Efecto de adición de iones hierro y zinc sobre la producción de etanol de dos cepas recombinantes de Saccharomyces cerevisiae Translated title: The effect of adding iron and zinc ions to ethanol production from two recombinant Saccharomyces cerevisiae strains

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 µM, y zinc a 0 y 50 µM. 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 µM hierro-50 µM 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 µM 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.

Translated abstract

Ethanol production by fermentation is influenced by the presence of metallic ions such as iron and zinc because these are alcohol dehydrogenase enzyme cofactors. Studying this effect leads to identifying the behaviour of microorganisms in industrial substrates containing high concentrations of these kinds of ions. This work therefore evaluated biomass production, residual sugars and ethanol production by fermenting three S. cerevisiae strains (CBS8066, recombinants GG570-CIBI and GG570-CIBII) under the effect of adding ferrous ion at 0, 50 and 150 µM and zinc ion at 0 and 50 µM. The strains had inhibited biomass and ethanol production when zinc and ferrous ions were added; such inhibition was greater in the presence of zinc or iron having higher concentrations. GG570-CIBI had 4 g/L reduction in biomass production and ethanol production dropped by 40% in the 150 µM iron-50 µM zinc treatment (compared to base treatment). GG570-CIBII was the less affected, having less than 11% inhibition of ethanol production at 20 h fermentation. GG570-CIBII presented the greatest ethanol production when 150 µM iron was added to the culture medium with or without adding zinc; in this case, production was 9% and 14% greater than CBS8066 and GG570-CIBI ethanol production, respectively, in the same conditions. GG570-CIBII will be evaluated later on using industrial substrates due to its lower ethanol production inhibition, thereby leading to better yields being obtained.