Uso De Diferentes Materias Primas Para La Producción Biotecnológica De Xilitol Use of Different Raw Materials for Biotechnological Xylitol Production Uso De Diferentes Materias Primas Para Á Producción Biotecnolóxica De Xilitol

Ciencia y Tecnología Alimentaria Sociedad Mexicana de Nutrición y Tecnología de Alimentos [email protected]

ISSN (Versión impresa): 1135-8122 ISSN (Versión en línea): 1696-2443 MÉXICO

2002 E.A. Martinez / M.L.M. Villarreal / J.B. Almeida e Silva / A.I.N. Solenzal / L. Canilha / S. I. Mussatto USO DE DIFERENTES MATERIAS PRIMAS PARA LA PRODUCCIÓN BIOTECNOLÓGICA DE XILITOL Ciencia y Tecnología Alimentaria, diciembre, año/vol. 3, número 005 Sociedad Mexicana de Nutrición y Tecnología de Alimentos Reynosa, México pp. 295-301

Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal Universidad Autónoma del Estado de México http://redalyc.uaemex.mx

Cienc. Tecnol. Aliment. Vol. 3, No. 5, pp. 295-301, 2002 Copyright 2002 Asociación de Licenciados en Ciencia y Tecnología de los Alimentos de Galicia (ALTAGA).

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USO DE DIFERENTES MATERIAS PRIMAS PARA LA PRODUCCIÓN BIOTECNOLÓGICA DE XILITOL USE OF DIFFERENT RAW MATERIALS FOR BIOTECHNOLOGICAL XYLITOL PRODUCTION

USO DE DIFERENTES MATERIAS PRIMAS PARA Á PRODUCCIÓN BIOTECNOLÓXICA DE XILITOL

Martinez, E.A.1,2; Villarreal, M.L.M.1; Almeida e Silva, J.B.1*; Solenzal, A.I.N.2; Canilha, L.1; Mussatto, S.I.1 1

Departamento de Biotecnologia - Faculdade de Engenharia Química de Lorena. Rodovia Itajubá-Lorena, Km 74,5. 12600-970 - Lorena/SP, Brasil. 2 Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar. P.O.Box 4026. Ciudad de La Habana, Cuba. *

Autor para la correspondencia. E-mail: [email protected]

Recibido: 10 de Mayo de 2002; recibida versión revisada: 8 de Agosto de 2002; aceptado: 13 de Agosto de 2002 Received: 10 May 2002; revised version received: 8 August 2002; accepted: 13 August 2002

Abstract This work deals with the biotechnological production of xylitol from xylose of hemicellulosic hydrolysates of sugarcane bagasse, eucalyptus, rice straw and wheat straw, by the yeast Candida guilliermondii FTI 20037. The hydrolysates were evaporated under vacuum in order to achieve a xylose concentration about 100 g/L and then treated with CaO until pH 7.0 and H3PO4 until pH 5.5, followed by activated charcoal (2.4 %). The fermentations of hydrolysates were carried out in 125 mL Erlenmeyer flasks, in shaker at 300 rpm, during 80 h. By the kinetic study it was possible to observe the behavior of the yeast under the different characteristics of hydrolysates and the consequences on the fermentation parameters. It was obtained a volumetric productivity of 0.50 g/Lh for the hydrolysate from sugarcane bagasse, 0.35 g/Lh for rice straw, 0.34 g/Lh for eucalyptus and 0.24 g/Lh for wheat straw. © 2002 Altaga. All rights reserved. Keywords: sugarcane bagasse, eucalyptus, rice straw, wheat straw, xylitol.

