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Título: Obtenção e avaliação fermentativa de mutantes de Saccharomyces cerevisiae para a produção de cachaça
Título Alternativo: Obtention and evaluation of fermenting mutants of Saccharomyces cerevisiae for the production of cachaça
Autor(es): Faria, Ana Carolina Rodrigues
Orientador: Dias, Eustáquio Souza
Membro da banca: Ferreira, José Guilherme Lembi
Marques, Simone Cristina
Duarte, Whasley Ferreira
Área de concentração: Microbiologia Agrícola
Assunto: Mutagênese
Multitolerância
Radiação UV
Produção de etanol
Ethanol production
Mutagenesis
Multi-tolerance
UV radiation
Data de Defesa: 4-Abr-2014
Data de publicação: 2014
Agência de Fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Referência: FARIA, A. C. R. Obtenção e avaliação fermentativa de mutantes de Saccharomyces cerevisiae para a produção de cachaça. 2014. 46 p. Dissertação (Mestrado em Microbiologia Agrícola) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2014.
Resumo: A cachaça é uma bebida brasileira, obtida pela destilação do mosto fermentado de caldo de cana-de-açúcar. Esta fermentação é feita predominantemente por linhagens de Saccharomyces cerevisiae com fenótipos específicos como floculação, não produção de sulfeto de hidrogênio (H2S), produção de compostos de sabores desejáveis, bem como produção de baixas quantidades de ácido acético. Durante este processo fermentativo, as células de levedura são expostas a condições estressantes, como altas temperaturas e concentrações elevadas de etanol. Quando não toleráveis, estas levam à inviabilidade celular, diminuindo a produção de etanol. Desta forma, é desejável a obtenção de cepas de S. cerevisiae superiores quanto à multitolerância às condições estressantes impostas durante o processo fermentativo, pois potencializariam ainda mais a produção e o padrão de qualidade da cachaça. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo obter mutantes multitolerantes de S. cerevisiae, utilizando radiação ultravioleta (UV) como agente mutagênico. Para isso, a linhagem parental-original foi exposta à radiação UV e as células sobreviventes foram selecionadas quanto ao consumo de açúcares redutores (AR), multitolerância às condições cruzadas de concentrações de etanol (0, 5, 10 e 15%) e temperaturas (28 e 37° C), capacidade de floculação, não produção de sulfeto de hidrogênio (H2S) e produção de etanol. O primeiro mutante obtido (M15) foi capaz de consumir 45,1% a mais de AR que a cepa parental-original. Na segunda irradiação, 42 mutantes foram capazes de consumir mais AR do que as linhagens referência. Destes, 13 se mostraram mais tolerantes e apenas 7 foram multitolerantes. Dos multitolerantes, 2 (M15.317 e M15.350) foram selecionados para fermentação em mosto de caldo de cana-de-açúcar. Não houve diferença significativa (p < 0,05) dentre os parâmetros avaliados de Yp/s, Yg/s, Ym/s, Qp e Ef %. No entanto, o mutante M15.317 exibiu a maior produção de etanol (67,2 g/L) e, consequentemente, a maior produtividade volumétrica (Qp = 2,8 g/L por hora). Desta forma, a mutagênese induzida por radiação UV foi eficiente em obter os mutantes de S. cerevisiae com características superiores quanto a multitolerância à temperatura de 37 °C e concentração de 15% (v/v) de etanol. No entanto, estes não foram capazes de produzir mais etanol do que a cepa parental-original.
Cachaça is a Brazilian drink, obtained by distillation of the fermented must of sugar cane broth. This fermentation is carried out mainly by Saccharomyces cerevisiae strains with specific phenotypes, such as flocculation, no production of hydrogen sulfide (H2S), production of compounds of desirable flavors, as well as production of small amounts of acetic acid. During this fermentation process, yeast cells are exposed to stressful conditions, such as high temperatures and high concentrations of ethanol. When not tolerable, they lead to cell inviability, decreasing the production of ethanol. Thus, it is desirable to obtain S. cerevisiae strains which are superior for multi-tolerance to stressful conditions imposed during the fermentation process, since they would further potentialize production and the quality standard of cachaça. Therefore, this study aimed to obtain multi-tolerant mutants of S. cerevisiae, using ultraviolet radiation (UV) as a mutagenic agent. For this purpose, the original parental strain was exposed to UV radiation and the surviving cells were selected regarding consumption of reducing sugars (RS), multi-tolerance to crossed conditions of ethanol concentrations (0, 5, 10 and 15%) and temperatures (28 and 37 °C), flocculation ability, no production of hydrogen sulfide (H2S), and ethanol production. The first mutant obtained (M15) was able to consume 45.1% more RS than the original parental strain. In the second irradiation, 42 mutants were able to consume more RS than the reference strains. From these mutants, 13 were more tolerant, and only 7 were multi-tolerant. From the multi-tolerant ones, 2 (M15.317 and M15.350) were selected for fermentation in the must of sugar cane broth. There was no significant difference (p <0.05) among the evaluated parameters of Yp/s, Yg/s, Ym/s, Qp and Ef %. However, the mutant M15.317 exhibited the highest ethanol production (67.2 g/L) and, therefore, the highest volumetric productivity (Qp = 2.8 g/L per hour). Thus, UV-induced mutagenesis was effective in the obtention of S. cerevisiae mutants with superior characteristics for multi-tolerance at a temperature of 37 °C and ethanol concentration of 15% (v/v). However, they were not able to produce more ethanol than the original parental strain.
Informações adicionais: Dissertação apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Microbiologia Agrícola, área de concentração em Microbiologia Agrícola, para a obtenção do título de Mestre.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/3653
Publicador: UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
Idioma: pt_BR
Aparece nas coleções: DBI - Microbiologia Agrícola - Mestrado (Dissertações)

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