Abstract A comprehensive comparison of the main fermentation parameters, productivity, yield and final L-lactic acid concentration, obtained through batch, fed-batch and continuous cultivations using Lactobacillus casei CCDM 198 and a model cultivation medium was carried out. Using this data, a pulse-feed fed-batch process was established for testing chicken feather hydrolysate as a replacement for all complex nitrogen sources (yeast and beef extracts and peptone) in the medium. As comparably high values of productivity (about 4.0 g/L/h) and yield (about 98 %) were reached under all cultivation conditions, the maximum final L-lactic acid concentration (116.5 g/L), as achieved through pulse-feed fed-batch fermentation, was chosen as the most important criterion for process selection. Fed-batch cultivation with chicken feather hydrolysate as both a complex nitrogen source and a neutralizing agent for maintaining constant culture pH yielded half the concentration of L-lactic acid compared to the model medium. We demonstrate here that chicken feather hydrolysate has potential for use in the production of L-lactic acid but its utilization requires further optimization

The influence of aeration on the fermentative activity of Brettanomyces intermedius RIVE 2-2-2 was studied in a mixed culture with Saccharomyces cerevisiae RIVE 15-1-416 in order to evaluate the production of chemical compounds of sensory importance. To achieve this, the strains were cultured in Erlenmeyer flasks containing sterilized and aroma-removed apple juice. The chemical compounds produced during fermentation under shaking (200 min-1) or static cultivation were determined by gas and liquid chromatography. The results showed that the stirring during cultivation diminishes the production of glycerol (0.53±0.1 g/L) and acetic acid (94.0±10.0 mg/L) and, on the other hand, increases the production of higher alcohols (1.009 g/L) and ethyl acetate (122.0±5.0 mg/L). Additional batch cultivations carried out in a bioreactor with an air flow of 25 l/h reported a growth rate (µ) and a biomass yield (Yx/s) of 0.05 h-1 and 0.24 (g. dry biomass/g. sugar) respectively. At the end of cultivation, no presence of acetic acid was observed and furthermore, concentrations of ethanol and glycerol reached values of 0.34±0.1 g/L and 1.3±0.05 g/L respectively. The best results in terms of organoleptic quality of the cider regarding to taste and smell were obtained when fermented under static cultivation conditions. The regulation of aeration during fermentation is a useful tool to control the fermentative activity of these two strains in a mixed culture.

Se estudió el efecto de la aireación en la actividad fermentativa de Brettanomyces intermedius RIVE 2-2-2 en cultivo mixto con Saccharomyces cerevisiae RIVE 15-1-416 con el objetivo de evaluar la producción de compuestos químicos de importancia sensorial. Para ello se cultivaron ambas cepas en matraces Erlenmeyer conteniendo jugo de manzana estéril sin aroma. Los compuestos químicos producidos durante la fermentación en cultivo agitado (200 min-1) o estático (sin agitación) fueron determinados por cromatografía gaseosa y líquida. Los resultados mostraron que la agitación durante el cultivo, disminuye la producción de glicerol (0.53±0.1 g/L) y ácido acético (94.0±10.0 mg/L) e incrementa la producción de alcoholes superiores (1.009 g/L) y etil acetato (122.0±5.0 mg/L). Cultivos por lote realizados adicionalmente en biorreactor con un flujo de aire de 25 l/h reportaron una tasa de crecimiento (µ) y rendimiento de biomasa (Yx/s) de 0.05 h-1 y 0.24 (g biomasa seca/g azúcar) respectivamente. Al término del cultivo, no se observó presencia de ácido acético y además las concentraciones de etanol y glicerol alcanzaron valores de 0.34±0.1 g/L y 1.3±0.05 g/L respectivamente. Los mejores resultados en términos de calidad organoléptica de la sidra en lo referente al sabor y olor se obtuvieron en la fermentación en cultivo estático. El control de la aireación es una herramienta útil para controlar la actividad fermentativa de estas dos cepas en cultivo mixto.

