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Agricultural Research Service

Nueva levadura para la producción de bioenergía es muy eficaz en la descomposición de las mazorcas del maíz / mes de 2013 / La revista de Investigación Agrícola

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Biólogo molecular Z. Lewis Liu (derecha) y técnico Scott Weber agregan una nueva cepa de levadura a una mezcla de mazorcas durante la producción de etanol. Enlace a la información en inglés sobre la foto
Biólogo molecular Z. Lewis Liu (derecha) y técnico Scott Weber agregan una nueva cepa de levadura a una mezcla de mazorcas durante la producción de etanol. Una enzima producida por la levadura ayuda a liberar y descomponer los azúcares de biomasa y reducir los costos de la producción de etanol.

Nueva levadura para la producción de bioenergía es muy eficaz en la descomposición de las mazorcas del maíz

Hay mucho que se puede hacer con una mazorca de maíz después de remover los granos. Los agricultores dejan las mazorcas en el campo para mejorar la calidad del suelo. Los cocineros hábiles usan las mazorcas para hacer la jalea. En China, el azúcar llamado xilosa se extrae de la mazorca para los usos industriales.

Ahora biólogo molecular Zonglin Lewis Liu del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) y sus colegas han identificado una cepa de levadura para la producción de etanol que descompone y fermenta los azúcares en las mazorcas de maíz dejadas después de la extracción de la xilosa. Además, esto ocurre sin añadidura de una enzima costosa, un hallazgo que puede ayudar a hacer la producción de etanol celulósico una proposición más económica.

La nueva cepa de levadura, Clavispora NRRL Y-50464 (Y-50464), puede tolerar los compuestos derivados de la mazorca que impiden el crecimiento de la levadura y las tasas de fermentación. La nueva cepa puede crecer muy rápidamente en temperaturas de 98,6 grados F, diferente de su cepa madre, la cual crece más eficazmente en temperaturas de 86 grados F. Esto significa que la nueva cepa puede medrar en las temperaturas más altas que son necesitadas para optimizar las tasas de sacarificación y fermentación simultánea (SSF), un proceso de un solo paso en la producción de etanol celulósico que combina la liberación y la fermentación de los azúcares de la materia prima.

Liu trabajó con técnico Scott Weber y microbiólogo Michael Cotta en el proyecto. Liu, Weber y Cotta trabajan en la Unidad de Investigación de Bioenergía, parte del Centro Nacional de Investigación de Utilización Agrícola mantenido por el ARS en Peoria, Illinois.

El grupo comenzó el proyecto con una cepa de levadura que ha sido identificada en estudios previos relacionados con el uso de sorgo dulce como un cultivo biocombustible para la producción del etanol. Luego, en el laboratorio, los investigadores pusieron esta cepa en condiciones que promoverían la expresión de rasgos genéticos que apoyan SSF, incluyendo tolerancia a las temperaturas más altas y la tolerancia de compuestos derivados de la mazorca que impiden la producción de etanol. Estas pruebas llegaron a la selección de Y-50464.

El grupo comparó la rapidez de Y-50464 y otra cepa de levadura, llamada Y-12632, en liberar y fermentar el azúcar en los residuos de las mazorcas del maíz después de la extracción de la xilosa. La nueva levadura creció y llegó a su densidad celular más alta dentro de 24 horas después del principio de la prueba. La otra levadura no creció en absoluto bajo las mismas condiciones.

En otra prueba, los científicos agregaron las enzimas celulasa y beta-glucosidasa, las cuales a menudo se usan para descomponer los residuos y para extraer los azúcares, y observaron que Y-50464 llegó a su máxima producción del etanol—una cantidad de 25,7 gramos por litro—cinco días después del principio de la prueba. Pero la levadura produjo aún más etanol—una cantidad de 26,6 gramos por litro en cinco días—sin añadidura de la beta-glucosidasa. Por contraste, Y-12632 tuvo una máxima producción de etanol de 22,9 gramos por litro después de seis días con la ayuda de la enzima. Pero sin la enzima, su tasa de producción fue solamente 11,9 gramos por litro.

Liu y sus colegas tomaron muestras de extractos de proteínas de ambas levaduras para buscar indicios de actividad enzimática dentro de la levadura. Ellos observaron actividad enzimática significativa en los extractos de Y-50464, pero no en los extractos de Y-12632. Después de más pruebas, el grupo de Liu confirmó que Y-50464 contiene una nueva forma de beta-glucosidasa.

"Esta es una cepa única de levadura porque produce una beta-glucosidasa innata, una de las dos enzimas necesitadas para la producción de etanol de la celulosa", dice Liu. "Ahora tenemos una cepa valiosa de levadura que podemos usar en la próxima generación del desarrollo de biocatalizadores. Esperamos a enriquecer las características deseables de esta cepa con enzimas adicionales para mejorar la producción de biocombustibles".

Los resultados de estas investigaciones han sido publicados en 'Bioresource Technology' (Tecnología de Biorecursos) and 'Bioenergy Research' (Investigaciones sobre Bioenergía). — Por Ann Perry, ARS.

La versión en inglés de "Nueva levadura para la producción de bioenergía es muy eficaz en la descomposición de las mazorcas del maíz" ("New Bioenergy Yeast Is an Overachiever") fue publicada en la revista 'Agricultural Research' de mayo 2013.

Última Modificación: 5/1/2013
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