Abordagens de ecologia microbiana aplicadas à fermentação alcoólica nas indústria do vinho e do etanol combustível

Resumo

Estão previstas três atividades de intercâmbio: duas missões da equipe brasileira (BR) à instituição parceira sul-africana (SA) e uma missão (envolvendo dois pesquisadores) da equipe SA à instituição brasileira. O projeto de pesquisa financiado pela FAPESP, envolvido nesta proposta, tem como título "Rumo à compreensão da ecologia microbiana das fermentações alcoólicas em biorrefinarias de cana-de-açúcar". Dado que o objetivo do projeto é compreender mais sobre o microbioma da fermentação alcoólica e como as leveduras e as espécies bacterianas contaminantes interagem entre si, as atividades de intercâmbio irão claramente beneficiar o projeto, porque a equipa de pesquisa da SA, liderada pelos Profs. Evodia Setati e Florian Bauer, da Universidade de Stellenbosch (SU), trabalham há vários anos na ecologia microbiana da fermentação alcoólica do vinho. Durante este período, aplicaram teoria e métodos de ecologia microbiana, com o objetivo de desvendar alguns dos mecanismos envolvidos nas interações entre leveduras e outros microrganismos que fazem parte naturalmente do microbioma da fermentação do vinho. O grupo de investigação da SU desenvolveu algumas ferramentas experimentais sofisticadas para investigar o microbioma do vinho, como um sistema de biorreator de membrana que permite o co-cultivo de diferentes espécies com ou sem contato físico, o que é relevante para compreender até que ponto esse contato entre as células é necessário para algumas das interações microbianas.As semelhanças entre as fermentações alcoólicas utilizadas para a produção de vinho e de bioetanol são:a1) A espécie de levedura Saccharomyces cerevisiae é o microrganismo predominante e converte açúcares em etanol, levando a níveis finais de etanol em torno de 12% (v/v);a2) Outras espécies de leveduras e bactérias, também são encontradas nesses ambientes, realizando processos desejados e indesejados;a3) Diferentes bactérias lácticas são comumente encontradas em ambos os ambientes.Existem também algumas diferenças importantes entre esses dois sistemas, listadas abaixo:b1) As cepas de S. cerevisiae que persistem e dominam nesses processos não são as mesmas;b2) A formação de compostos aromáticos desempenha um papel crucial na vinificação, mas não na produção de bioetanol;b3) O rendimento de etanol é o indicador de processo mais importante na produção de bioetanol, o que não acontece na produção de vinho;b4) Podem ser obtidos diferentes perfis de vinho inoculando o processo com diferentes linhagens microbianas (também não Saccharomyces ou não leveduras), uma prática que não é utilizada na produção de bioetanol, onde apenas algumas estirpes selecionadas de S. cerevisiae são inoculadas (pelo menos até hoje).O objetivo geral deste projeto é aprofundar nosso conhecimento sobre a ecologia microbiana da fermentação alcoólica, tanto nos processos utilizados nas biorrefinarias de cana-de-açúcar no BR para a produção de etanol combustível, quanto nos processos utilizados na SA para a produção de vinho.Ao final do projeto, prevê-se que os seguintes marcos tenham sido alcançados:1) Realização de duas missões do BR à SA (uma delas inclui também uma visita a uma universidade em Botswana), por um pesquisador do BR, e uma missão da SA ao BR, por dois pesquisadores daquele país; 2) Troca de conhecimentos sobre os dois processos em estudo (produção de vinho e de etanol combustível), com conhecimentos adquiridos sobre a ecologia microbiana envolvida em ambos; 3) realização de palestras em ambas as universidades, pelos pesquisadores visitantes; 4) troca de cepas microbianas, para estudos futuros; 5) planejar e começar a escrever um artigo de revisão; 6) planejar o desenvolvimento de um projeto de pesquisa colaborativo, para concorrer em futuras chamadas conjuntas de propostas e/ou para realizar intercâmbios de estudantes e pesquisadores; 7) participação no maior congresso internacional de leveduras e planejamento de futuro congresso no BR, na área de leveduras. (AU)