Caracterização de leveduras termotolerantes para produção de etanol celulósico.

Abstract

A conversão de material lignocelulósico em açúcares fermentáveis é considerada uma alternativa promissora para aumentar a produção de etanol. Neste contexto tem sido demonstrado que maiores rendimentos em etanol são obtidos por meio do acoplamento das etapas de sacarificação e fermentação, processo chamado sacarificação e fermentação simultâneas (SSF). No entanto, um dos entraves do processo é a temperatura ótima para a realização das duas etapas; uma vez que, a ação ótima das celulases ocorre em torno de 50°C, e nquanto que a maioria dos organismos fermentativos cresce entre 30° e 37°C. Com o objetivo de viabilizar o processo SSF foi isolada e identificada uma linhagem termotolerante de Saccharomyces cerevisiae, denominada LBM-1. A fim de selecionar o microorganismo adequado e as condições ideais para a realização do processo SSF, foram comparadas linhagens de leveduras das espécies S. cerevisiae (LBM-1, CAT-1 e PE- 2) e Kluyveromyces marxianus (UFV-3, ATCC 8554 e CCT 4086), quanto à utilização de fonte de carbono, tolerância a etanol e termotolerância, por meio da análise do perfil de crescimento e dos valores da velocidade específica de crescimento. De posse dos dados de temperatura máxima suportada pelas linhagens testadas, foram realizados ensaios de fermentação para estabelecer a quantidade ideal de inóculo a ser utilizada. Estes ensaios foram realizados utilizando glicose como substrato e em duas temperaturas diferentes, nas quais as leveduras tiveram um bom crescimento. Sabendo-se a concentração ideal de inóculo a ser utilizada procedeu-se à análise comparativa do rendimento fermentativo das linhagens testadas em processo SSF utilizando o bagaço de cana de açúcar como substrato. O seqüenciamento da região D1/D2 do DNA ribossomal confirmou que o isolado LBM-1 é uma linhagem de levedura pertencente à espécie S. cerevisiae. Os experimentos realizados mostraram que as linhagens de S.cerevisiae são mais tolerantes ao etanol, enquanto que as linhagens de K. marxianus são mais termotolerantes. Além disso, as linhagens de S. cerevisiae LBM-1, CAT-1 e PE-2 são termotolerantes e possuem a capacidade de crescer e fermentar a 42°C. Por meio da caracteriza ção fisiológica, foram estabelecidas duas temperaturas para a realização dos ensaios de fermentação, 37° e 42°C, nas quais todas as linhagens apresentaram um bom crescimento. Desta forma, foram feitos experimentos de fermentação em glicose comparando duas densidades óticas iniciais a 600 nm (D.O.(600)), 0,1 e 2, para saber qual seria a D.O.(600) ideal para iniciar a fermentação. Os resultados mostraram que uma D.O.(600) mais alta, correspondente a 2, favorece um aumento no rendimento do processo. Ensaios de fermentação em glicose a 37°C apresentaram valores de rendimentos em etanol próximos ao teórico 0,51. Nos ensaios de SSF com bagaço de cana de açúcar realizados tanto a 37°C, quanto a 42°C, foram obtid os rendimentos muito similares. Entretanto, a 37°C houve uma maior concentração fin al em etanol do que a 42°C. Além disso, os ensaios de SSF juntamente com dados obtidos anteriormente pelo grupo comprovaram que a fermentação deve ser iniciada após 72 horas de préhidrólise, uma vez que neste tempo ocorre inibição das celulases pelo produto. Com isto pode-se concluir que todas as linhagens testadas podem ser utilizadas para viabilizar o processo SSF.