Obtenção de Saccharomyces cerevisiae hexokinases-deficientes por cruzamento visando a produção de frutose e etanol à partir de cana-de-açúcar - Carvalho, Rodrigo Setem (2006)
A frutose é o açúcar mais doce encontrado na natureza, sendo 1,8 vezes mais doce que a sacarose. Apesar do Brasil ser o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, açúcar e álcool, ele não é um tradicional produtor de frutose. A frutose consumida no Brasil é importada e chega a custar 30 vezes mais que a sacarose, em supermercados. A conversão da sacarose em produtos com maiores valores agregados é uma opção para a indústria açucareira. Enquanto alguns desses produtos já estão no mercado, outros possuem um mercado em potencial, destacando-se produtos da área de química fina e de alimentos. Como a sacarose, derivada da cana-de-açúcar, é formada por glicose + frutose, para produzir frutose à partir dela é necessário separar esses dois açúcares e como eles são isômeros de mesmo peso molecular, a sua separação é difícil. O aumento do teor de frutose é feito normalmente através de processos cromatográficos, que envolvem custos elevados e alta complexidade operacional, o que encarece o produto final, incentivando-se a busca de rotas alternativas para a separação dos açúcares. Uma técnica que vem sendo estudada com este propósito, é a fermentação seletiva, baseada na utilização de microrganismos. Neste trabalho, linhagens de Saccharomyces cerevisiae hexokinases-deficientes, modificadas geneticamente, mas não-transgênicas, obtidas por cruzamento, foram utilizadas para estudar a produção de etanol e frutose à partir de sacarose. Essas linhagens não possuem as hexokinases A e B ( enzimas que fosforilam glicose, manose e frutose ), e foram obtidas após o cruzamento entre as linhagens Acc nº : Y05867 (com bloqueio no gene HXK1, responsável pela produção da enzima hexokinase A) e Acc nº: Y14620 (com bloqueio do gene HXK2, responsável pela produção da enzima hexokinase B), ambas adquiridas da EUROSCARF. Essas linhagens apresentam crescimento em glicose mas não crescem em meio com frutose como única fonte de carbono. De 23 linhagens obtidas, três (UI, II e 13) foram selecionadas por apresentarem menor crescimento em meio YEPF. Este trabalho teve por finalidade avaliar o comportamento dessas linhagens em condições de fermentação, para tanto foram usados como substratos meios sintéticos com glicose, frutose e sacarose. Essas leveduras, em fermentação em meio de frutose (125,5 g.L-1) não consumiram esse açúcar nem produziram etanol, porém, quando a fonte de carbono utilizada foi a glicose (139, 1 g.L-1), esse açúcar foi completamente consumido em doze horas, sendo transfonnado em etanol (até 71 g.L-1). Utilizando-se meio de sacarose (180,3 g.L-1) em fermentações com reciclos de células, pode-se observar a tolerância dessas linhagens aos estresses provocados pelos reciclos fermentativos, onde houve produção de frutose (até 90 g.L-1) e etanol (até 42,3 g.L-1 ) em ciclos de doze horas, nos quais as leveduras hexokinases-deficientes conseguiram manter alto crescimento (até 51,2% de biomassa úmida) e viabilidade (até 77% de células viáveis) após 9 ciclos consecutivos. Em caldo de cana puro (com 263 g.L-1) de ART) e diluído (com 164 g.L-1) de ART) verificou-se a habilidade dessas leveduras em fermentar a glicose até etanol, com alta eficiência, deixando a frutose no meio. Quando o substrato utilizado foi melaço de cana-de-açúcar, notou-se que as leveduras foram hábeis em fermentar a glicose de melaços com até 406 g.L-1 de ART. Após a fermentação o etanol e a frutose puderam ser recuperados, sendo a frutose (obtida à partir do caldo de cana) submetida à análises fisico- químicas.