A Relação Da Aglomeração Com A Hidrofobicidade Celular De Leveduras Selvegens E Selecionadas Para Produção De Etanol

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Fatec Araçatuba “Prof. Fernando Amaral de Almeida Prado”

                               

RELAÇÃO DA AGLOMERAÇÃO COM A HIDROFOBICIDADE CELULAR DE LEVEDURAS SELVEGENS E SELECIONADAS PARA PRODUÇÃO DE ETANOL

Leonardo Pereira Selvenca^[1] 

Romário Conceição Silva^[2] 

Hildo Costa de Sena^[3]

Wesley Pontes^[4] 

RESUMO

Apesar da ocorrência de floculação, flotação, formação de espuma ou sedimentação em fermentações alcoólicas são poucos os métodos capazes de prever essas características nas leveduras. O presente trabalho buscou identificar a relação desses fenômenos com a hidrofobicidade celular e capacidade de auto agregação. Baseado em um método bifásico composto por fase solvente orgânico e fase aquosa respectivamente para obtenção do parâmetro de hidrofobicidade celular e método de sedimentação padronizado em espectrofotômetro utilizando tubos e ensaios visando obtenção do parâmetro de auto agregação. A avaliação do potencial hidrofóbico da levedura isolada na usina Clealco Açúcar e Álcool S/A no mês de maio, foi comparado com os resultados obtidos das seis leveduras selecionadas que possuem alta performance fermentativa e baixa tendência a floculação, flotação ou produção de espuma assim como sua taxa de auto agregação que indica a tendência da rápida sedimentação. Como forma rápida de identificação da persistência e dominância foi empregado um meio de cultura cromogênio solido capaz de fornecer diferentes perfis morfológicos das colônias de acordo com o gênero e espécie da levedura. Os resultados dos ensaios forneceram dados que indicaram que a levedura dominante do processo fermentativo usina Clealco é uma estirpe com forte produção de espuma e rápida sedimentação que consequentemente apresenta uma alta hidrofobicidade e alta taxa de agregação. O método proposto é capaz de fornecer informações sobre a capacidade floculante, flotante, de produção de espuma ou rápida sedimentação das cepas dominantes durante o processo fermentativo, com a utilização de equipamentos rotineiros dos laboratórios do setor sucroalcooleiro.

Palavras-Chave: Floculação; Hidrofobicidade; Sedimentação; Leveduras; Fermentação.

RELATION OF AGGLOMERATION TO CELL HYDROFOBICITY OF WILD AND SELECTED YEAST FOR ETHANOL PRODUCTION

ABSTRACT

SUMMARY

Despite the occurrence of flocculation, flotation, foaming or sedimentation in alcoholic fermentations, few methods can predict these characteristics in yeast. The present work sought to identify the relationship of these phenomena with cellular hydrophobicity and aggregation capacity. Based on a biphasic method composed by organic solvent phase and aqueous phase respectively to obtain the cellular hydrophobicity parameter and standardized sedimentation method in a spectrophotometer aiming at obtaining the auto aggregation parameter. The evaluation of the hydrophobic potential of isolated yeast at the Clealco Açúcar e Álcool S / A mill in May was compared with the results obtained from selected yeasts that have high fermentative performance and low tendency to flocculation, flotation or foam production as well as their yield. self-aggregation rate that indicates the tendency for rapid sedimentation. As a quick way to identify persistence and dominance, a chromogen culture medium capable of providing different morphological profiles according to yeast genus and species was employed. Test results provided data indicating that the dominant yeast in the Clealco fermentation process is a fast foaming, high foaming strain which consequently has high hydrophobicity and high aggregation rate. The proposed method is able to provide information on the flocculant, flotant, foaming or rapid sedimentation capacity of the dominant strains during the fermentation process.

Keywords: Flocculation; Hydrophobicity; Sedimentation; Yeasts; Fermentation.

