A Produção de Enzimas Utilizando Fungos

1. Introdução

Supõe-se que a cerveja foi descoberta há 9.000 A.C. pelos sumérios, que colhiam os grãos e deixavam armazenados, e assim entravam em contato com a umidade, gerando grãos mais doces e um líquido com cheiro e sabor diferente, esses processos hoje em dia são conhecidos como maltagem e fermentação alcoólica (GOSSANI; WALDMAN, 2009).

Por volta de 1850, Pasteur chegou à conclusão que a fermentação de açúcar em álcool era catalisada por “fermentos” que eram inseparáveis da estrutura das células vivas de leveduras. Somente anos depois que Buchner provou que a fermentação era feita por moléculas que continuavam ativas mesmo após serem removidas das células, e posteriormente, essas moléculas foram chamadas de enzimas. Atualmente, essa tecnologia é utilizada em larga escala para a fabricação de alimentos, como o iogurte e queijos, mas também é aplicada para a solução de um problema completamente diferente, a produção de etanol como combustível renovável (NELSON; COX, 2019).

No cenário atual devido as preocupações ambientais como aquecimento global relacionados com o uso de combustíveis fósseis, como a gasolina, o bioetanol se mostra como uma fonte de energia renovável e sustentável, produzindo menos poluentes quando comparados com os derivados do petróleo (SONEGO, 2016).

O Brasil representa o maior produtor de etanol a partir da cana-de-açúcar no mundo, chegando a produzir em média 400 mil litros por dia, já a produção mundial de etanol chega a 40 bilhões de litros, sendo que 70% dessa quantidade é produzida pelo Brasil e os EUA sozinhos. (JARDINE; BARROS, 2012).

Para a produção do etanol, o microrganismo, habitualmente utiliza-se a Saccharomyces cerevisiae, necessita de uma fonte de carbono para realizar a fermentação alcoólica, geralmente é utilizado açúcares derivados de fontes naturais, como a cana-de-açúcar, beterraba, milho, mandioca, entre outros. (JARDINE; BARROS, 2012).

Na fermentação o microrganismo converte o carboidrato em piruvato pela via glicolítica na ausência de oxigênio, o piruvato então é descarboxilado à acetaldeído pela piruvato descarboxilase, em seguida a álcool-desidrogenase reduz o acetaldeído, gerando etanol e CO2 como produto final (figura 1).

Figura 1. formação do etanol a partir da glicose.

[pic 1]

Fonte: Google imagens.

Na prática da produção de etanol, alguns fatores devem ser controlados, como a concentração da sacarose através de valor de ºBRIX, que é a porcentagem de sólidos solúveis contidos em uma solução, medido com o auxílio de um sacarímetro, a acidez, o pH e a temperatura.

1. Objetivos

Realizar o processo de fermentação etanólica utilizando caldo de cana e avaliar a produção de etanol.

1. Materiais e Métodos

3.1 Materiais

• 0,001g sulfato de cobalto
• 0,01g sulfato de magnésio
• 0,1g fosfato de amônio
• 1000 mL Solução com Caldo-de-cana e caldo de outras frutas, melaços e raízes
• 10g Levedura (Saccharomyces cerevisae)
• 1g de farelo de arroz por litro de mosto.
• Alcoômetro
• Algodão
• Béquer
• Câmara de Neubauer
• Erlenmeyers
• Funil de vidro
• Penicilina V (500-1000 U/L).
• Pipeta
• Plástico filme
• Proveta
• Sacarímetro
• Solução de Ringer com azul de metileno
• Termômetro
• Tubo de ensaio

3.2 Análise do Caldo de Cana-de-açúcar

Em uma proveta contendo 1000 mL de caldo-de-cana, o grau Brix foi verificado, com auxílio de um Sacarímetro para quantificar a sacarose presente. Em seguida, com o uso do alcoômetro, o teor de álcool foi analisado para verificar a existência de etanol. Por último, a temperatura e o pH da solução foram medidos para analisar a necessidade de correção.

3.2 Preparo da solução do mosto e adição das células de S. cerevisae

Previamente, foi preparada de caldo de cana (rico em açúcar fermentescível e sacarose). Uma pequena parte da solução de Caldo-de-cana foi utilizada para dissolver a levedura em um béquer e o restante da solução foi transferida para um Erlenmeyer com o auxílio de um funil. Para auxiliar o processo de fermentação, sais minerais como o fosfato de amônia, o sulfato de magnésio e o sulfato de cobalto foram adicionados à solução no Erlenmeyer. Além disso, farelo de arroz foi adicionado para suprir as vitaminas e Penicilina V para atividade antisséptica. Após a homogeneização da levedura no béquer, foi retirada uma amostra para um tubo de ensaio com solução de ringer e azul de metileno para analisar na Câmara de Neubauer e o restante da solução foi adicionada ao Erlenmeyer e submetido a agitação. A boca do recipiente foi parcialmente vedada com plástico filme para circulação do ar e a solução foi colocada em repouso.

3.3 Fermentação

Dois Erlenmeyers com solução de Caldo-de-cana e células de S. cerevisiae foram submetidos a fermentação, sendo um durante o período de 6 horas e o outro durante 7 dias.

1. Resultados e Discussão

O caldo de cana é considerado uma fonte rica em açúcar fermentescível e sacarose, sendo ideal para o processo de fermentação etanólica (por exemplo, produção de cachaça e rum). Entretanto, precisa-se adicionar ao caldo de cana elementos para completar o processo de fermentação etanólica, como, fosfato de amônia, sulfato de magnésio, sulfato de cobalto, vitaminas e penicilina. Também são adicionadas células de S. cerevisiae para realizar o processo de fermentação.

Após a adição das células de S. cerevisiae foi retirada uma amostra para um tubo de ensaio com solução de ringer e azul de metileno para analisar na Câmara de Neubauer, uma vez que as células viáveis ficarão incolores e as células inviáveis (mortas) serão coradas pelo azul de metileno. A imagem das células na Câmara de Neubauer está na figura 1.

Figura 1. Células viáveis (incolores) e células inviáveis (azuis) presentes na solução de caldo de cana que será submetida ao processo de fermentação etanólica.