Resumen Este trabajo muestra la producción biotecnológica de xilitol a partir de la xilosa presente en hidrolizados hemicelulósicos de bagazo de caña de azúcar, eucalipto, paja de arroz y paja de trigo utilizando la levadura Candida guilliermondii FTI 20037. Los hidrolizados fueron, primeramente, concentrados a vacío para obtener una concentración de xilosa de 100 g/L. Posteriormente fueron tratados con CaO, para elevar el pH hasta un valor de 7,0 y con H3PO4 hasta pH 5,5. Finalmente se trataron con carbón activado (2,4 %). El proceso de fermentación de los hidrolizados (pH 5,0 a 30 oC) fue realizado en frascos Erlenmeyer de 125 mL, agitados a 300 rpm durante 80 h. El estudio cinético permitió observar el comportamiento de la C. guilliermondii en estos hidrolizados y sus consecuencias sobre los parámetros fermentativos. Se obtuvo una productividad de 0,50 g/Lh en hidrolizado de bagazo de caña, 0,35 g/Lh en paja de arroz, 0,34 g/Lh en eucalipto y 0,24 g/Lh en paja de trigo. © 2002 Altaga. Todos los derechos reservados. Palabras clave: bagazo de caña de azúcar, eucalipto, paja de arroz, paja de trigo, xilitol.

Resumo Neste traballo mostrase a producción biotecnolóxica de xilitol a partir da xilosa presente nos hidrolizados hemicelulósicos de bagazo de caña de azucre, eucalipto, palla de arroz e palla de trigo utilizando a levadura Candida guilliermondii FTI 20037. Os hidrolizados foron, primeiramente, concentrados a bacío para obter unha concentración de xilosa de 100 g/L. Posteriormente foron tratados con CaO, para elevar o pH hasta un valor de 7,0 e con H3PO4 hasta pH 5,5. Finalmente tratáronse con carbón activado (2,4 %). O proceso de fermentación dos hidrolizados (pH 5,0 a 30 oC) realizouse en frascos Erlenmeyer de 125 mL, axitados a 300 rpm durante 80 h. O estudio cinético permitiu observar o comportamento da C. guilliermondii nestes hidrolizados e súas consecuencias sobre os parámetros fermentativos. Obtívose unha productividade de 0,50 g/Lh en hidrolizado de bagazo de caña, 0,35 g/Lh na palla de arroz, 0,34 g/Lh no eucalipto e 0,24 g/Lh na palla de trigo. © 2002 Altaga. Tódolos dereitos reservados. Palabras chave: bagazo de caña de azucre, eucalipto, palla de arroz, palla de trigo, xilitol.

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INTRODUCCIÓN

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Entretanto, Chen y Anderson (1980), plantean que este material posee insuficiente energía de combustión por unidad de volumen lo cual no permite su empleo en la generación de energía. En el aspecto alimenticio, la paja de arroz posee posibilidades restringidas de utilización in natura y su aprovechamiento para alimentación animal es limitado debido a su bajo valor proteico y baja digestibilidad (Sirinivasan et al, 1983). De forma contradictoria, Misra et al. (1993), plantean que puede ser utilizada en la alimentación animal como ración pues presenta un alto valor energético y buena digestibilidad. Este material lignocelulósico, debido a su alto contenido de pentosanos, proporciona un hidrolizado que puede ser utilizado en procesos de bioconversión como por ejemplo la producción de xilitol (Mussatto y Roberto, 2001; Silva y Roberto, 2001). La paja de trigo es un material lignocelulósico que posee una composición aproximada de celulosa, hemicelulosa y lignina, en proporciones 3:5:2. Esta característica la hace más rica en xilosa que el resto de los materiales (Hon, 1996). Este subproducto es ampliamente utilizado en la alimentación animal y como material combustible. Hamilton y Leopord (1987), citan su uso en Europa en la producción de pulpa de papel. En el caso de la paja de trigo, pocos trabajos en la bibliografía especializada citan su utilización en la obtención de productos de interés económico y social, y en particular de xilitol (Sirisansaneeyakul et al., 1992; Canilha, 2002). Estas diversas materias primas lignocelulósicas pueden ser sometidas a una hidrólisis ácida selectiva (prehidrólisis) de la que se obtiene una fracción líquida rica en xilosa y un residuo sólido formado por celulosa y lignina (Parajó et al., 1998). Bajo condiciones adecuadas este residuo sólido puede ser separado y utilizado para la obtención de diferentes productos químicos y farmacéuticos y el hidrolizado puede ser utilizado para la obtención de xilitol. Paralelamente, durante el proceso de hidrólisis ácida son generados en el hidrolizado varios subproductos provenientes de la degradación de la hemicelulosa, celulosa y lignina, como furfural, hidroximetilfurfural, ácido acético y compuestos fenólicos de bajo peso molecular que son tóxicos al proceso fermentativo (Larson et al., 2000; Rodrigues et al., 2001). Estudios relacionados con el tratamiento de los hidrolizados hemicelulósicos de bagazo de caña (Rodrigues et al., 2001), de eucalipto (Canettieri et al., 2001), de paja de arroz (Mussatto, 2002) y de paja de trigo (Canilha, 2002) están volcados en el aprovechamiento de estos residuos lignocelulósicos por vía microbiológica como una alternativa tecnológica en la obtención de xilitol. Este alcohol pentahidroxilado posee gran interés comercial debido a sus propiedades físico-químicas que facilitan su uso en las industrias alimenticia, farmacéutica y odontológica (Emodi, 1978). Presenta propiedades anticariogénicas por el hecho de no ser utilizado por los microorganismos de la flora bucal, en particular por la bacteria Streptococcus mutans, lo que evita la formación de ácidos que atacan el esmalte dental (Wäler et al., 1992; Aguirre-Zero et al., 1993; Lingstrom et al., 1997). Por otra parte induce la remineralización del esmalte de los

