Caracterização bioquímica de leveduras industriais produtoras de etanol cultivadas em diferentes açúcares

Abstract

Para o aprimoramento do processo industrial de produção de bioetanol, é fundamental o conhecimento da bioquímica e fisiologia dos microrganismos envolvidos. Assim, este estudo tem o objetivo de obter informações bioquímicas de leveduras industriais, principalmente ao que se refere à hidrólise da sacarose e maltose pela enzima invertase (β-frutofuranosidase, EC 3.2.1.26) e maltase (α- glicosidase, EC 3.2.1.20) respectivamente. As linhagens industriais Ethanol RedTM (Fermentis/Lasaffre - linhagem francesa) PE-2, SA-1, CAT-1 e BG (linhagens brasileiras) foram cultivadas em meios contendo diferentes fontes de carbono (sacarose, glicose, frutose, maltose e galactose), suplementados com peptona e extrato de levedo, e avaliadas com relação a produção de biomassa, consumo da fonte de carbono, viabilidade celular e níveis de atividade invertásica e maltásica. Resultados mostraram que todas as linhagens apresentam crescimento rápido e intenso em sacarose, glicose e frutose, porém apresentam comportamento diferente em meios contendo maltose e galactose. Todas as linhagens crescem lentamente em galactose. Ethanol RedTM é mais adaptada para o crescimento em maltose do que as linhagens brasileiras PE-2 e SA-1. As outras linhagens brasileiras (CAT-1 e BG) não crescem em maltose devido à ausência de atividade maltásica. Com relação aos níveis de atividade invertásica, foi identificada a presença de três categorias de linhagens: uma com altos níveis de atividade (Ethanol RedTM), outra com níveis mais baixos (PE-2, CAT-1), e uma terceira categoria com atividade intermediária entre estas duas primeiras categorias (SA-1 e BG). Além do valor acadêmico, os resultados obtidos têm importância aplicada na medida em que indicam que as linhagens industriais produtoras de etanol combustível apresentam diferentes características fisiológicas, que podem ser exploradas para aperfeiçoar o processo de fermentação alcoólica

For the improvement of the industrial ethanol fuel-producing process, it is crucial to understand the biochemistry and physiology of the microorganisms involved. This study aims to obtain biochemical information of industrial yeasts, especially when it refers to the hydrolysis of sucrose and maltose by the enzyme invertase (β-frutofuranosidase, EC 3.2.1.26) and maltase (α-glicosidase, EC 3.2.1.20) respectively. The industrial strains Ethanol RedTM (Fermentis/Lasaffre - French strain) PE-2, SA-1, CAT-1 and BG (Brazilian strains) were cultured in media containing different carbon sources (sucrose, glucose, fructose, maltose and galactose) supplemented with peptone and yeast extract, and evaluated relative to biomass production, carbon source consumption, cell viability and levels of invertase and maltase activities. Results showed that all strains exhibit rapid and intense growth in presence of sucrose, glucose and fructose, but they have differing behavior in media containing maltose and galactose. All strains grow slowly on galactose. Ethanol RedTM is more adapted for growing in maltose than Brazilian PE-2 and CAT- 1. The remaining Brazilian strains (BG and CAT-1) do not grow in maltose, due to the absence of maltase activity. As far as the levels of invertase activity is concerned, three categories of strains have been identified: with high activity levels (Ethanol RedTM), with lower levels (PE-2, CAT-1), and a third category with intermediate activity levels between these first two categories (SA-1 and BG). Besides academic value, the results obtained have applied significance in indicating that industrial ethanol fuel-producing strains exhibit different physiological characteristics that can be exploited to improve the fermentation process