Fermentação de xaropes artificiais constituídos de glicose e xilose e de hidrolisados enzimáticos de bagaço de cana-de-açúcar utilizando leveduras não convencionais e cocultivos
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Data
2017-04-24Orientador
Dillon, Aldo José Pinheiro
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Os resíduos lignocelulósicos agroindustriais, como o bagaço da cana-de-açúcar, podem ser usados como matéria-prima para a produção biotecnológica de compostos com valor
agregado, como o etanol 2G e o xilitol, visto que esses materiais possuem grandes quantidades de celulose e hemicelulose. No presente trabalho, observou-se a capacidade de leveduras não convencionais de converterem misturas de glicose e xilose em etanol e xilitol. Entre as leveduras avaliadas, Spathaspora hagerdaliae UFMG-CM-Y303 apresentou a melhor conversão de xilose. Em cultivos em frascos sob condições de aerofilia e microaerofilia, os fatores de rendimento de etanol foram de 0,25 e 0,39 g.g-1
, respectivamente. Condições de microaerofilia foram testadas com hidrolisado enzimático de bagaço de canade-açúcar e obteve-se um fator de conversão de 0,47 g.g-1
, rendimentos próximos à conversão teórica. A mesma linhagem foi usada em cocultivos com Saccharomyces cerevisiae CAT-1 para avaliação da dinâmica de crescimento das leveduras, através do uso de um meio diferencial, para distinguir as colônias das duas linhagens. A metodologia possibilitou avaliar a cinética de crescimento e qual linhagem predomina na fermentação. O estudo foi realizado inicialmente com meio sintético, em Erlenmeyers, para a otimização dos parâmetros pH e quantidade inicial de células do inóculo, e os resultados mais promissores foram reproduzidos em biorreatores com 5 L de volume de trabalho. Os cocultivos foram avaliados também em hidrolisados enzimáticos de bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado por explosão a vapor a 200 ºC por 8 min, conduzidos sob condição de hidrólise e fermentação separadas (SHF) e
hidrólise e fermentação simultâneas (SSF). O uso do cocultivo possibilitou a conversão de glicose e de xilose presentes no bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado a etanol, atingindo uma produção de 15 g.L -1 em biorreatores com volume de trabalho de 5 L na condição SSF. Como
a linhagem S. hagerdaliae UFMG-CM-Y303 mostrou potencial para a produção de etanol 2G, foram selecionados variantes genéticos desta linhagem com capacidade de crescer em meio sintético contendo xilose e 2-deoxiglicose, após terem sido submetidos à mutagênese por radiação ultravioleta. Um variante selecionado foi submetido à pressão de seleção e estudado quanto à fermentação de misturas de glicose e de xilose em meio sintético e em meio formulado com hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar, sendo avaliados os consumos de xilose e de glicose e a produção de etanol. Um variante denominado M13 apresentou uma produção de etanol de 36% e 68% superior ao parental, em meio sintético e hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar, respectivamente.