El documento describe un experimento para producir etanol a partir de suero de leche mediante la fermentación de Saccharomyces cerevisiae. Primero se hidrolizó la lactosa en el suero de leche usando β-galactosidasa inmovilizada en alginato de calcio y sílica gel, lo que resultó en el mayor porcentaje de hidrólisis. Luego, la fermentación del azúcar hidrolizado produjo etanol, aunque el rendimiento fue bajo. Se concluye que es posible obtener etanol del suero lácteo usando este

1. Producción de biobutanol mediante Fermentación
ABE (Acetona-Butanol-Etanol) a partir de suero
lácteo
Cesar Enrique Morales Almeida
Ensayofinal.

2. RESUMEN
El objetivo del trabajo fue obtener etanol a partir de suero de leche mediante el cultivo de
Saccharomyces cerevisiae. Primero se hidrolizó la lactosa mediante la enzima β-
galactosidasa. Para lograr la hidrólisis y seleccionar el mejor sistema de inmovilización
enzimática se utilizó como soportes alginato de calcio, alginato de calcio con tierra de
diatomáceas y alginato de calcio con silica gel. Los porcentajes de hidrólisis de la lactosa
fueron 49.57%, 75.21% y 72.65%, respectivamente, encontrándose superioridad del
catalizador enzima-alginato de calcio-sílica gel. Teniendo en cuenta los resultados, se
utilizaron estos catalizadores biológicos para la hidrólisis de la lactosa presente en el suero
de leche y la posterior producción de etanol.
Introduccion
Durante miles de años eletanol ha sido producido para el consumo humano, especialmente
para la obtención de bebidas alcohólicas concentradas mediante destilación. En la
actualidad el alcohol ha retomado mayor importancia debido a su utilización como
combustible (mezclado con gasolina) para automóviles (Trevan, 1990).
El alcohol se puede producir por rutas químicas (hidratación catalítica del etileno) y por
rutas biotecnológicas (fermentación). Mediante ésta última se hace uso de la capacidad de
los microorganismos para la producción de etanol sobre sustratos baratos y disponibles,
entre los cuales se encuentran lactosa, xilosa y almidón. A través de procesos
biotecnológicos se busca producir etanol con desechos orgánicos como el suero de leche
(fuente de lactosa) el cual se genera como un residuo en procesos lácteos. La levadura
Saccharomyces cerevisiae ha sido tradicionalmente usada para la producción de etanol
(Trevan,1990).
Para la producción de etanol a partir de suero de leche mediante el cultivo de S. cerevisiae,
es necesario realizar lahidrólisis de lalactosacon el fin de obtener glucosay galactosacomo
sustratos, reacción mediada por la β galactosidasa. La inmovilización de enzimas ha
favorecido las condiciones de trabajo a gran escala (Madigan et al., 1998).
Desarrollo
Inmovilización de la enzima β-galactosidasa
Se inmovilizó laenzima β-galactosidasa(Novazym, Novozymes) mediante alginatode calcio
(alginato de sodio 1,5% en CaCl2 0.05M), alginato de calcio más silica gel 0.2% (Merck) y
alginato de calcio mas tierra de diatomáceas 0.2% (Merck). La concentración de la enzima
en los inmovilizados fue del 10%.
Medición de la actividad de la β-galactosidasa inmovilizada

3. Se utilizó una solución de lactosa al 1% como sustrato. La hidrólisis enzimática se llevó a
cabo a 30ºC durante 24 horas, en una columna de vidrio como soporte para los
inmovilizados, con una relación 4,5 mL de enzima/100 mL de solución de lactosa. El
contenido de lactosa se cuantificó mediante el método de Fheling modificado (AOAC
974.06, 1996).
Producción de etanol
El suero de leche fue obtenido de una fábrica de quesos ubicada en Bogotá. Se esterilizó a
121ºC durante 15 minutos. Posteriormente se tomaron 200 mL de sobrenadante; para la
hidrólisis de la lactosa se utilizó β-galactosidasa inmovilizada asépticamente (4.5 mL de
enzima). Luego se adicionaron 0,1 g de levadura Saccharomyces cerevisae (Levapan) y se
dejó en fermentación durante 4 días a 30ºC, sin agitación. Posteriormente se realizó una
destilaciónsimple atemperatura controlada de 75ºC.Elporcentaje de etanol en el destilado
se cuantificó mediante índice de refracción (Refractómetro Fisher Scientific, rango 0-28).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Inmovilización de β-galactosidasa
Los resultados de los ensayos relacionados con la actividad de la β-galactosidasa
inmovilizada, se presentan en la Tabla 1. Se puede observar que la menor cantidad de
lactosa, luego de la hidrólisis se presentó con la enzima inmovilizada en alginato de calcio
con silica – gel. Con este catalizador 3 enzimático se logró un porcentaje de hidrólisis de la
lactosade un 75,21%, es decir un 51.72% más que con elinmovilizado realizado únicamente
con alginato de calcio. Este comportamiento puede deberse a las propiedades de superficie
de la silica gel, ya que permite el mejor desempeño de la enzima y además favorece los
procesos difusivos al interior del catalizador. Teniendo en cuenta este resultado, se utilizó
β-galactosidasa inmovilizada en alginato de calcio con
sìlica gel para la hidrólisis de suero de leche, para producir etanol.
Producción de etanol
Luego del cultivo de Saccharomyces cerevisiae sobre el suero de leche hidrolizado, se
destiló para encontrar el rendimiento producto sustrato (Yps) en etanol/gramos de lactosa.
Para cuantificar la concentración de etanol en el destilado se realizó una curva de

4. calibración mediante índice de refracción utilizando etanol al 96%. Esta curva presentó un
factor de correlación líneal de
0.9849, correspondiente a IR (Índice de refracción) = 26.89 * (Concentración de etanol en
mL etanol/mL solución) – 0.1494. La concentración de etanol en el destilado fue de 0.027
ml/ml de destilado, por lo tanto el valor del rendimiento producto sustrato (Yps) es 2,722 x
10-3 g etanol/g lactosa.
El rendimiento obtenido presenta un valor bajo; por lo tanto se debe realizar un estudio
más profundo acerca de las condiciones de hidrólisis del suero de leche y del cultivo de
Saccharomyces cerevisiae para la producción de etanol. Y establecer mecanismos que
permitan hacer el seguimiento de las reacciones bioquímicas.
Conclusión
En este experimento se logró establecer un sistema de inmovilización de la β-galactosidasa,
que favorece laactividad enzimática, conformado por alginatode calcioy sílicagel.También
obtener etanol a partir de lactosa presente en el suero de leche, mediante el cultivo de
Saccharomyces cerevisiae. Este tipo de procesos favorece el aprovechamiento de desechos
orgánicos de la industria láctea.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
A.O.A.C. 1996. Official Methods of Analysis of AOAC International. 16th ed., AOAC
International. Gaithersburg, M.D.
Doran, P. 1998. Principios de la Ingenieríade los Bioprocesos. Editorial Acribia S.A. Zaragoza,
España. 468p.
Madigan, M.; Martinko, J.; Parker, J. 1998. Brock Biología de los Microorganismos. Editorial
Prentice Hall. Madrid, España. 986p.
Trevan, M.D. 1990. Biotecnología: Principios biológicos. Editorial Acribia. Zaragoza, España.
284p
Whiteburst, R. 2002, Enzymes in Food Technology. Editorial Sheffield Academic Press.
Nueva York, USA. 225p.