Caracteriza??o bioqu?mico-molecular de cepas de Saccharomyces cerevisiae isoladas de dornas de fermenta??o de cacha?a para produ??o de cervejas.

A cerveja ? uma bebida alco?lica produto da fermenta??o do malte de cevada por leveduras que vem sendo produzida desde, aproximadamente, 6000 anos a.C. Al?m de g?s carb?nico e etanol, as leveduras produzem durante a fermenta??o, compostos secund?rios que s?o respons?veis pela forma??o do flavour e consequente qualidade sensorial da bebida. Por isso o uso de leveduras selecionadas tem sido um aspecto de grande import?ncia na obten??o de bebidas. Na fabrica??o da cerveja, podem ser utilizadas leveduras do tipo ale ou lager, que pertencem ? esp?cie Saccharomyces cerevisiae e Saccharomyces pastorianus, respectivamente. Estas esp?cies podem ser classificadas tanto por testes bioqu?micos quanto por seu comportamento diferencial durante a fermenta??o. O Laborat?rio de Biologia Celular e Molecular (LBCM) do N?cleo de Pesquisas em Ci?ncias Biol?gicas (NUPEB) da UFOP conta com uma cole??o de cepas de Saccharomyces cerevisiae isoladas a partir de dornas de fermenta??o de cacha?a, as quais foram selecionadas por sua alta capacidade de produ??o de compostos vol?teis e alta resist?ncia a diferentes tipos de estresse. O presente trabalho objetivou a caracteriza??o bioqu?mica e molecular de 21 cepas da cole??o LBCM e a utiliza??o de crit?rios de sele??o visando ? aplica??o destas cepas ? produ??o de cervejas. Das 21 cepas estudadas, 11 foram capazes de fermentar maltose, apresentando velocidade espec?fica de crescimento semelhante em meio contendo glicose. A identifica??o molecular das cepas atrav?s da regi?o ITS-5.8S do rDNA confirmou que 10 cepas pertencem ? esp?cie S. cerevisiae. Dois grupos de testes foram aplicados posteriormente sobre as 10 cepas selecionadas e 4 cepas cervejeiras comerciais. O primeiro grupo de testes incluiu crit?rios de sele??o baseados na classifica??o ale e lager, no perfil de flocula??o e na capacidade de crescer sob baixas temperaturas. O segundo grupo, incluiu testes complementares baseados na toler?ncia ao etanol, na produ??o de sulfeto de hidrog?nio (H2S) e 4-vinilguaiacol (4-VG), no transporte de ?-glicos?deos e na s?ntese de micocinas. Os resultados mostraram que tr?s das 10 cepas estudadas foram capazes de fermentar melobiose e secretar melobiase, perfil caracter?stico de cepas tipo lager, embora todas as cepas tenham crescido a 37?C. Al?m disso, 9 foram capazes de crescer a 20?C e 7 a 15?C. Quanto ao perfil de flocula??o, 9 cepas apresentaram percentuais de flocula??o maior que 36% e responderam com um fen?tipo New-Flo. A presen?a dos genes FLO1, FLO5 e FLO11 foi verificada por PCR e quantificada por qPCR, sendo relevante a presen?a dos genes FLO5 e FLO11 na maioria das cepas. Em geral, as cepas mais floculantes foram tamb?m as que apresentaram maior hidrofobicidade na sua superf?cie celular. Quanto aos testes complementares, as cepas apresentaram resist?ncia a altas concentra??es de etanol (20% (v/v)), baixa ou nenhuma produ??o de H2S (off flavour) e s?ntese de 4-VG em concentra??es semelhantes ?s apresentadas pelas cepas comerciais tipo ale. Considerando a import?ncia do consumo total dos a??cares presentes no mosto, em especial a maltotriose, o transporte de ?-glicos?deos foi avaliado. As cepas apresentaram um transporte de ?