Otimização da produção de etanol a 42°C utilizando uma co-cultura de Saccharomyces cerevisiae e Pichia kudriavzevii em batelada alimentada

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Gallardo, Jéssica Carolina Medina
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Biotecnologia; Etanol; Melaço; Levedos; Altas temperaturas
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/237031

O processo industrial de produção de etanol combustível é realizado sob condições não estéreis, portanto diferentes espécies de leveduras provenientes da matéria-prima e/ou do próprio ambiente podem ser encontradas no processo de fermentação. Geralmente, a temperatura nas dornas industriais é mantida ao redor de 32°C a 35°C, no entanto, devido ao curto tempo de fermentação, o resfriamento nem sempre é suficientemente eficaz na remoção de calor, atingindo temperaturas de até 40°C. Assim, uma levedura capaz de fermentar a temperaturas acima daquelas toleradas por Saccharomyces cerevisiae, levedura utilizada como inóculo nas fermentações industriais, pode ser útil na produção de etanol durante períodos de elevação de temperatura, especialmente em países de clima tropical como o Brasil. Issatchenkia orientalis é uma levedura não-Saccharomyces capaz de converter glicose e frutose em etanol a temperaturas tão altas quanto 42°C, é encontrada em processos industriais de fabricação de pães e bebidas. O presente trabalho visou a produção de etanol a partir de melaço de cana-de-açúcar a 42°C utilizando uma cultura mista das leveduras S. cerevisiae e P. kudriavzevii . Para atingir este objetivo, inicialmente, padronizaram-se as condições de fermentação em batelada alimentada a 42°C. Em ciclos únicos de fermentação, o inóculo misto de S. cerevisiae e P. kudriavzevii (24 g/L, proporção inicial 1:3, m/v) produziu 78,76±2,08 g/L de etanol com uma produtividade de 9,85±0,29 g/L/h, rendimento teórico igual a 91,97% e (Y(P/S)) de 0,47±0,01 g/g após 8 h de fermentação. A seguir foi estudada a fermentação em batelada alimentada com reciclo de células e revitalização das células entre os ciclos de fermentação. A suplementação do meio de revitalização com um coquetel de sais, não teve efeito sobre o acúmulo da biomassa, a viabilidade e a produção de etanol. Por outro lado, quando uma fonte de nitrogênio orgânico (lisado celular) foi adicionado ao meio de revitalização observou-se um aumento significativo no acúmulo de biomassa, porém sem melhoras no rendimento do processo. Já que as duas condições de revitalização estudadas não levaram a resultados relevantes em relação à produção de etanol e ao aumento da viabilidade, decidiu-se realizar experimentos de reciclo sem revitalização das células entre os ciclos. Estes experimentos confirmaram que é possível reciclar as células da cultura mista durante 5 ciclos consecutivos a 40°C e 42°C sem perdas significativas na produção de etanol, (YP/S) e viabilidade. Por fim, foi comprovada a tolerância da cultura mista a um coquetel de inibidores presentes nos hidrolisados de bagaço de cana e confirmou-se a resistência de P. kudriavzevii aos ácidos lático e acético e ao etanol a temperaturas elevadas (40°C). Estes resultados representam uma inovação tecnológica para o setor sucroalcooleiro, uma vez que a utilização da co-cultura de S. cerevisiae e P. kudriavzevii aumentaram a produção de etanol em condições de estresse. Entretanto, ensaios em escala piloto são necessários para validar este processo utilizando volumes maiores de meio.