Título do Trabalho Completo

III Congresso de Ciência e Tecnologia da UTFPR-DV
3ª Semana Acadêmica de Ciências Biológicas
HUB 2015
21 e 22 de outubro de 2015, Dois Vizinhos-PR
INFLUÊNCIA DE DIFERENTES CONCENTRAÇÕES DE Saccharomyces
cerevisiae EM CULTIVOS UTILIZANDO AÇÚCAR MASCAVO COMO
SUBSTRATO
Ingrid F. Prado1*, Luísa C. Azambuja1, Ingrid A. Mazzeto1, João Paulo M. Miranda1,
Milene O. P. Bicudo1, Andréia Anschau1
Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Coordenação de Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia
CEP 85660-000 Dois Vizinhos – Paraná - E-mail: [email protected]
1
RESUMO
A fermentação é um conjunto de reações químicas auxiliadas por enzimas, que degradam
moléculas orgânicas (glicose) em compostos mais simples, onde parte do carbono proveniente
do açúcar é oxidado a CO2 para a obtenção de energia, que será utilizada no anabolismo e em
outros processos biológicos. Neste trabalho foi avaliada a influência de seis diferentes
concentrações da levedura Saccharomyces cerevisiae em cultivos utilizando açúcar mascavo
como substrato. Para todos os experimentos houve inexpressiva perda de massa durante 108
horas de cultivo, e pouco ou nenhuma liberação de CO2 durante 168 horas de fermentação.
Em geral, o processo fermentativo foi influenciado pela contaminação bacteriana do açúcar
mascavo, sendo que as bactérias competiram com a levedura pelo mesmo substrato e
possivelmente geraram metabólitos inibidores do crescimento da levedura.
Palavras-chave: fermentador de baixo custo, fermentação alcoólica, liberação de CO2.
INTRODUÇÃO
O processo de fermentação alcoólica é um processo biológico, cujo principal agente é a
levedura. O agente biológico mais utilizado em processos fermentativos é a levedura
Saccharomyces cerevisiae, a qual apresenta elevada eficiência na conversão de substrato em
produto (SCHMIDELLl, 2001). Um dos substratos que podem ser utilizados na fermentação, é
o açúcar mascavo. Sendo o primeiro produto a ser extraído da cana de açúcar, mantém as
vitaminas e sais minerais do caldo da cana, atendendo assim, necessidades nutricionais que o
microrganismo necessita para reagir. Durante o processo de fermentação ocorrem reações
químicas controladas por enzimas, onde a molécula orgânica, no caso o açúcar, é degradada em
compostos mais simples, liberando energia (TORTORA, 2012). O presente estudo teve como
objetivo verificar a influência de seis diferentes concentrações de Saccharomyces cerevisiae
em cultivos contendo açúcar mascavo como substrato, utilizando garrafas PET como
fermentadores.
MATERIAL E MÉTODOS
O sistema de fermentação foi feito em seis garrafas plásticas (PET) de corpo transparente,
adaptadas com mangueiras de 0,3 mm de diâmetro. Uma extremidade da mangueira foi inserida
na tampa perfurada da garrafa e foi vedada com silicone para que não houvesse vazamento, a
outra extremidade da mangueira foi colocada imersa em um tubo de ensaio, contendo água
destilada, que foi acoplado a garrafa. Em cada fermentador foram adicionadas diferentes
concentrações de Saccharomyces cerevisiae, concentração padrão de açúcar mascavo e volume
de trabalho de 400 mL, conforme mostra a Tabela 1. A perda de massa no processo fermentativo
foi avaliada em um período de 108 horas e a liberação de CO2 foi avaliada durante 168 horas.
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Tabela 1 – Concentração de S. cerevisiae e açúcar mascavo utilizados nos seis experimentos.
Experimento
Açucar mascavo (g)
Levedura (%)
1L
20
0
2L
20
0,0625
3L
20
1,25
4L
20
0,25
5L
20
0,5
6L
20
1
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Figura 1 mostra os valores médios de bolhas durante 168 horas de fermentação e a Figura
2 mostra a porcentagem de perda de massa durante 108 horas de fermentação.