Se ha estudiado la influencia de la aireación en la actividad fermentativa de Kloeckera apiculata RIVE 9-2-1 con el objetivo de evaluar la producción de metabolitos de la fermentación. Para ello, la cepa se cultivó en frascos Erlenmeyer conteniendo jugo de manzana esterilizado y sin aroma, y los compuestos químicos producidos durante la fermentación en cultivo agitado (200 min-1) y estático (sin agitación) se determinaron. Los resultados mostraron que la agitación del medio de cultivo incrementa la producción de alcoholes superiores (hasta 591,0 mg/L) comparado al cultivo estático, mientras que por el contrario, la producción de ácido acético, etil acetato y glicerol (260,0 ± 11,0 mg/L, 196,0 ± 10,0 mg/L y 2,6 ± 0,2 g/L) resultaron ser mayores que en cultivo agitado (222,0 ± 8,0 mg/L, 96,0 ± 4,5 mg/L y 1,8 ± 0,2 g/L) respectivamente. Cultivos bacth realizados en biorreactor con un flujo de aire de 25 L/h reportaron una tasa de crecimiento (µ) de 0,17 h-1, producción de etanol (12,5 ± 2,0 g/L) y otros compuestos típicamente producidos durante la fermentación alcohólica. La concentración de oxígeno disuelto en el medio de fermentación afecta su metabolismo así, cantidades insuficientes de oxígeno provocaría un metabolismo respirofermentativo. Los mejores resultados en términos de calidad organoléptica de la bebida fermentada en lo referente al aroma, sabor y olor se obtuvieron en la fermentación en cultivo estático. El control de la aireación del medio de fermentación puede ser usado para controlar la síntesis de compuestos químicos de impacto sensorial en la producción de bebidas fermentadas.

The influence of aireation on the fermentative activity of Kloeckera apiculata RIVE 9-2-1 was studied in order to evaluate the production of metabolites of the fermentation. To achieve this, the strain was cultured in Erlenmeyer flasks containing sterilized and aroma removed apple juice, and the chemical compounds produced during fermentation in shaken (200 min-1) and static (without agitation) cultivation were determined. The results showed that the agitation of the culture medium increases production of higher alcohols (till 591.0 mg/L) compared to static cultivation, whereas on the contrary, the production of acetic acid, ethyl acetate and glycerol (260.0 ± 11.0 mg/L, 196.0 ± 10.0 mg/L y 2.6±0.2 g/L) were higher compared to shaken cultivation (222.0 ± 8.0 mg/L, 96.0 ± 4.5 mg/L and 1.8 ± 0.2 g/L) respectively. Batch cultivations carried out in bioreactor with air flux of 25 l/h reported a growth rate (µ) of 0.17 h-1, production of ethanol (12.5 ± 2.0 g/L) and other compounds typically produced during alcoholic fermentation. The concentration of dissolved oxygen in the fermentation medium affects its metabolism thus; insufficient amounts of oxygen would provoke a respirofermentative metabolism. The best results in terms of organoleptic quality of the fermented beverage regarding to aroma, taste and flavour was obtained when fermented in static cultivation. The control of aeration during fermentation can be used to control the synthesis of chemical compounds of sensory impact in the production of fermented beverages.

The fermentative behaviour of Hansenula anomala RIVE 7-1-5 was studied in order to evaluate the production of chemical compounds of sensory importance. The results demonstrated that the strain ferments very well monosaccharides and also sucrose and maltose. Its fermentative activity was inhibited at concentrations of 100 mg/L of sodium metabisulphite in the medium. Furthermore, it was able to produce 5,81±0,1% (v/v) of ethanol. Agitation of the culture medium increases the production of higher alcohols (679,2 mg/L) and ethyl acetate (206,0±8,0 mg/L), but on the contrary affects the production of acetic acid (196,0±7,0mg/L). Glycerol production was similar in static (without agitation) and shaken cultivation. During batch cultivation carried out in biorreactor under aerated conditions the growth rate (µ) reached value of 0,13 h-1 and, it was also observed production of acetic acid at levels of 4,2±0,3 g/L. The oxygen concentration in the medium affects its metabolism, thus insufficient amounts of oxygen would provoke a respirofermentative metabolism with production of ethanol, higher alcohols, esters and acetic acid. The control of aeration during fermentation is a useful tool to control the balance between the respiratory and fermentative activity and thus; synthesis of compounds of sensory importance in the production of non-traditional fermented beverages.

