Produção de etanol e xilitol por linhagens recombinantes de Saccharomyces cerevisiae e novas espécies de Spathaspora a partir de hidrolisados da casca de aveia e soja

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Dall Cortivo, Paulo Roberto
• Orientador(a): Ayub, Marco Antônio Záchia
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Etanol; Xilitol; Saccharomyces cerevisiae; Leveduras; Casca de soja; Aveia
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/164316

Os resíduos lignocelulósicos agroindustriais são substratos abundantes e de baixo custo para a produção de vários compostos de valor agregado como etanol e xilitol, por isso a importância de estudos para ampliar as formas de aproveitamento das pentoses e hexoses presentes nestas matérias primas. Em vista disso, o presente trabalho buscou estudar a composição e os processos de hidrólise ácida diluída e enzimática da casca de soja (Glycine max) e da casca de aveia (Avena sativa L), bem como avaliar a fisiologia e a capacidade de produção de metabólitos como etanol e xilitol por novas leveduras recombinantes e selvagens, a partir da fermentação destes hidrolisados. Na primeira etapa do estudo, testou-se diferentes concentrações de ácido sulfúrico em diferentes tempos de autoclave para o pré-tratamento e solubilização da fração de hemicelulose da mistura de casca de soja e casca de aveia, através do processo de hidrólise ácida diluída. A condição de 1 % de ácido em 40 minutos de autoclave foi escolhida para a obtenção do hidrolisado ácido para a fermentação. No sólido resultante do tratamento anterior, foram testadas duas enzimas, o extrato do fungo Penicillium echinulatum e a enzima comercial novozymes CELLUCLAST 1.5 ®, em três concentrações enzimáticas (10 FPU g-1,,15 FPU g-1, 20 FPU g-1).A enzima comercial novozymes CELLUCLAST 1.5 ®, na concentração de 15 FPU g-1 foi escolhida para a obtenção do hidrolisado enzimático pela maior liberação de açúcares no meio. Em uma segunda etapa, os hidrolisados ácido e enzimático e a mistura destes foram testados como meio de fermentação para duas linhagens recombinantes de Saccharomyces cerevisiae YRH 396 e YRH 400 que foram recombinadas por integração cromossômica dos genes da xilose redutase (XYL1), xilitol desidrogenase (XYL2) de Pichia stipitis e xiluloquinase (XKS1) de S. cerevisiae conferindo capacidade de metabolização da xilose. Nos ensaios em agitador orbital, a linhagem YRH 396 obteve parâmetros fermentativos (Yp/s e QP) superiores e teve seu metabolismo estudado em biorreator, apresentando valor de Yp/s de 0,39 gg-1 na fermentação do hidrolisado enzimático concentrado. Na fermentação do hidrolisado ácido em anaerobiose 71,2 % da xilose foi consumida com Yp/s (etanol) de 0,33 gg-1. Na fermentação do hidrolisado acido em um biorreator aerado com 1 vvm 64,3 % da xilose foi consumida com produção de 2,9 g L -1 de etanol e 8,17 g L -1 de xilitol. Em uma terceira etapa do trabalho, as novas espécies recentemente isoladas Spathaspora girioi e Spathaspora hagerdaliae foram testadas fermentando o hidrolisado ácido em anaerobiose e oxigênio limitado em agitador orbital. A fermentação pela espécie S. hagerdaliae foi escalonada em biorreator e apresentou Yp/s (etanol) de 0,32 gg-1 no cultivo em anaerobiose e Yx/x (xilitol) de 0,31 gg-1 em biorreator aerado.