Orientadores: Aline Carvalho da Costa, Jaciane Lutz Ienczak

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: O bioetanol de 1° geração (proveniente do melaço e caldo de cana-de-açúcar) possui processo fermentativo consolidado no Brasil. O processo Melle Boinot é caracterizado pela utilização de alta densidade e reuso celular e tratamento ácido. Essas estratégias têm como resultado baixo tempo de...

Resumo: O bioetanol de 1° geração (proveniente do melaço e caldo de cana-de-açúcar) possui processo fermentativo consolidado no Brasil. O processo Melle Boinot é caracterizado pela utilização de alta densidade e reuso celular e tratamento ácido. Essas estratégias têm como resultado baixo tempo de fermentação e alto rendimento de etanol, entretanto, um problema associado é a contaminação bacteriana. Bactérias do gênero Lactobacillus são os principais contaminantes das destilarias brasileiras e em concentrações superiores à 108 UFC/mL pode resultar na perda de 1 à 5 % na eficiência fermentativa. A aplicação das estratégias do processo 1G na produção de bioetanol de segunda geração (2G) (obtido à partir de biomassa lignocelulósica) pode resultar no incremento da conversão de xilose em bioetanol, contudo, espera-se que a contaminação bacteriana seja um problema associado a esse processo. Nesse trabalho, o efeito da contaminação por L. fermentum I2 sobre o processo fermentativo de S. passalidarum NRRLY-27907 foi estudado em fermentações em batelada alimentada com alta densidade e reuso celular e tratamento ácido em meio composto por glicose e xilose. Na ausência da levedura, L. fermentum I2 foi capaz de consumir glicose e xilose em meio Man, Rogosa e Sharpe (MRS) + xilose (com aminoácidos e vitaminas), mas não foi capaz de consumir açúcares em meio sintético (composto por glicose, xilose, ureia e sais). Em co-cultura com S. passalidarum, essa bactéria foi capaz de persistir no processo em concentração de 108 UFC/mL e produzir ácidos orgânicos, porém não se verificou a presença de floculação e perda de viabilidade da levedura. Em relação aos parâmetros fermentativos de S. passalidarum NRRL Y-27907, verificou-se que a presença da bactéria impactou apenas o consumo de xilose, sendo que tanto em cultura pura (S. passalidarum) como co-cultura (S. passalidarum e L. fermentum) a produção máxima de etanol foi equivalente à 21 g.L-1 com produtividade volumétrica de 0,65 a 0,70 g.L-1.h-1. Embora se tenha baixo efeito sobre os parâmetros fermentativos, a análise de secretoma demonstrou uma possível alteração no perfil de proteínas secretadas pela S. passalidarum na presença da bactéria

Abstract: First generation bioethanol (1G) (from sugarcane juice and molasses) has a consolidated fermentation process in Brazil. Melle Boinot process is characterized by high cell density, cell recycle and H2SO4 yeast-cream treatment. These strategies result in a very short of the fermentation and...

Abstract: First generation bioethanol (1G) (from sugarcane juice and molasses) has a consolidated fermentation process in Brazil. Melle Boinot process is characterized by high cell density, cell recycle and H2SO4 yeast-cream treatment. These strategies result in a very short of the fermentation and high bioethanol production, however, are associated with bacterial contamination problems. Lactobacillus genus are the main bacteria isolated from tanks of Brazilian mills and in concentrations up to 108 CFU/mL results in the decrease of the 1-5 % of the volumetric ethanol yield. The use of the 1G strategies in second generation bioethanol production (2G) (from lignocellulosic biomass) may be an option to increase the conversion of the xylose into ethanol, but the bacterial contaminations can be a problem of this process. In this work, the effect of the bacterial contamination with L. fermentum I2 on the ethanol production by S. passalidarum NRRL Y-27907 was studied in fed-batch fermentations with high cell density, cell recycle and H2SO4 yeast-cream treatment using glucose and xylose based synthetic broth. Without the yeast, L. fermentum I2 was able to consume glucose and xylose simultaneously in Man, Rogosa and Sharpe (MRS) + xylose broth (with amino acids and vitamins), but was not able to consume sugars in glucose and xylose based synthetic broth (composed by glucose, xylose, urea and salts). In co-culture with S. passalidarum NRRL Y-27907, this bacteria was able to persist in the fermentation with concentration of the 108 CFU/ mL and produce organic acids but was not verified a decrease in viability and flocculation of the yeast.. The presence of the L. fermentum I2 affected only the xylose consumption by S. passalidarum, with maximum ethanol title equal to 21 g.L-1 and ethanol volumetric productivity varied from 0.65 to 0.70 g.L-1. Though the effect of the contamination about the fermentative parameters of S. passalidarum was lower, the secretome study showed alteration in protein profile secreted by S. passalidarum in the presence of the bacteria

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