Se ha estudiado la actividad fermentativa de Hansenula anomala RIVE 7-1-5 con el objetivo de evaluar la producción de compuestos químicos de importancia sensorial. Los resultados mostraron que fermenta bien monosacáridos y también sucrosa y maltosa. Su actividad fermentativa es inhibida a concentraciones de 100,0mg/L de metabisulfito de sodio en el medio. Además, es capaz de producir 5,81±0,1 % v/v de etanol. La agitación del medio de cultivo incrementa la producción de alcoholes superiores (679,2 mg/L) y etil acetato (206,0±8,0 mg/L), por el contrario disminuye la producción de ácido acético (196,0±7,0 mg/L). La producción de glicerol fue similiar tanto en cultivo estático (sin agitación) como agitado. Durante el cultivo batch en biorreactor a condiciones aireadas la tasa de crecimiento (µ) alcanzó el valor de 0,13 h-1 y se observó la producción de ácido acético hasta 4,2±0,3 g/L. La concentración de oxígeno en el medio afecta su metabolismo, así cantidades insuficientes de oxígeno provocaría un metabolismo respirofermentativo con la producción de etanol, alcoholes superiores, ésteres y ácido acético. El control de la aireación al medio de fermentación es una herramienta útil para controlar el balance entre la actividad respiratoria y fermentativa y así la síntesis de compuestos de importancia sensorial en la producción de bebidas fermentadas no tradicionales.

Se estudió la actividad fermentativa de Hanseniaspora uvarum RIVE 6-2-2 con el objetivo de evaluar su importancia en los procesos de producción de bebidas fermentadas. La cepa se cultivó en frascos Erlenmeyer conteniendo jugo de manzana esterilizado y sin aroma, y se determinaron los compuestos químicos de importancia sensorial producidos durante la fermentación en cultivo agitado (200 min-1) y estático (sin agitación). Los resultados mostraron que la cepa fue capaz de producir etanol hasta 4,02±0,1v/v% en cultivo estático a 28 °C. La agitación del medio de cultivo incrementó la producción de alcoholes superiores (hasta 488,2 mg/L) y ácido acético (468,0±10,2 mg/L) comparado al cultivo estático, mientras que por el contrario, la producción de etil acetato y glicerol (189,0±12,0 mg/L y 3,2±0,3 g/L) resultó ser mayor que en cultivo agitado (142,0±8,0 mg/L y 2,3±0,25 g/L) respectivamente. Cultivos bacth realizados adicionalmente reportaron una tasa de crecimiento (μ) de 0,05 h-1 y producción de pequeñas cantidades de compuestos típicamente encontrados en la fermentación alcohólica. Los mejores resultados, en términos de calidad organoléptica (aroma, sabor y olor), se obtuvieron en la fermentación en cultivo estático. El control de la aireación del medio de fermentación es una herramienta importante para controlar la síntesis de compuestos de importancia sensorial en la producción de bebidas fermentadas.

The fermentation activity of Hanseniaspora uvarum RIVE 6-2-2 was studied with the purpose of evaluating its importance in the production process of fermented beverages. The strain was cultured in Erlenmeyer flasks, which contained sterilized and odorless apple juice, and the chemical compounds of sensorial importance produced during fermentation in shaken (200 min-1), and static (without shaking) cultures at 28 ºC were determined. The results showed that the strains were capable of producing ethanol up to 4.20±0.1v/v% in static cultures at 28 ºC. Shaking of the culture medium increased the superior alcohol production (up to 488.2 mg/L) and acetic acid (468.0± 10.2 mg/L), when compared with the static culture; on the other hand, the production of ethyl acetate and glycerol (189.0±12.0 mg/L and 3.2±0.3 g/L) was higher in static than in shaken cultures (142.0±8.0 mg/L and 2.3±0.25 g/L), respectively. Additional batch cultures reported a growth rate (µ) of 0.05 h-1 and production of small amounts of compounds typically found in alcoholic fermentation. The best results, in terms of organoleptic qualities (aroma, taste and smell), were found in the static culture fermentation. The aeration control of the fermentation medium is an important tool for controlling the synthesis of sensorial importance compounds in the production of fermented beverages.

