Magnetically altered ethanol fermentation capacity of Saccharomyces cerevisiae

Abstract

We studied the effect of static magnetic fields on ethanol production by yeast Saccharomyces cerevisiae 424A (LNH-ST) using sugar cane molasses during the fermentation in an enclosed bioreactor. Two static NdFeB magnets were attached to a cylindrical tube reactor with their opposite poles (north to south), creating 150 mT magnetic field inside the reactor. Comparable differences emerged between the results of these two experimental conditions. We found ethanol productivity to be 15% higher in the samples exposed to 150 mT magnetic field.Alkoholnu fermentaciju secera do etanola covek koristi empirijski od svojih najranijih dana. Znacaj ovog procesa danas je jos veci, s obzirom na iznalazenje novih upotrebnih mogucnosti etanola, koji u sistemu baziranom na odrzivom razvoju ima veliku perspektivu kao biolosko gorivo (Pimentel i Patzek, 2005). Ogranicavajuci mehanizam povratne sprege u ovom procesu je nesposobnost kvasaca da se odrze u medijumu koji sadrzi visoke koncentracije etanola. Nakon pokusaja da se metodama genetickog inzenjerstva prevazidje ovaj problem, resenje bi mogla ponuditi kvantna biologija, upotrebom elektro-magnetskih ili staticnih magnetskih polja (Manoliu et al., 2005, Perez et al., 2007). Ova polja povecavaju permeabilnost celija kvasaca i intenziviraju metabolicke procese, pritom povecavajuci tolerantnost kvasaca prema visim koncentracijama etanola. Mi smo koristili staticna magnetska polja 150 mT u fermentacionom sistemu BioFlo III fermentor, New Brunswick. Dobijeni rezultati ukazuju na znacajno povecanje fermentativne produktivnosti kvasaca, kao i na povecanje njihove tolerantnosti prema visim koncentracijama etanola. Nakon sesnaestocasovne fermentacije, pri kojoj je koriscen slobodnocelijski rastvor kvasca Saccharomyces cerevisiae, kulture koje su bile izlozene magnetskom polju 150 mT produkovale su ukupno 44 g/l etanola. Produktivnost kultura koje nisu bile eksponirane ovim poljima bila je mnogo manja i iznosila je ukupno 23 g/l etanola.