Grandes cantidades de residuos vegetales y agroindustriales son generados y acumulados anualmente en la naturaleza en forma sólida, ocasionando serios problemas de contaminación ambiental y pérdidas de fuentes potenciales de alto valor agregado (Molwitz et al., 1996). Estos problemas traen consigo el aumento del interés de la comunidad científica en encontrar nuevas tecnologías para el aprovechamiento de los mismos en la obtención de productos de alto valor agregado. Dentro de estos residuos (subproductos) se encuentran el bagazo de caña de azúcar, eucalipto, la paja de arroz y la paja de trigo. El bagazo de caña de azúcar es un subproducto lignocelulósico abundante en países como Brasil, India y Cuba donde la industria azucarera tiene gran importancia comercial (Biswas y Vashishtha, 1998; ICIDCA, 2000). Está constituido por, aproximadamente, 50% de celulosa, 25% de hemicelulosa y 25% de lignina. A pesar de que este residuo es utilizado como combustible en las industrias azucarera, alimenticias, de papel, alcohol y química, grandes cantidades son acumuladas en la naturaleza (Macedo, 1998). Brasil es el responsable del 25 % de la producción mundial de caña lo que corresponde a 300 millones de toneladas. El país produce 14,5 millones de toneladas de azúcar, 15,3 billones de litros de alcohol generando 80 millones de toneladas de bagazo (Procknor, 2000). Muchos trabajos han sido desarrollados para la utilización de este residuo en la producción de xilitol (Felipe et al, 1996; Alves et al, 1998; Martínez et al., 2000; Rodrigues et al, 2001). Según la FAO (http://www.fao.org/Forestry/Fo/ Country), Brasil es considerado en el ámbito mundial como el quinto productor de madera industrial y el mayor de maderas tropicales. Según Brito et al. (1979), solo el 51,7 % de la masa seca total de eucalipto es aprovechada por la industria brasileña, permaneciendo el resto en el campo en forma de hojas, ramas y maderas finas. Hidrolizados hemicelulósicos de eucalipto han sido utilizados para la obtención de varios productos de interés comercial como por ejemplo alcohol (Ferrari et al., 1992); 2,3-butanodiol (Prata, 1997), proteína microbiana (Almeida e Silva et al., 1995a,b, 1998, 2002) y en la producción de xilitol (Canettieri et al., 2001). Dentro del grupo de pajas de cereales, la paja de arroz se destaca por su abundancia, siendo producida cada año en grandes cantidades en todo el mundo (Sun et al., 2000). De acuerdo con Kadam et al. (2000), más de 50 países contribuyen con una producción de cerca de 100 millones de toneladas de arroz anualmente, lo que corresponde a una producción de 135 millones de toneladas de paja de arroz. De acuerdo con Mussatto (2002), la estimación de producción de paja de arroz en Brasil referente a la zafra de arroz 2000/2001 es de aproximadamente 15 millones de toneladas. La paja de arroz posee una composición aproximada de 43,5% de celulosa, 22% de hemicelulosa y 17,2% de lignina (Mussatto, 2002). Según Kadam et al. (2000), este residuo puede ser utilizada en la producción de combustibles líquidos y en la generación de energía.

