Estudo do comportamento fisiológico de cepas de leveduras frente às condições do meio de cultivo visando processos de fermentação alcoólica

Abstract

The microorganisms can show different behavior in different conditions of cultivation. In biotechnological processes, this knowledge allows that fermentation parameters to be controlled in order to optimize costs and yield. In this work it was standardized a test of ethanol production by yeast from xylose using Petri dishes assay, which allowed the recognition of 17 xylose fermenting yeasts. Using submerged fermentation it was detected that Candida shehatae, var. shehatae PT1-1BASP produced 12 g L -1 of ethanol and Aureobasidium pullulans LB3.1, 7 g L-1. Ethanol production by these two strains was evaluated with respect to fermentation parameters, such as tolerance to compounds recognized as inhibitors of growth of yeast, temperature of incubation, initial pH of the must, concentration of the inoculum and nutrient addition. The definition of the best fermentation conditions increased the xylose consumption by both strains, while it decreases the production of biomass and increased ethanol yield by A. pullulans LB3.1. The C. shehatae PT1-1BASP and A. pullulans LB3.1 reached a maximum ethanol yield of 18.7 gL-1 and 17.5 gL-1, respectively. Besides these two yeasts, Brettanomyces bruxellensis the ISA 2211, a wine contaminating strain, was evaluated with respect to SO2 tolerance in the face of variations in culture conditions. The addition of vitamins and yeast extract to must increased the yeast resistance to sulfur dioxide, while the presence of ethanol, in combination with SO2, had greater growth inhibition. It was also studied in this work, the ability of B. bruxellensis ISA 2211 to use the ρ-coumaric acid as a carbon source, noting that the growth of yeast in that condition was dependent on the acid concentration in the medium, not tolerating concentrations high than 5 mmol. L-1

O comportamento fisiológico de um determinado microrganismo pode se mostrar diferente frente às variações das condições de cultivo. Em processos biotecnológicos, esse conhecimento permite definir os parâmetros fermentativos a serem controlados de modo a se otimizar custos e rendimento. Neste trabalho, foi padronizado um teste de avaliação da produção de etanol por leveduras a partir de xilose, utilizando placas de Petri, o qual permitiu o reconhecimento de 17 leveduras fermentadoras xilose. Dessas cepas, quando em fermentação em meio líquido, destacaram-se a Candida shehatae, var. shehatae PT1- 1BASP, que produziu 12 g.L-1 de etanol e Aureobasidium pullulans LB3.1, com 7 g.L-1. A produção de etanol por essas duas cepas foi avaliada com relação à parâmetros fermentativos, como tolerância a compostos reconhecidos como inibidores do crescimento de leveduras, temperatura de incubação, pH inicial do mosto, concentração do inóculo e adição de nutrientes minerais. A definição das melhores condições de fermentação elevou o consumo de xilose por ambas as cepas, ao mesmo tempo que diminui a produção de biomassa e aumentou o rendimento em etanol por A. pullulans LB3.1. As linhagens C. shehatae PT1-1BASP e A. pullulans LB3.1 atingiram um máximo de produção de etanol de 18,7 g.L-1 e 17,5 g.L-1, respectivamente. Além dessas duas leveduras, a cepa Brettanomyces bruxellensis ISA 2211, contaminante de vinhos, foi avaliada com relação à tolerância a SO2 diante de variações nas condições de cultivo. A adição de vitaminas e extrato de levedura ao mosto aumentou a resistência da levedura ao dióxido de enxofre, enquanto a presença do etanol, em combinação com o SO2, exerceu maior inibição do crescimento. Foi estudada também nesse trabalho, a capacidade de B. bruxellensis ISA 2211 de utilizar o ácido ρ-cumárico como fonte de carbono, observando-se que o crescimento da levedura nessa condição foi...