Kinetic study and modeling of xylitol production using Candida tropicalis in different culture media using unstructured models

Estudio cinético y modelado de la producción de xilitol utilizando Candida tropicalis en diferentes medios de cultivo mediante modelos no estructurados

Unstructured models for cell growth, xylose consumption and xylitol production were applied for to describe the fermentation kinetics of xylitol production using Candida tropicalis in synthetic medium, and in non-detoxified oil palm empty fruit bunch (OPEFB) hydrolysate at 100 mL flask scale. In synthetic medium, the experimental maximum specific growth rate (μmax) and the cell mass yield factor (YX/S) were closer to the results of the Tessier model than those of the Contois and Monod models. Whereas, in non-detoxified OPEFB hydrolyzate, these parameters were closer to the results of the Contois model than those of the Tessier and Monod models. According to the models’ results, xylitol is mainly produced during the cell growth phase. The Tessier model in synthetic medium and Contois model in non-detoxified OPEFB hydrolysate had a coefficient of variation in growth kinetics of 32 and 33%, respectively. The significance of this study lies in simplifying the fermentation process through an unstructured and non-segregated model using three events at the same time, cell growth, substrate consumption and metabolite production.

Se aplicaron modelos no estructurados de crecimiento celular, consumo de xilosa y producción de xilitol para describir la cinética de fermentación en la producción de xilitol usando Candida tropicalis en medio sintético y en hidrolizado de raquis de la palma de aceite no desintoxicado (OPEFB siglas en inglés) en escala de matraz de 100 mL. En medio sintético, la tasa máxima de crecimiento
específico experimental (μmax) y el factor de rendimiento de masa celular (YX/S) estuvieron más cerca de los resultados del modelo Tessier que los de los modelos Contois y Monod. Mientras que, en el hidrolizado de OPEFB no desintoxificado, estos parámetros se acercaron más a los resultados del modelo Contois que a los de los modelos Tessier y Monod. Según los resultados de los modelos, el xilitol se produce principalmente durante la fase de crecimiento celular. El modelo de Tessier en medio sintético y el modelo de Contois en hidrolizado de OPEFB no desintoxificado tuvieron un coeficiente de variación en la cinética de crecimiento de 32 y 33%, respectivamente. La importancia de este estudio radica en simplificar el proceso de fermentación mediante un modelo no estructurado y no segregado utilizando tres eventos al mismo tiempo, crecimiento celular, consumo de sustrato y producción del metabolito.