The fermentative activity of Saccharomycodes ludwigii RIVE 16-1-5 was studied in order to evaluate its importance in fermentation processes. The results demonstrated that the strain ferments monosaccharides very well, and also sucrose and maltose. Its fermentative activity was not inhibited even at sodium metabisulphite concentrations of 200 mg/L in the culture medium. Furthermore, it was able to produce ethanol up to 6.88±0.1% (v/v). Agitation of the culture medium enhances the production of higher alcohols (843.7mg/L), but diminishes the production of glycerol (0.18±0.2 g/L) and acetic acid (56.0±8.5 mg/L). In addition, synthesis of ethyl acetate in shaken culture (130.0±8.0 mg/L) was higher compared to that in static culture (without agitation). During batch cultivation carried out under aerated conditions, the growth rate p reached a value of 0.11 h-1. The oxygen concentration in the medium would affect the yeast metabolism, thus insufficient amounts of oxygen would provoke a respiro-fermentative metabolism with production of ethanol, higher alcohols, esters and acetic acid. Aeration control during fermentation is an important tool to control the balance between the respiratory and fermentative activity. Finally, the best results of sensory quality related to aroma, flavor and smell were obtained in static culture.

Se ha estudiado la actividad fermentativa de Saccharomycodes ludwigii RIVE 16-1-5 con la finalidad de evaluar su importancia en los procesos fermentativos. Los resultados mostraron que fermenta bien monosacáridos y además sucrosa y maltosa. Su actividad fermentativa no es inhibida a concentraciones de hasta 200 mg/L de metabisulfito de sodio en el medio. Además, produce etanol hasta 6.88±0,1% v/v. La agitación del medio de cultivo incrementa la producción de alcoholes superiores (843.7 mg/L) y por el contrario disminuye la producción de glicerol (0.18±0.2g/L) y ácido acético (56.0±8.5 mg/L). La producción de etil acetato en cultivo agitado (130.0±8.0mg/L) fue mayor que en cultivo estático (sin agitación). Durante el cultivo batch en biorreactor a condiciones aireadas la tasa de crecimiento p alcanzó el valor de 0.11 h-1. La concentración de oxígeno en el medio afectaría su metabolismo, así cantidades insuficientes de oxígeno provocan un metabolismo respirofermentativo con la producción de etanol, alcoholes superiores, ésteres y ácido acético. El control de la aireación durante la fermentación es una herramienta importante para controlar el balance entre la actividad respiratoria y fermentativa. Finalmente, los mejores resultados en calidad sensorial en lo referente al aroma, sabor y olor se obtuvieron en cultivo estático.

El objetivo de este estudio fue optimizar la producción de ergosterol por una cepa de levadura Saccharomyces cerevisiae, controlando la alimentación de medio de cultivo por computadora. La cepa de levadura panadera Saccharomyces cerevisiae originalmente modificada y seleccionada como mutante D7 fue posteriormente utilizada a escala industrial y también para esta investigación. La composición del medio de cultivo fue optimizada usando el método modificado de Rosenbrock respecto a los siguientes componentes: glucosa, extracto de levadura, sulfato de amonio, fosfato dihidrógeno de potasio, sulfato de magnesio y cloruro de calcio. El cultivo de las células de levadura se llevó a cabo en un biorreactor de laboratorio de 7L con un volumen de trabajo de 5L, equipado con una unidad de control conectada a una computadora, con medición de la tensión de oxígeno disuelto y analizadores de oxígeno y dióxido de carbono. Un software prototipo BIOGENES fue creado a partir del sistema de control comercial Genesis para Windows 3.0 (GFW), de Iconics y CLIPS 6.04 para la plataforma de PC-Windows. A partir de varios factores que afectan la biosíntesis de esterol se escogió una tasa específica de crecimiento. La tasa de alimentación se controló mediante un modelo matemático. En este caso, se trató con un diseño de perfil óptimo de tasa de crecimiento específico con un consecuente cálculo del perfil de dióxido de carbono. La concentración de esterol en la biomasa seca se incrementó desde 1,0% hasta 3%.

