Melhoria da produção biotecnológica de xilitol a partir do bagaço de cana-de-açúcar: avaliação do papel do glicerol Neste bioprocesso

Resumo

O bagaço de cana-de-açúcar, subproduto do setor sucroalcooleiro, vem se destacando em várias pesquisas como matéria-prima em diferentes processos fermentativos por sua fração hemicelulósica ser formada na sua maior parte pelo açúcar D-xilose e pela capacidade de leveduras, em particular Cândida guiliermondii, fermentarem esta pentose. O principal produto resultante deste metabolismo é o xilitol, um açúcar-álcool obtido comercialmente por catalise química da xilose obtida de resíduos lignocelulósicos, o qual possui propriedades peculiares como alto poder adoçante, semelhante ao da sacarose, anticariogenicidade, metabolismo independente de insulina e recentemente indicado na prevenção de osteoporose e tratamento de otites. E um aditivo em alimentos, substância "GRAS" (Generally Regraded as Safe) pelo Food and Drug Administration dos Estados Unidos. Uma vez que o processo químico é de custo elevado, a obtenção biotecnológica de xilitol se apresenta como alternativa ao processo convencional. Pesquisas para a obtenção biotecnológica de xilitol a partir de resíduos lignocelulósicos demonstraram que este processo é influenciado por vários fatores, tais como tipo de hidrolisado hemicelulósico empregado e condições de fermentação como temperatura, pH, disponibilidade de oxigênio, concentração de nutrientes no meio de fermentação, concentração de xilose e presença de compostos tóxicos aos microrganismos. Muitos dos parâmetros importantes para o desenvolvimento deste bioprocesso já estão estabelecidos nas diversas pesquisas realizadas previamente, mas ainda são necessários estudos para melhor entendimento das vias metabólicas envolvidas nesta bioconversão; principalmente em relação à formação de subprodutos deste metabolismo, como o glicerol o que prejudica o rendimento do processo. A formação desse subproduto é relatada como uma resposta ao estresse celular provocado pelas condições ambientais impostas ao microrganismo. Considerando os avanços já alcançados quanto à produção biotecnológica de xilitol a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana empregando a levedura Candida guilliermondii, e a constatação de que o glicerol tem sido um subproduto deste metabolismo, este projeto tem por objetivo principal avaliar o efeito do glicerol durante a fermentação do hidrolisado de bagaço bem como de meio semi-sintético simulando a composição do hidrolisado com relação ao açúcar xilose. As fermentações serão realizadas em frascos agitados a 200 rpm com 50 mL de meio, pH inicial de 5,5, a 30°C, durante 72h. A performance fermentativa será acompanhada a partir da avaliação do consumo de açúcares, produção de xilitol e células bem como da concentração de glicerol para a determinação de parâmetros do processo como fator de rendimento de produtividade do xilitol. A influência do glicerol na bioconversão de xilose em xilitol será avaliada a partir da determinação das atividades das enzimas xilose redutase e xilitol desidrogenase, responsáveis pelos passos iniciais dessa via metabólica, obtidas do rompimento celular a partir da biomassa microbiana recuperada do hidrolisado fermentado. Após a determinação das melhores condições para obtenção de xilitol em frascos agitados, fermentações serão realizadas em reator de bancada, com vista a contribuir para o aumento de escala do processo. (AU)