Statistical optimization of lactic acid production by Lactobacillus pentosus using hemicellulose hydrolysate from sugarcane bagasse

Abstract

The present work reports investigation of hemicellulose hydrolysate from sugarcane bagasse as a sole carbon source for lactic acid production by Lactobacillus pentosus ATCC 8041. Initially, sugarcane bagasse was pretreated with acid in a solid:liquid ratio of 1:2.8 (1 g of bagasse: 2.8 mL of sulfuric acid solution 1 % v/v) at a temperature of 121 °C for 27 min. Then, concentration of both the hemicellulose hydrolysate and the yeast extract in MRS medium were optimized using Response Surface Methodology through software STATISTICA 6.0. Once the optimal conditions (40 % of hemicellulose hydrolysate and 5 g/L of yeast extract) were validated, fermentations were carried out in anaerobic conditions at 37 °C and 120 rpm. After 48 h, 19.17 g/L of lactic acid were produced, with yield of 0.80 g/g, corresponding to a volumetric productivity 0.40 g/(L*h). Findings of this work demonstrate that hemicellulose hydrolysate from sugarcane bagasse is a promising carbon source for lactic acid production.

El presente trabajo reporta la investigación del uso de hidrolizado hemicelulósico, proveniente de bagazo de caña de azúcar, como única fuente de carbono para la producción de ácido láctico mediante Lactobacillus pentosus ATCC 8041. Inicialmente, el bagazo de caña fue pretratado con ácido en una relación sólido líquido de 1:2.8 (1 g de bagazo: 2.8 mL de ácido sulfúrico al 1 % v/v) y a una temperatura de 121 °C por 27 min. Luego, tanto la concentración del hidrolizado hemicelulósico como del extracto de levadura en medio MRS fueron optimizadas empleando Metodología de Superficie de Respuesta mediante el software STATISTICA 6.0. Una vez que las condiciones óptimas fueron validadas (40 % de hidrolizado hemicelulósico y 5 g/L de extracto de levadura), se realizaron fermentaciones en condiciones anaeróbicas a 37°C y 120 rpm. Después de 48 h se produjeron 19.17 g/L de ácido láctico, rendimiento de 0.80 g/g,correspondientes a una productividad volumétrica de 0.40. Los resultados de este trabajo demuestran que el hidrolizado hemicelulósico de bagazo de caña de azúcar es una fuente de carbono prometedora para la producción de ácido láctico.