Condições de propagação e revitalização para a produção de etanol pela linhagem IQAr/45-2 da levedura Saccharomyces cerevisiae em fermentação sucessivas

Abstract

As destilarias brasileiras produzem etanol utilizando o processo fermentativo contínuo ou por batelada alimentada. Nas fermentações sucessivas, as células são recicladas e usadas continuamente durante toda a safra. No final de cada ciclo de fermentação as células são concentradas e tratadas com ácido para redução dos contaminantes antes da utilização como starter da fermentação seguinte. Alterações no estado fisiológico das células podem ocorrer dependendo das condições que ocorrem antes e durante o processo e também durante o tratamento ácido, bem como a concentração de subprodutos formados. Tais alterações podem afetar a produtividade e a eficiência do processo fermentativo. As variações no estado fisiológico podem ser avaliadas através da medida de alguns indicadores, tais como níveis de trealose e seu grau de mobilização, proteínas e glicerol. Além disso, são necessários estudos para selecionar e utilizar os parâmetros fisiológicos como ferramentas de diagnóstico do desempenho do processo. O objetivo do presente trabalho foi o de expor as células a tratamentos adequados entre os ciclos de fermentação, a fim de restaurar ou melhorar o seu estado fisiológico, evitando perdas na viabilidade, na atividade de crescimento e de fermentação. Dois métodos para a propagação da linhagem IQAr/45-2 foram estabelecidos e ambos mostraram ser eficientes no acúmulo de células. No entanto, maiores aumentos foram obtidos quando o lisado celular de levedura (LC) foi adicionado ao meio, o qual levou a um crescimento semelhante a linhagem PE-2. A obtenção LC consiste em um método rápido, fácil e de menor custo do que o uso do extrato de levedura comercial. Dois tipos de meio (meios MR1 e MR2) foram utilizados para manter as células entre os ciclos de fermentação. O meio de MR1 continha sais de zinco, amônio e magnésio e o meio MR2 era constituído...

Brazilian distilleries produce ethanol using continuous or fed-batch fermentations. In repeated fed-batch fermentations, cells are sequentially transferred from one fermentation cycle to the next. At the end of each fermentation, the yeast cells are harvested and acid-treated in order to kill contaminants prior to its use as starter of the next fermentation. Depending on stresses conditions occurring before and during the fermentation process, as well as the concentration of the by-products and acid treatment, changes in the physiological state of the cells can occur. Such changes can affect the productivity and fermentation efficiency of the process. The variations in physiological state can be evaluated by measuring indicators such as levels of trehalose, proteins and glycerol and their degree of mobilization. In addition, studies are required for selection and use of the physiological parameters as diagnostic tools of the process performance. The aim of present work was to improve and/or avoid losses in viability, growth and fermentation activities by exposing the cells to appropriate treatments between fermentation cycles, particularly in order to restore or improve their properties. Two methods for the propagation of the strain IQAr/45-2 were stablished and both showed efficiency on cell acumulation. However, greater biomass and viability were obtained for IQAr/45-2 strain when yeast cell lysate (LC) was added to the medium, having a similar growth when compared to the PE-2 strain. The procedure to LC obtention is a faster, easier and lower coast method than the commercial yeast extract. Two kinds of medium (MR1 and MR2 media) were used to storage the cells between the fermentation cycles. The MR1 medium was supplemented with ammonium, zinc and magnesium salts and MR2 medium was supplemented with LC... (Complete abstract click electronic access below)