Citric acid is industrially produced by liquid-state fermentation using fungi of the genus Aspergillus; however, this process heavily relies on the composition of the culture medium. On the other hand, citric acid production by solid-state fermentation is more robust in physiological and nutritional terms, favoring the growth and enabling the development of more productive processes. Traditionally, solid-state fermentation employs agro-industrial residues; however, this causes operational issues related to the chemical composition of the medium and analytical problems for substrate, biomass, and product recovery analysis. Therefore, an alternative is the use of inert supports such as polyurethane foam, which has a high-water retention capacity (up to 60 times its weight), allowing the recovery of concentrated products without the need to add extraction agents as required with agroindustrial residues as substrates. The use of polyurethane foam impregnated with a defined medium allows for the design of precise cultivation conditions for citric acid production. The objective of this work was to evaluate the effect of the composition of the defined culture medium on citric acid production by A brasiliensis when grown on polyurethane foam, taking advantage of the benefits of solid-state fermentation. For this purpose, a statistical approach based on factorial designs was used to enhance citric acid production. As a result, the maximum yields of citric acid and polyols from glucose as a carbon source were 0.62 Cmol/Cmol and 0.11 Cmol/Cmol respectively. Citric acid production and substrate consumption were negatively affected by the hypertonic concentration of glucose in the medium (>150 mg/mL). Additionally, it was determined that trace elements (Cu2+, Zn2+, Mn2+ y Mo2+) have a negative influence (>0.016 mg/mL) on citric acid, polyols, and biomass production. To the best of our knowledge, this work reports the highest citric acid production yield in solid-state fermentation on polyurethane foam with a defined culture medium.
El ácido cítrico se produce industrialmente por fermentación en estado líquido utilizando hongos del género Aspergillus; sin embargo, este proceso depende en gran medida de la composición del medio de cultivo. Por otro lado, la producción de ácido cítrico por fermentación en estado sólido es más robusta en términos fisiológicos y nutricionales, favoreciendo el crecimiento y permitiendo el desarrollo de procesos más productivos. Tradicionalmente, la fermentación en estado sólido utiliza residuos agroindustriales; sin embargo, esto provoca problemas operativos relacionados con la composición química del medio y problemas analíticos para la cuantificación de sustrato, biomasa y de recuperación de productos. Por ello, una alternativa es el uso de soportes inertes como la espuma de poliuretano, ya que tiene una alta capacidad de retención de agua (hasta 60 veces su peso), permitiendo recuperar productos concentrados, ya que no es necesario añadir agentes de extracción como ocurre con el uso de residuos agroindustriales como sustrato. El uso de espuma de poliuretano impregnada con un medio definido permite diseñar condiciones de cultivo precisas para la producción de ácido cítrico. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de la composición del medio de cultivo definido sobre la producción de ácido cítrico por A. brasiliensis cuando crece sobre espuma de poliuretano aprovechando las ventajas de la FES. Para esto, se utilizó un enfoque estadístico basado en diseños factoriales para incrementar la producción de ácido cítrico. Como resultado, los rendimientos máximos de ácido cítrico y polioles a partir de glucosa como fuente de carbono fueron 0.62 Cmol/Cmol y 0.11 Cmol/Cmol respectivamente. La producción de ácido cítrico y el consumo de sustrato se vieron afectados negativamente por la concentración hipertónica de glucosa en el medio (>150 mg/mL). Adicionalmente, se determinó que los elementos traza (Cu2+, Zn2+, Mn2+ y Mo2+) tienen influencia negativa (> 0.016 mg/mL) sobre la producción de ácido cítrico, polioles y biomasa. Hasta donde sabemos, este trabajo reporta el mayor rendimiento de producción de ácido cítrico en fermentación en medio sólido sobre espuma de poliuretano con un medio de cultivo definido.
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