Figura 1 – Liberação de bolhas (CO2) por tempo de fermentação (h)
Figura 2 – Perda de massa (%) por tempo de fermentação (h)
O experimento 1L contendo apenas açúcar mascavo foi o único que obteve uma constante
liberação de bolhas durante 168 horas, indicando ocorrência de processo fermentativo. Segundo
Gallo (1990), é comum a presença de bactérias contaminantes no açúcar mascavo, que podem
metabolizar e formar os ácidos lático e acético que ocasionam a intoxicação das leveduras
(OlivaNeto & Yokoya, 1997). Segundo De Sousa e Monteiro (2011) as principais fontes de
microrganismos contaminantes do açúcar mascavo são: a própria flora epífita da cana-deaçúcar, o solo carreado com os colmos, a poeira e os equipamentos infeccionados ou mesmo os
materiais contaminados utilizados no corte e no processo.
O experimento 4L produziu bolhas num período de tempo de até 48 horas, enquanto 3L e
5L produziram bolhas num tempo inferior a 72 horas. Isso ocorreu porque todo o açúcar já
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havia sido consumido, não havendo mais substrato para que ocorresse a fermentação (VITOLO,
2015).
Não houve liberação de bolhas para o experimento 2L, já que a fermentação pode ter
ocorrido em um tempo inferior a 24 horas, onde não houve contagem de bolhas. Além disso, o
açúcar mascavo utilizado poderia estar contaminado com bactérias que influenciaram de forma
negativa a fermentação. Segundo Daré (2008), as bactérias competem com a levedura pelo
mesmo substrato e geram metabólitos inibidores ao crescimento da levedura.
No caso do experimento 6L, a alta concentração de S. cerevisiae exigiu energia de
manutenção maior, isto é, maior consumo de açúcar para manter as células vivas. Como
consequência, resultou em maior competição pelos nutrientes do meio, minerais e vitaminas,
diminuindo a viabilidade do fermento. Por outro lado, o açúcar mascavo utilizado poderia estar
contaminado com bactérias indesejadas, sendo assim, a presença de bactérias favoreceu a
competição com as leveduras pelo mesmo substrato, e muitos nutrientes podem ter sido
desviados para a multiplicação bacteriana e deixaram de ser aproveitados pela levedura
(ANDRIETTA, 2006).
Em relação a massa, todos os experimentos apresentaram pequena perda de massa durante a
fermentação, sendo essa variação inferior a 2% em todos os experimentos.
CONCLUSÕES
Os experimentos realizados mostraram que o açúcar mascavo pode ter contaminantes
bacterianos que influenciaram de forma negativa o processo fermentativo, independente da
concentração Saccharomyces cerevisiae empregada. Não houve expressiva perda de massa dos
experimentos, já que o rendimento do processo fermentativo foi influenciado pela
contaminação do açúcar mascavo. Para todos os experimentos, a contaminação do substrato
causou perda de açúcar fermentescível, queda da viabilidade das leveduras, redução no
rendimento e na produtividade da fermentação.
REFERÊNCIAS
ANDRIETTA, M. G. S., STECKELBERG, C., ANDRIETTA, S. R., Bioetanol – Brasil 30 anos na vanguarda.
Multi-Ciência: Revista Interdisciplinar dos Centros e Núcleos da UNICAMP, v. 7, p. 1-16, Out. 2006.
DARÉ, R. M. Avaliaçaõ de coeficientes de rendimento e modelagem do processo fermentativo de produção
de etanol. 2008. 81 p. Dissertação (Engenharia Química – Pesquisa e Desenvolvimetno de Processos
Quimicos) Universidade Federal de São Carlos, São Carlos
DE SOUSA, J. L. U.; MONTEIRO, R. A. B. Fatores interferentes na fermentação alcoólica para a produção
de etanol. Fazu em Revista, Uberaba, n.8, p.100-107, 2011.
GALLO, C. R. Determinação da microbiota bacteriana de mosto e de dornas de ferementação alcoólica.
Campinas, 1990. 388 p. Tese (Doutorado) – Faculdade de Engenharia de Alimentos, Universidade Estadual de
Campinas.
OLIVA-NETO, P.; YOKOYA, F. Effects of nutritional factors on growth of Lactobacillus fermentum mixed
with Saccharomyces cerevisiae in alcoholic fermentation. Revista de Microbiologia, v. 28, p.25-31, 1997.
SCHMIDELL, W. Biotecnologia industrial, Editora Edgard Blucher Ltda., Brasil 2001.
VITOLO, M. Biotecnologia Farmacêutica, Editora Blucher Ltda., Brasil, 2015.
TORTORA, G. J. Microbiologia, Editora Artmed, Brasil, 2012.
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