A utilização diferencial de glicose e frutose por leveduras vinícolas em meios contendo fontes de nittrogênio estruturalmente complexas

Abstract

O presente trabalho teve como objetivo geral identificar as etapas ou estados fisiológicos importantes que determinam o desempenho fermentativo de leveduras industriais em meio de cultivo suplementado com fontes de nitrogênio apresentando diferentes graus de complexidade estrutural, utilizando duas linhagens de leveduras empregadas em vinícolas. O objetivo específico foi estudar a utilização diferencial de glicose e frutose por leveduras vinícolas induzida por fontes nitrogenadas complexas. Os meios de cultura continham como fonte de carbono a glicose, a frutose e uma mistura de glicose mais frutose; e uma fonte de nitrogênio variou de um simples sal de amônio a hidrolisado ácido de proteínas (casaminoácidos) e hidrolisado enzimático de proteínas (peptona). Os estudos envolveram: determinação dos parâmetros fermentativos de duas leveduras vinícolas em meios contendo diferentes fontes de carbono e diferentes fontes de nitrogênio apresentando diferentes complexidades estruturais; analise da composição de aminoácidos livres e na forma peptídica presente nos meios de cultura antes e após a fermentação; analise da distribuição de peptídeos nos meios de cultura antes e após o processo fermentativo. Os cultivos foram realizados com e sem agitação, situações que permitem observar o efeito do oxigênio no metabolismo das leveduras. Nas culturas agitadas, no geral, quando as leveduras vinícolas são cultivadas em glicose, frutose e glicose mais frutose, a fonte nitrogenada peptona é a que propicia melhores condições de fermentação, com maior produção de biomassa e etanol. A presença de oxigênio exerce forte impacto no processo fermentativo, nos meios suplementados com casaminoácidos e sulfato de amônio, com baixa produção de biomassa e etanol e perda acentuada da viabilidade celular.

The present work had a general objective to identify the stages or physiological states important that determine the fermentative performance in industrial yeasts in media supplemented with nitrogen sources with different structural complexity, using wine yeasts. The specific aim of this work was to study the effect of the complexity of nitrogen source on the differential utilization of glucose over fructose. The culture media contained glucose, fructose and a mixture of glucose and fructose as carbon sources, and a nitrogen source that varied of a simple ammonium salt, to an acid protein hydrolyzates (casamino acids) and enzymatic protein hydrolyzates (peptone). The studies involved: determination of the fermentative parameters of industrial yeast in media containing various sources of different carbon and nitrogen sources with different structural complexities; analyses of amino acids composition in the free and peptide form present in the culture media before and after fermentation; analyses of peptides distribution in the culture media before and after the fermentative process. In general, when the wine yeasts are grown on glucose, fructose and a mixture of glucose and fructose, peptone is the nitrogen source with better fermentative conditions, inducing higher biomass and ethanol production. Conversely, agitation induced strong impact in the fermentative process in media supplemented with casamino acids and ammonium sulfate, with low biomass and ethanol production. In unshaken fermentation of glucose and glucose plus fructose, in all nitrogen supplements, despite low biomass production, sugars are efficiently utilized by both strains, with high production of ethanol and preserving yeast viability. As expected, wine strains do not ferment fructose as efficiently as glucose, and the nitrogen complexity of nitrogen source accentuate the glucose to fructose discrepancy.