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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: O papel levedura saccharomyces cerevisiae na estabilização de emulsões envolvendo hexadecano e uma fase aquosa
Title Alternative: The role of yeast saccharomyces cerevisiae in stabilization of emulsions involving hexadecane and a water phase
Author: Meirelles, Aureliano Agostinho Dias, 1991-
Advisor: Gombert, Andreas Karoly, 1970-
Abstract: Resumo: Os biocombustíveis têm sido objeto de crescente interesse nos últimos anos, uma vez que sua utilização contribui para reduzir a emissão de gases ligados ao efeito estufa. O farnesano apresenta potencial para substituir o diesel de petróleo, podendo ser obtido por processos biotecnológicos. Entretanto, durante as etapas de purificação deste composto (após a fermentação), ocorre a formação de uma emulsão relativamente estável composta por gotas de óleo, microrganismos, meio fermentativo e gases, dificultando a purificação do biocombustível. O microrganismo protagonista neste processo é a levedura Saccharomyces cerevisiae. No presente projeto de mestrado objetivou-se aprofundar o conhecimento sobre os mecanismos responsáveis pela estabilização de emulsões óleo em água, contendo a levedura S. cerevisiae, o que pode levar a novas estratégias de separação do óleo que sejam mais eficientes e/ou econômicas que as atuais. Para alcançar esse objetivo, foram realizados os seguintes experimentos com levedura de panificação e com S. cerevisiae PE-2 (linhagem da produção industrial de etanol combustível): cinéticas de crescimento em frascos agitados, preparo de emulsões com leveduras pré-cultivadas em meios complexos ou sintéticos, com leveduras em diferentes estados fisiológicos, com extratos celulares de leveduras, com levedura e bactéria (Lactobacillus fermentum) e ensaio de crescimento de levedura em placa de Petri contendo substratos lipídicos (oleato ou hexadecano). No preparo das emulsões, em que se usou hexadecano como óleo, formou-se sempre um sistema trifásico, com as seguintes fases: superior (emulsão óleo em água), intermediária (leveduras e gotas de óleo em suspensão aquosa) e inferior (sedimentado de leveduras). Observou-se que alguns compostos presentes na água de lavagem da levedura fresca, adquirida em supermercado, auxiliam no processo de emulsificação. Por isto, optou-se por preparar emulsões a partir de leveduras estocadas e cultivadas em laboratório. Células de levedura em fase estacionaria pós-diáuxica promovem a formação de emulsões menos estáveis do que células em fase estacionária pré-diáuxica. A linhagem PE-2 promoveu emulsões mais estáveis do que as emulsões com levedura de panificação. A emulsão com extrato celular da linhagem de panificação, ao final dos 6 dias de repouso, foi a emulsão menos estável. A presença de um contaminante, típico da indústria de fermentação (L. fermentum) influencia bastante na formação e na estabilidade das emulsões. Ao final de 6 dias de repouso, a maior parte do volume de óleo estava desprendido no topo da proveta, apenas uma emulsão residual na interface entre o óleo e água permaneceu. A interação entre a bactéria e a levedura pode estar favorecendo o fenômeno da floculação celular (aglomeração). O último conjunto de experimentos permitiu concluir que S. cerevisiae é capaz de crescer e assimilar o oleato, porém não podemos concluir que ela consome o hexadecano. De maneira geral, os resultados permitiram concluir que as leveduras têm uma grande importância tanto na formação, como na estabilidade de emulsões e muitas variáveis influenciam na formação das mesmas

Abstract: Biofuels have been the subject of growing interest in recent years, as they can replace the use of fossil fuels, reducing the emission of greenhouse gases, which is a major factor in climate change. One advanced biofuel is farnesane, which has potential to replace diesel oil, and it can be produced using biotechnological processes. However, during the purification steps of this compound (i.e. downstream operations), a relatively stable emulsion consisting of lipid droplets, microorganisms (yeast Saccharomyces cerevisiae), fermentation medium and gases is observed, which is undesirable. This work aimed at increasing our knowledge on the mechanisms responsible for stabilizing these oil in water emulsions, which might lead to better separation strategies that are more efficient and/or cost effective that the current process. The following experiments with baker¿s yeast and an industrial fuel ethanol strain (PE-2) were performed: growth kinetics in shake-flasks; preparation of emulsions containing pre-cultured yeast in complex or synthetic media; yeast in different physiological states; yeast cell extracts; a mixture of yeast and bacteria (Lactobacillus fermentum, a typical contaminant of industrial processes). To test if S.cerevisiae consumes hexadecane, which was used as the oil phase always, growth was tested on petri dishes with hexadecane or oleic acid. A three-phase system was always observed in the prepared emulsions: top (oil in water emulsion), intermediate (yeast and lipid droplets in aqueous suspension) and lower (yeast sediment). We observed that some compounds present in the water used to wash fresh yeast, purchased from the supermarket, increase the stability of emulsions. Hence, it was decided to prepare emulsions from yeast stocked and cultured in the laboratory. Yeast cells in stationary, post-diauxic phase, favor the formation of less stable emulsions, when compared to those prepared with cells in stationary, pre-diauxic phase. The PE-2 strain promoted more stable emulsions than baker's yeast. Emulsions with cell extract of baker¿s yeast were the least stable ones, among those prepared in this work. The presence of a contaminant (L. fermentum) greatly influences the formation and stability of emulsions. After 6 days, most of the oil was at the top of the cylinder where only one residual emulsion in the interface between the oil and water remained. The interaction between bacteria and yeast could favor cell flocculation of yeast. Finally, S. cerevisiae is able to grow and assimilate oleic acid, but we are unable to conclude whether or not it consumes hexadecane. Overall, our results show that yeast cells constitute an important factor in the formation and in the stabilization of emulsions and numerous variables are involved in this process
Subject: Biocombustíveis
Emulsões
Saccharomyces cerevisiae
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEA - Tese e Dissertação

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