Seleção e evolução adaptativa de leveduras: identificação e análise de vias metabólicas importantes para aplicação nas indústrias do bioetanol e de bebidas fermentadas

Resumo

As indústrias de produtos fermentados vêm demandando incessantemente alternativas para o aumento de rendimentos produtivos e redução dos custos de fermentação. Na indústria de bioetanol, o controle da temperatura do processo deve ser mantido próximo à 30°C por trocadores de calor ligados constantemente gerando custos e consumo de água substanciais. Nesse sentido, para que as leveduras consigam fermentar adequadamente em temperaturas elevadas, elas devem ser termotolerantes e resistentes às condições de estreses impostas durante o processo produtivo. Já na indústria da cerveja, anseia-se por linhagens que produzam um produto de alta qualidade e com um aumento na eficiência do consumo de açúcares tais como maltose e maltotriose. Neste contexto, diversas aplicações tecnológicas utilizando a engenharia genética e metabólica vem sendo empregadas. No entanto, estas modificações geram Organismos Geneticamente Modificados (OGMs) que possuem regulamentações restritivas para seu uso, principalmente em produtos alimentícios. Nesse sentido, a técnica conhecida como evolução adaptativa se torna uma excelente ferramenta para expressar e modificar diferentes fenótipos de leveduras. Nosso grupo de pesquisa vem desenvolvendo desde 2010 um projeto baseado no isolamento de leveduras obtidas nos processos das indústrias brasileiras de bioetanol, obtendo um banco de linhagens contendo 289 isolados. O desafio deste trabalho está focado na utilização deste banco para a identificação de cepas com características de interesse visando atender as demandas das indústrias para melhorar o processo fermentativo. Nossos resultados iniciais visaram a identificação de leveduras presentes neste banco pertencente a espécie Saccharomyces cerevisiae. Para isso selecionamos as linhagens mediante a sua auxotrofia à lisina em placas com meio sólido utilizando este aminoácido como única fonte de Carbono. Dos 289 isolados, até o momento identificamos 124 linhagens pertencentes a espécie S. cerevisiae. Entre elas estão duas linhagens termotolerantes anteriormente identificadas, mas que necessitam de melhor adaptação para a resistência aos outros estresses encontrados no processo fermentativo de produção de etanol. Resultados preliminares mostraram que estas duas linhagens apresentaram melhora na performance fermentativa e na capacidade de produção de massa celular quando induzidas em diversos ciclos usando temperaturas elevadas de XÚC. Com relação à produção de cerveja, conseguimos identificar até o momento 60 leveduras com a capacidade de crescimento em maltose, indicando um resultado promissor para a evolução destas linhagens para aplicação na produção industrial de cervejas. O desenvolvimento dessas linhagens poderá ter uma aplicação direta em processos fermentativos visando uma melhor qualidade do produto, aumentando sua capacidade fermentativa e reduzindo custos e tempo de produção. Esperamos, portanto, que nossos resultados contribuam de maneira significativa no aumento de potencial produtivo das indústrias ligadas a este ramo de produção e também que possam melhorar o entendimento das vias metabólicas ativadas e represas nestas linhagens, contribuindo com dados importante para a comunidade científica. (AU)