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Martínez et al.: Uso de diferentes materias primas para la producción biotecnológica de xilitol.

Tabla 1.- Composición del hidrolizado hemicelulósico original obtenido de las diferentes materias primas. HMF = Hidroximetilfurfural.

Materia Prima Bagazo Caña Paja de Arroz Eucalipto Paja de Trigo

Xilosa (g/L) 22,71 18,33 24,32 10,65

Glucosa (g/L) 1,70 3,29 1,53 2,79

Arabinosa (g/L) 1,57 3,40 0,53 1,78

Acido Acético (g/L) 3,66 1,05 5,90 0,68

Furfural (g/L) 0,17 0,10 0,54 0,38

HMF (g/L) 0,02 0,17 0,10 0,05

Tabla 2.- Composición del hidrolizado hemicelulósico concentrados obtenido de las diferentes materias primas.HMF = Hidroximetilfurfural.

Materia Prima Bagazo Caña Paja de Arroz Eucalipto Paja de Trigo

Xilosa (g/L) 99,80 103,90 97,38 98,00

Glucosa (g/L) 7,84 25,62 10,27 34,23

Arabinosa (g/L) 11,14 27,23 5,61 18,44

dientes, revertiendo lesiones recién formadas, por el aumento de la concentración de los iones calcio y fosfato (Makinen, 1976). La anticariogenicidad del xilitol es una característica de gran importancia principalmente para los países del tercer mundo, donde la incidencia de caries es extremadamente alta. El xilitol posee también varias aplicaciones clínicas que lo indican para el tratamiento de personas con diabetes, desórdenes en el metabolismo de lípidos, lesiones renales y parenterales, en la prevención de otitis, infecciones pulmonares y osteoporosis (Mäkinen, 2000). El presente trabajo tiene como objetivo analizar la influencia de las características de los hidrolizados sobre los parámetros fermentativos obtenidos en la producción de xilitol a partir de hidrolizados hemicelulósicos de bagazo de caña de azúcar, eucalipto, paja de arroz y paja de trigo por Candida guilliermondii FTI 20037.

Acido Acético (g/L) 5,03 1,07 6,86 1,61

Furfural (g/L) 0,014 0,103 0,044 0,089

HMF (g/L) 0,06 0,47 0,29 0,11

formados en cada paso fueron eliminados por filtración. Los hidrolizados fueron autoclavados a 100 oC durante 15 min y suplementados asépticamente con extracto de salvado de arroz (20 g/L), (NH 4 ) 2 SO 4 (3 g/L) y CaCl2·2H2O (0,1 g/L), para ser usados como medio de fermentación. Preparación de inóculo Una cepa estoque de Candida guilliermondii fue transferida a frascos Erlenmeyer de 125 mL conteniendo 50 mL de medio (xilosa, 30,0 g/L; sulfato de amonio, 3,0 g/L; cloruro de calcio, 0,1 g/L; extracto de salvado de arroz, 20 g/L) y encubados bajo agitación de 200 rpm a 30 oC durante 24 h. Las células fueron entonces centrifugadas a 2000 g durante 15 min y resuspendidas en agua destilada estéril para alcanzar una concentración final de 0,5 g/L. Condiciones de fermentación y análisis estadístico Los experimentos fueron realizados, en duplicado, utilizando frascos Erlenmeyer de 125 mL con 50 mL de medio de fermentación, en las condiciones de pH 5, 30oC, 300 rpm, durante 80 h. Las muestras se retiraron cada 8 h y con las pertenecientes al tiempo final fueron determinadas la productividad volumétrica en xilitol, los factores de conversión de xilosa en xilitol (Yp/s), de sustrato total en células (Yx/st), el consumo de xilosa. La eficiencia de fermentación en los hidrolizados de cada materia prima fueron analizados estadísticamente por el test de Duncan.

