Kinetic parameters of Lactobacillus acidophilus growth in the lactic fermentation of non-centrifugal cane sugar agroindustry wastes

• Gonzalez-del Rosario, Itzel ^[1] ; Hernández-Martínez, José Manuel ^[1] ; Bolaños-Reynoso, Eusebio ^[1] ; Rosas-Mendoza, Erik Samuel ^[1] ; Méndez-Contreras, Juan Manuel ^[1]
  1. [1] Tecnológico Nacional de México

     Tecnológico Nacional de México

     México

     
• Localización: Renewable Energy, Biomass & Sustainability, ISSN-e 2683-2658, Vol. 6, Nº. 1, 2024, págs. 43-49
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Parámetros cinéticos del crecimiento de Lactobacillus acidophilus en la fermentación láctica de residuos agroindustriales de azúcar de caña no centrifugados
• Enlaces
  • Texto completo (pdf)
  • Texto completo
• Resumen
  • español

    El aprovechamiento de la caña de azúcar para la producción de piloncillo es una de las principales actividades económicas en algunas zonas de la región centro del estado de Veracruz, México, sin embargo, este sector enfrenta diferentes retos sociales, tecnoeconómicos y ambientales. Uno de los problemas más importantes que afectan a esta agroindustria es la falta de un manejo adecuado de los residuos generados en el proceso, principalmente la cachaza piloncillera (CP) y el agua de lavado de moldes (ALM). La fermentación láctica se propone como una alternativa para el aprovechamiento de estos residuos, ya que este proceso reduce la concentración de carbohidratos, produciendo ácido láctico (AL) y aumentando el contenido de nutrientes. Un aspecto importante del proceso de fermentación es el conocimiento de los parámetros cinéticos, ya que con ellos es posible realizar el escalado. En el presente trabajo se estudió la fermentación láctica de SCS y MWW utilizando la bacteria Lactobacillus acidophilus y se obtuvieron los parámetros cinéticos con el modelo de Gompertz y el modelo Logístico. Se llevó a cabo la caracterización fisicoquímica de los residuos y se evaluaron los parámetros de consumo de sustrato, producción de ácido láctico y densidad celular durante la fermentación de una solución de 150 g de SCS/L en un reactor de 0.5 L. Después de 72 h de fermentación, se obtuvo un crecimiento máximo de 7.63 log UFC/mL, un consumo de carbohidratos del 50.32% y una producción máxima de 7.56 g LA/L. For the Gompertz model, the parameters obtained were μmax=1.2420 h-1, λ=20.46 h y A=7.585 log CFU/mL, whereas for the Logistic model they were μmax=0.3214 h-1, λ=25.39 h y A=7.584 log CFU/mL. It was observed that both residues promote the development of the microorganism L. acidophilus, however, the kinetic parameters of μmax y λ indicates that it needs more time to adapt to the residues, so it will be necessary to implement strategies to optimize these values.

  • English

    The use of sugarcane for the production of non-centrifugal cane sugar is one of the main economic activities in some areas of the central region of the state of Veracruz, México, however, this sector faces different social, techno-economic and environmental challenges. One of the most important problems affecting this agribusiness is the lack of adequate management of the waste generated in the process, mainly sugarcane scum (SCS) and mold wash water (MWW). Lactic fermentation is proposed as an alternative for the utilization of these wastes, since this process reduces the concentration of carbohydrates, producing lactic acid (LA) and increasing the nutrient content. An important aspect of the fermentation process is the knowledge of the kinetic parameters, since with these it is possible to carry out the scaling up. In the present work, the lactic fermentation of SCS and MWW was studied using the bacterium Lactobacillus acidophilus and the kinetic parameters were obtained with the Gompertz model and the Logistic model. The physicochemical characterization of the residues was carried out and the parameters of substrate consumption, lactic acid production and cell density were evaluated during fermentation of a 150 g SCS/L solution in a 0.5 L reactor. After 72 h of fermentation, a maximum growth of 7.63 log CFU/mL, a 50.32% carbohydrate consumption, and a maximum production of 7.56 g LA/L were obtained. For the Gompertz model, the parameters obtained were μmax=1.2420 h-1, λ=20.46 h y A=7.585 log CFU/mL, whereas for the Logistic model they were μmax=0.3214 h-1, λ=25.39 h y A=7.584 log CFU/mL. It was observed that both residues promote the development of the microorganism L. acidophilus, however, the kinetic parameters of μmax y λ indicates that it needs more time to adapt to the residues, so it will be necessary to implement strategies to optimize these values.