Objective of this study was to optimize ergosterol production by yeast strain Saccharomyces cerevisiae with the use of computer controlled feeding of cultivation medium. Baker´s yeasts strain of Saccharomyces cerevisiae originally modified and selected as mutant D7 was further applied in an industrial scale and also in this investigation. Composition of cultivation medium was optimized with the use of a modified Rosenbrock´s method with regard to following components: glucose, yeast extract, ammonium sulphate, potassium dihydrogen phosphate, magnesium sulphate and calcium chloride. Cultivation of yeast culture was performed in 7 L laboratory bioreactor with a working volume of 5 L equipped with a control unit and linked to a computer, with dissolved oxygen tension measurement, oxygen and carbon dioxide analyzers. BIOGENES prototype software was created from the commercial control system Genesis for Windows 3.0 (GFW), from Iconics and CLIPS 6.04 for the PC-Windows platform. From various factors affecting sterol biosynthesis a specific growth rate was chosen. Feed rate was controlled according to mathematical model. In this case it dealt with a design of optimal profile of specific growth rate with consequent calculation of carbon dioxide profile. Sterol concentration in the dry biomass increased from 1.0 % up to 3 %.

Strain of Lactobacillus plantarum L10 was tested at laboratory scale, in order to evaluate the production of lactic acid on batch and continuous cultivation. Furthermore, optimization of culture medium and cultivation conditions were carried out too. The best parameters obtained for lactic acid production on batch cultivation were: Y P/S 86,1%; P P 5,4 g/L/h; joined to Y X/S 13,2%; P X 1,2 g/L/h and n = 0,2 h-1, the medium composition was as follows: glucose 70 g/L; yeast extract 12,1 g/L; KH2PO4 1,2 g/L; (NH4)2HPO4 1,2 g/L; ammonium citrate 3,0 g/L; MgSO4. 7H2O 0,3 g/L and MnSO4. 4H2O 0,03 g/L. Respecting to continuous cultivation the best parameters obtained for production of lactic acid were: Y P/S 96%; P´P 6,0 g/L/h; joined to Y X/S 19%; P´X 1,2 g/L/h; and dilution rate (D) 0,46 h-1.

Se ha ensayado a escala de laboratorio la cepa Lactobacillus plantarum L10, para la producción de ácido láctico en cultivos batch y continuo; además se ha optimizado la composición del medio y las condiciones de cultivo para este propósito. Los mejores parámetros de producción de ácido láctico encontrados en cultivo batch fueron los siguientes: Y P/S 86,1%; P P 5,4 g/L/h; unido a Y X/S 13,2%; P X 1,2 g/L/h y n = 0,2 h-1, el cultivo se ha llevado a cabo en un medio conteniendo glucosa 70 g/L; extracto de levadura 12,1 g/L; KH2PO4 1,2 g/L; (NH4)2HPO4 1,2 g/L; citrato de amonio 3,0 g/L; MgSO4. 7H2O 0,3 g/L y MnSO4. 4H2O 0,03 g/L. Así mismo los mejores parámetros de producción de ácido láctico encontrados en cultivo continuo fueron los siguientes: Y P/S 96%; P´P 6,0 g/L/h; unido a Y X/S 19 %; P´X 1,2 g/L/h; y tasa de dilución (D) 0,46 h-1.