pdc gene, adhII gene, Zymomonas mobilis, ferrous ion, zinc ion.