MATERIALES Y MÉTODOS Microorganismo Los experimentos fueron realizados utilizando la levadura Candida guilliermondii FTI 20037 de la colección de cepas de la Facultad de Ingeniería Química de Lorena (Lorena, São Paulo, Brasil). La cepa fue conservada a 4ºC en cuña de agar extracto de malta. Preparación de los hidrolizados hemicelulósicos Los hidrolizados hemicelulósicos fueron obtenidos mediante la hidrólisis ácida de los diferentes materiales lignocelulósicos: bagazo de caña de azúcar según Rubio (2001); eucalipto según Almeida e Silva (1996); paja de arroz según Mussatto (2002), y paja de trigo según Canilha (2002). Los hidrolizados fueron concentrados a vacío a 66 ± 4 oC para alcanzar una concentración aproximada de 100 g/L de xilosa. Estos hidrolizados fueron tratados antes de la fermentación con CaO y H3PO4, y clarificados con carbón activado (2,4 %) a 200 rpm y 30 oC durante 1 h para eliminar los compuestos tóxicos formados durante la hidrólisis ácida (Alves et al., 1998). Los precipitados

Métodos analíticos Las concentraciones de glucosa, xilosa, arabinosa, xilitol y ácido acético se determinaron por cromatografía líquida de alta resolución (Shimadzu LC-10AD, Tokyo, Japan), detector de índice de refracción RID 6A, columna BIO-RAD AMINEX HPX87H, usando como efluente H2SO4 0,01 N, flujo de 0,6 mL/min; temperatura de la columna 45 oC; atenuación del detector 16x, volumen de muestra de 20 µl. Furfural e hidroximetilfurfural también se determinaron por cromatografía líquida de alta resolución,

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Tabla 3.- Concentraciones finales en g/l de los componentes en los hidrolizados hemicelulósicos de diferentes materias primas después de el proceso de tratamiento con CaO, H3PO4 y carbón activado. HMF = Hidroximetilfurfural.

Materia Prima Bagazo Caña Paja de Arroz Eucalipto Paja de Trigo

Xilosa (g/L) 75,35 71,14 78,71 61,03

Glucosa (g/L) 6,09 15,55 7,87 27,05

Arabinosa (g/L) 8,61 17,13 3,80 9,92

Acido Acético (g/L) 4,20 1,07 6,00 1,59

Furfural (g/L) 0,004 0,001 0,000 0,017

HMF (g/L) 0,004 0,029 0,000 0,039

Tabla 4.- Test de Duncan para los parámetros fermentativos obtenidos durante la producción de xilitol en hidrolizados hemicelulósicos de diferentes materias primas. Las medias seguidas de la misma letra no difieren entre sí al nivel de 5 % por el test de Duncan.

Materia Prima Bagazo Caña Paja de arroz Eucalipto Paja de trigo

Productividad (g/Lh) 0.496a 0.347ab 0.341ab 0.238b

Yp/s (g/g) 0.633a 0.523ab 0.434ab 0.320b

pero usando un detector SPD-10A UV-VIS, una columna Hewlett-Packard RP18 (200 mn), efluente acetronitrila: agua (1:8) con ácido acético 1 %, 0,8 mL/min y temperatura de 25 oC. La concentración celular se determinó usando el espectrofotómetro Beckman DU 640B, (Fullerton, CA, USA), comparando la densidad óptica de la suspensión celular con una curva patrón estándar (absorbancia a 600 nm versus peso seco de células).

