Influência das condições de encapsulamento em alginato e da suplementação com nutrientes sobre a fermentação de xilose por Saccharomyces cerevisiae recombinante

Resumo

O aproveitamento da fração hemicelulósica da biomassa é importante para viabilizar economicamente a produção industrial de bioetanol de segunda geração (2G). Linhagens selvagens de Saccharomyces cerevisiae não metabolizam xilose, mas estão disponíveis linhagens recombinantes dessa levedura capazes de assimilar eficientemente esse açúcar em condições fermentativas. No entanto, a implementação de um processo industrial de produção de etanol 2G utilizando linhagens recombinantes depende do desenvolvimento de estratégias de fermentação adequadas para a obtenção de etanol em altas concentrações a partir de hidrolisados de hemicelulose concentrados, contendo compostos inibidores. Inúmeros estudos relatam o efeito de proteção conferido pelo gel de alginato, enquanto outros mencionam que a suplementação com lipídeos e nutrientes ricos em proteínas, dentre outros compostos, pode contribuir para uma maior tolerância ao etanol. Assim, os principais objetivos desta proposta são avaliar a influência das características das microcápsulas de alginato de cálcio, enriquecidas (ou não) com nutrientes específicos, sobre o desempenho do processo fermentativo de xilose por levedura recombinante imobilizada e identificar os fatores que mais contribuem para aumentar a produtividade em etanol. Os experimentos serão realizados em condições fermentativas, em frascos lacrados e dotados de saída para o CO2, em alta carga (10 % em massa) de levedura recombinante S. cerevisiae MDS130, utilizando meio YPX (extrato de levedura, peptona e xilose), suplementados (ou não) com etanol. A influência de 7 fatores (concentração de alginato de sódio e diâmetro das partículas assim como presença de extrato de levedura, peptona, quitosana, lipídeos e glicerol nas microcápsulas) será estudada de acordo com a metodologia de planejamento experimental Plackett-Burman. As fermentações serão acompanhadas pela perda de massa associada à liberação de CO2. Ao final dos ensaios, as concentrações de xilose, etanol e xilitol (cromatografia líquida de alta eficiência) e a viabilidade celular (contagem de células coradas por azul de metileno em microscópio) serão determinadas. Seis respostas (viabilidade, concentração final de etanol, rendimento em etanol, conversão, produtividade e seletividade em etanol) serão avaliadas para todas as condições estudadas e os principais efeitos significativos serão identificados por análise estatística. As condições mais promissoras serão ainda validadas em bateladas repetidas com meio YPX e hidrolisado de hemicelulose.