Introdução

A fermentação alcoólica ocorre sempre com leveduras inicias escolhidas de acordo com a característica do processo produtivo, entretanto devido às condições não serem estéreis essa cultura de leveduras é rapidamente substituída por leveduras naturais ou selvagens caracterizadas como contaminantes num processo industrial. Leveduras selvagens ou contaminantes podem ser definidas como organismos que produzem mudanças indesejáveis em alimentos ou processos fermentativos. Estas são provenientes de ambiente com muitos fatores desfavoráveis para um bom crescimento e se adaptando por meio de seleção natural a viverem nesses ambientes, porém para obtenção de robustez e resistência muitas possuem alta tendência à floculação, flotação, rápida sedimentação ou formação de espuma. Com consequência, estas leveduras são responsáveis pela variação do rendimento em vinícolas e cervejarias devido as suas propriedades bioquímicas que causam problemas no sabor, cor ou turbidez do produto final. (PHAFF et al., 1966). Atualmente as cepas selecionadas respondem pela produção de aproximadamente 70 a 75% de todo etanol produzido no país devido seu uso barrar ao máximo a entrada de cepas de leveduras selvagens e reduzir o consumo de antiespumante quando se compara fermentação com predominância de levedura selecionada com fermentação com predominância de leveduras selvagens (LNF Latino Americana, 2019). Em se tratando de morfologia, as leveduras selecionadas apresentam características morfológicas celulares distintas como células dispersas e com perfil fenótipo em meio sólido de colônias de bordas lisas, brilhantes e livres de textura crespa ou rugosa. Entretanto, ao contrário das leveduras selecionas, o fenótipo das ditas selvagem é rapidamente identificado devido seu perfil celular com mais de cinco células unidas formando cachos e em meio sólido apresentar colônias opacas, com bordas irregulares e textura crespa ou rugosa. Diversas técnicas têm sido aplicadas visando obtenção da morfologia celular de leveduras. Habitualmente é utilizada lâmina úmida com a levedura do processo em comparação visual com lâmina úmida de leveduras de partida em microscópio com auxílio de corantes capazes de evidenciar células vivas e mortas. Nessas análises observa-se que as leveduras selecionadas não apresentam característica de floculação, flotação ou produção de espuma e seus valores de hidrofobicidade e aglomeração celular são utilizadas como referência para analisar valores obtidos de outras cepas. As interações hidrofóbicas desempenham um papel crucial em fenômenos de agregação microbiana. Estudos indicam que um aumento na floculação está fortemente correlacionado com um aumento da hidrofobicidade da superfície celular quando se utiliza, por exemplo, as estirpes de Saccharomyces (TEIXEIRA et al., 1995; STRATFORD, 1989). O alto fator de auto agregação é obtido em cepas que possuem rápida sedimentação, tento formação de flocos ou não, divergindo de uma relação com a hidrofobicidade celular. A falta de relação entre hidrofobicidade e comportamento de agregação também foi relatado para cepa de um S. cerevisiae usada para produção contínua de etanol (MOZES et al., 1994) e para S. cerevisiae leveduras de vinho (SUZZI et al., 1994). No decorrer do processo fermentativo ocorre uma competição de leveduras de partida (starter) e leveduras selvagens de processo denominada de dinâmica populacional. Essa competição é capaz de selecionar a levedura que dominará o processo fermentativo de acordo com sua capacidade adaptativa. A capacidade de formação de espuma, assim como a floculação, vem sendo relacionada com a hidrofobicidade da superfície celular das leveduras, pois ao comparar a hidrofobicidade superficial destas células formadoras de espumas com células não formadoras de espuma é possível identificar que a hidrofobicidade é maior nas superfícies celulares das leveduras espumantes (SHIMOI et al., 2002; MIYASHITA et al., 2004). Acredita-se que a hidrofobicidade das superfícies celulares das leveduras permite uma maior afinidade destas com a interface ar-líquido das bolhas, levando assim, ao acúmulo de uma grande quantidade de células na espuma formada (DE-SOUSA et al., 2006). Neste trabalho, após obtenção de levedura isolada do processo de fermentação industrial, deseja-se inferir sobe o consumo de dispersante e antiespumante e relacionar com a rápida sedimentação ou flotação da levedura em biorreatores.

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