USO DE DIFERENTES MATERIAS PRIMAS PARA LA PRODUCCI N BIOTECNOL GICA DE XILITOL USE OF DIFFERENT RAW MATERIALS FOR BIOTECHNOLOGICAL XYLITOL PRODUCTION

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CYTA - Journal of Food
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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
E. A. Martinez, M. L.M. Villarreal, J. B. Almeida e Silva, A. I.N. Solenzal, L.
Canilha & S. I. Mussatto
To cite this article: E. A. Martinez, M. L.M. Villarreal, J. B. Almeida e Silva, A. I.N. Solenzal,
L. Canilha & S. I. Mussatto (2002) 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, CYTA - Journal of Food, 3:5, 295-301, DOI:
10.1080/11358120209487742
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295
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). ISSN 1135-8122
USO DE DIFERENTES MATERIAS PRIMAS PARA LA PRODUCCIÓN
BIOTECNOLÓGICA DE XILITOL
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.
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
1Departamento de Biotecnologia - Faculdade de Engenharia Química de Lorena. Rodovia Itajubá-Lorena, Km 74,5.
12600-970 - Lorena/SP, Brasil.
2Instituto 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: joaobatista@debiq.faenquil.br
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
Cienc. Tecnol. Aliment. Vol. 3, No 5, pp. 295-301, 2002 ISSN 1135-8122 ©2002 ALTAGA
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INTRODUCCIÓN
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.
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 (pre-
hidrólisis) 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
297
ALTAGA ©2002 Martínez et al.: Uso de diferentes materias primas para la producción biotecnológica de xilitol.
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.
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
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), (NH4)2SO4 (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), elconsumo de xilosa. La eficiencia
de fermentación en los hidrolizados de cada materia prima
fueron analizados estadísticamente por el test de Duncan.
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,
Tabla 1.- Composición del hidrolizado hemicelulósico original obtenido de las diferentes materias primas. HMF = Hidroximetilfurfural.
Materia Prima Xilosa 
(g/L) 
Glucosa 
(g/L) 
Arabinosa 
(g/L) 
Acido 
Acético (g/L) 
Furfural 
(g/L) 
HMF 
(g/L) 
Bagazo Caña 22,71 1,70 1,57 3,66 0,17 0,02 
Paja de Arroz 18,33 3,29 3,40 1,05 0,10 0,17 
Eucalipto 24,32 1,53 0,53 5,90 0,54 0,10 
Paja de Trigo 10,65 2,79 1,78 0,68 0,38 0,05 
 
Tabla 2.- Composición del hidrolizado hemicelulósico concentrados obtenido de las diferentes materias primas.HMF = Hidroximetilfurfural.
Materia Prima Xilosa 
(g/L) 
Glucosa 
(g/L) 
Arabinosa 
(g/L) 
Acido 
Acético (g/L) 
Furfural 
(g/L) 
HMF 
(g/L) 
Bagazo Caña 99,80 7,84 11,14 5,03 0,014 0,06 
Paja de Arroz 103,90 25,62 27,23 1,07 0,103 0,47 
Eucalipto 97,38 10,27 5,61 6,86 0,044 0,29 
Paja de Trigo 98,00 34,23 18,44 1,61 0,089 0,11 
 
298
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, H3PO4 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
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).
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 (65-
76 %), seguido por glucosa (4-17 %) y arabinosa (1,6-
13 %) 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
Materia Prima Xilosa 
(g/L) 
Glucosa 
(g/L) 
Arabinosa 
(g/L) 
Acido 
Acético (g/L) 
Furfural 
(g/L) 
HMF 
(g/L) 
Bagazo Caña 75,35 6,09 8,61 4,20 0,004 0,004 
Paja de Arroz 71,14 15,55 17,13 1,07 0,001 0,029 
Eucalipto 78,71 7,87 3,80 6,00 0,000 0,000 
Paja de Trigo 61,03 27,05 9,92 1,59 0,017 0,039 
 
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.
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 Productividad 
(g/Lh) 
Yp/s 
(g/g) 
Yx/sT 
(g/g) 
Consumo 
Xilosa (%) 
Eficiencia 
(%) 
Bagazo Caña 0.496a 0.633a 0.044a 83.72 a 68.97 a 
Paja de arroz 0.347ab 0.523ab 0.073 a 74.71 a 57.04b 
Eucalipto 0.341ab 0.434ab 0.050 a 79.66 a 47.32bc 
Paja de trigo 0.238b 0.320b 0.058 a 77.66 a 43.95c 
 
Cienc. Tecnol. Aliment. Vol. 3, No 5, pp. 295-301, 2002 ISSN 1135-8122 ©2002 ALTAGA
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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
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 laproductividad
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 Yx/st y al consumo de xilosa el
comportamiento de la levadura C. guilliermondii también
Figura 1. Consumo de xilosa y producción de xilitol en hidrolizados de diferentes materias primas.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
 
 Legenda
 Caña de azúcar
 Paja de Arroz
 Paja de Trigo
 EucaliptoX
ilo
sa
 (g
/l)
0 20 40 60 80
0
10
20
30
40
X
ilit
ol
 (g
/l)
Tiempo (h)
ALTAGA ©2002 Martínez et al.: Uso de diferentes materias primas para la producción biotecnológica de xilitol.
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.
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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