Yx/sT (g/g) 0.044a 0.073 a 0.050 a 0.058 a

Consumo Xilosa (%) 83.72 a 74.71 a 79.66 a 77.66 a

Eficiencia (%) 68.97 a 57.04b 47.32bc 43.95c

Rousseau, 1998). En cuanto a la arabinosa, esta puede servir como inductora de las enzimas xilosa reductasa y xilitol deshidrogenase (Lee et al., 1996). También puede ser observado la presencia en los hidrolizados, de compuestos tóxicos e inhibidores del metabolismo microbiano como ácido acético, furfural e hidroximetilfurfural originados durante el proceso de hidrólisis de la biomasa lignocelulósica (Chung y Lee, 1985). La concentración de ácido acético en los hidrolizados de eucalipto y bagazo de caña está por encima de 3,0 g/L, valor considerado inhibitorio para el crecimiento de C. guilliermondii (Felipe et al., 1995). Las concentraciones de los demás compuestos tóxicos fueron bajas, semejantes a los citados por Rodrigues et al. (2001) en trabajos realizados con hidrolizado de bagazo de caña. En la Tabla 2 se encuentran las concentraciones de los hidrolizados concentrados, los cuales fueron sometidos al mismo proceso de tratamiento. El tratamiento efectuado con CaO, H 3 PO 4 y carbón activado con vistas a reducir los compuestos inhibidores del crecimiento microbiano causó también la reducción en los niveles de azúcares, como puede observarse en la Tabla 3. Como se muestra en la Tabla 3, durante el proceso de tratamiento de los hidrolizados se produjo una mayor pérdida de glucosa en el hidrolizado hemicelulósico de paja de arroz. Las pérdidas de arabinosa estuvieron en un rango semejante a la de glucosa, siendo mayores para el hidrolizado de paja de trigo, el cual tuvo también las mayores pérdidas en xilosa. En cuanto a la eliminación de compuestos inhibidores se observó que las mayores reducciones de ácido acético ocurrieron en el hidrolizado de bagazo de caña y de eucalipto correspondiendo a 16,5 y 12,6%, respectivamente, mientras que en el caso de los hidrolizados de paja de trigo y de paja de arroz apenas hubo eliminación. El furfural fue eliminado prácticamente en su totalidad en los hidrolizados de paja de arroz, de paja de trigo y de eucalipto y en un 71,42 % para el hidrolizado de bagazo de caña. La

RESULTADOS Y DISCUSIÓN La Tabla 1 muestra la composición inicial de los hidrolizados obtenidos con las diferentes materias primas. En todas las condiciones experimentales la xilosa fue el azúcar predominante para todos los hidrolizados (6576 %), seguido por glucosa (4-17 %) y arabinosa (1,613 %) presentes en menores cantidades. La presencia en bajas concentraciones de glucosa es favorable para el proceso fermentativo en estudio, además indica que la condición de hidrólisis es adecuada para la extracción de la fracción hemicelulósica. Este hecho es confirmado por los bajos niveles de furfural y hidroximetilfurfural. Cuando los niveles de estos inhibidores están elevados significa que la condición de hidrólisis está siendo drástica causando degradación de xilosa y glucosa del medio. Cuando la glucosa está presente en elevadas concentraciones ocurre una represión catabólica sobre las enzimas xilosa reductasa y xilitol deshidrogenase, principales en la bioconversión xilosa-xilitol (Lee et al., 1996). La disminución de la actividad de estas enzimas fue constatada por Rosa et al. (1998), durante el cultivo de C. guilliermondii en medio conteniendo xilosa y glucosa en diferentes concentraciones. Otro aspecto es que la presencia de glucosa en bajas concentraciones en un medio donde también está presente el ácido acético contribuye a minimizar el efecto tóxico causado por el ácido durante el metabolismo de la xilosa (Lawford y

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80 70

Xilosa (g/l)

60

Legenda Caña de azúcar Paja de Arroz Paja de Trigo Eucalipto

50 40 30 20 10 0 40

Xilitol (g/l)

30

20

10

0 0

20

40

60

80

Tiempo (h)

Figura 1. Consumo de xilosa y producción de xilitol en hidrolizados de diferentes materias primas.

fermentación. Este hecho es atribuible a que durante el proceso de tratamiento las mayores pérdidas de xilosa fueron con esta materia prima (Tabla 3). La fermentación llevada a cabo en hidrolizado de paja de trigo se inició con una concentración de xilosa de 60 g/ L, mientras que para el resto de los hidrolizados fue superior a 70 g/L. La Tabla 4 muestra que la productividad volumétrica en xilitol y el rendimiento en producto de xilosa en xilitol (Yp/s) se comportaron de igual forma independientemente de la materia prima utilizada. Los valores medios obtenidos para la productividad y para Yp/s con el hidrolizado de bagazo de caña de azúcar son superiores a los obtenidos con el hidrolizado de paja de trigo, difiriendo estadísticamente en un nivel de 5 % según el test de Duncan aplicado. Respecto a la conversión de substrato en célula Y x/st y al consumo de xilosa el comportamiento de la levadura C. guilliermondii también

menor reducción de la concentración de hidroximetilfurfural ocurrió en el hidrolizado de paja de trigo (64,6 %), mientras que para el resto de las materias primas la reducción fue superior a 93 %. La Figura 1 muestra el perfil del proceso fermentativo en los hidrolizados hemicelulósicos de las diferentes materias primas. Se observa que el consumo de xilosa y la formación de xilitol cuando la fermentación fue realizada en hidrolizado hemicelulósico de paja de trigo presentó un comportamiento inferior a las demás. De una manera general, los perfiles de las curvas presentan un comportamiento semejante, excepto la formación de xilitol en hidrolizado hemicelulósico de bagazo de caña de azúcar en el cual hay un aumento significativo de su formación después de las 64 horas de fermentación. El pobre desempeño de la C. guilliermondii en hidrolizado hemicelulósico de paja de trigo es debido probablemente al bajo valor inicial de azúcar en la

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fue el mismo, independientemente de la materia prima empleada. El mejor valor de eficiencia del proceso de fermentación fue obtenido con hidrolizado de bagazo de caña de azúcar, el cual es diferente estadísticamente a los obtenidos en los demás hidrolizados en un nivel de 5 % según el test de Duncan. Los peores resultados de eficiencia de fermentación fueron obtenidos con hidrolizado de paja de trigo, con diferencias estadísticas al nivel de 5% según el test de Duncan, de aquellos obtenidos con hidrolizado de bagazo de caña y de paja de arroz. Los valores de los parámetros fermentativos obtenidos en este estudio para el hidrolizado hemicelulósico de bagazo de caña son menores que los alcanzados por Alves et al. (1998), con una productividad de 0,47 g/l.h y un rendimiento de 0,79 g/g de conversión de xilosa en xilitol. Los resultados logrados con hidrolizado de paja de arroz, fueron muy inferiores que los obtenidos por Silva y Roberto (2001), con una productividad de 0,54 g/Lh y 0,65 g/g de conversión. De igual forma, Canilha (2002) para paja de trigo obtuvo una productividad de 0,45 g/Lh y un rendimiento de conversión de xilosa en xilitol de 0,88 g/g contra un valor logrado en este trabajo de 0,24 g/Lh y 0,32 g/g, respectivamente. Para el hidrolizado hemicelulósico de eucalipto los resultados obtenidos en el presente trabajo fueron superiores a los de Almeida e Silva et al. (2002), con productividad de 0,28 g/Lh.

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CONCLUSIONES La estrategia de desarrollo de derivados a partir de la utilización de estos subproductos lignocelulósicos en la obtención de xilitol, compuesto de alto valor agregado, contribuirá al incremento de la eficiencia de explotación de estos materiales así como a una solución a los problemas ambientales causados por la acumulación de estos residuos. Como se constata todas las materias primas utilizadas en este trabajo proporcionan hidrolizados hemicelulósicos capaces de ser bioconvertidos en xilitol, con mayor o menor éxito, por la levadura C. guilliermondii FTI 20037. Se deben procurar alternativas de tratamiento con el objetivo de reducir la pérdida de azúcares fermentables, especialmente de glucosa y xilosa. Los mejores valores de productividad volumétrica en xilitol (0,50 g/Lh), fueron obtenidos usando hidrolizado de bagazo de caña. En hidrolizados hemicelulósicos de eucalipto, paja de arroz y de trigo fueron obtenidos valores de productividad de 0,34, 0,35 y 0,24 g/Lh, respectivamente.

AGRADECIMIENTOS Los autores reconocen el apoyo financiero de la Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) de Brasil.

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