-glicos?deos semelhante aos valores revelados pelas cepas cervejeiras comerciais. Finalmente, as cepas foram submetidas a testes de produ??o e resist?ncia a micocinas, considerando o uso de fermenta??es consorciadas. Os resultados revelaram que todas as cepas experimentais n?o s?o sens?veis, tampouco prejudiciais a outras esp?cies. Com base nos resultados dos testes complementares, foram selecionadas as cepas experimentais LBCM 45 e 78 para a produ??o de cervejas german pilsner e weissbier, respectivamente. As cervejas produzidas foram submetidas a an?lises f?sico-qu?micas, cujos resultados mostraram que as cepas em estudo, LBCM 45 e 78 apresentaram comportamento semelhante ?s cepas cervejeiras comerciais W-34/70 e WB-06. Portanto, os resultados do presente trabalho contribu?ram para uma melhor caracteriza??o da grande diversidade de linhagens de S. cerevisiae isoladas da produ??o de cacha?a, visando sua potencial utiliza??o na produ??o de outras bebidas alco?licas fermentadas, tais como as cervejas, al?m da sua poss?vel utiliza??o em fermenta??es consorciadas.Beer is an alcoholic beverage derived from fermentation of barley malt by yeasts that had been produced since approximately 6000 years BC. In addition to carbon dioxide and ethanol, during fermentation yeasts produce secondary compounds responsible for the flavour formation and consequent sensory quality of beer. The use of selected yeast has been an important aspect in beverages production. According to biochemical tests and differential behavior during wort fermentation, brewery yeast can be classified as ale or lager, which belongs to Saccharomyces cerevisiae and Saccharomyces pastorianus species, respectively. Our lab, LBCM, has a collection of S. cerevisiae strains isolated from fermentation yeasts of cacha?a?s distilleries and selected for their high capacity of volatile compounds production and high resistance to different stress conditions. This study aimed to the biochemical and molecular characterization of 21 strains from LBCM collection as well to the use of selection criteria for their application to beer production. Among these 21 strains, 11 were able to ferment maltose presenting similar specific growth rate in media containing glucose. Molecular identification based on ITS-5.8S rDNA regions confirmed that 10 strains are S. cerevisiae. Two sets of tests were applied on 10 selected strains and 4 commercial brewery yeasts. The first group was based on ale and lager classification, flocculation profile and low temperature fermentation. The second one included additional testes such as ethanol tolerance, H2S and 4-VG production, ?-glucosides transport and synthesis of killer toxins. The results showed that three from 10 strains were able to ferment melibiose and to secret melibiase, a typical lager profile, even though all strains grew at 37?C. In addition, 9 were able to grow at 20?C and 7 at 15?C. Nine strains showed flocculation percentages greater than 36% consistent with the NewFlo-phenotype. The flocculation genes FLO1, FLO5 and FLO11 were detected by PCR and their relative expression was quantified by qPCR. FLO5 and FLO11 were detected in most of the strains. Genetic products corresponding to repetitive central regions of FLO5 and FLO11 genes were detected in most of the strains. A relationship between flocculation profile and surface hydrophobicity was observed. Regarding to additional tests, strains showed resistance to high concentrations of ethanol (20% (v / v)), low or no hydrogen sulfide production (off flavor) and 4-vinilguaiacol synthesis in concentrations similar to ale commercial strains. Considering the importance of total consumption of sugars present in the wort, particularly maltotriose, we evaluated ?-glycosides transport. The strains showed ?-glycosides transport rate similar to brewery commercial ones. Finally, the strains were tested for killer toxins production and resistance, considering the possibility of fermentation consortium. The results showed that all strains are not sensitive and unable to produce killer toxins. Based on the results of additional tests, we selected LBCM 45 and LBCM 78 strains to beer production. Physical and chemical assays revealed similar patterns between beers produced by each selected strain and the corresponding commercial strain. Therefore, this study contributed to a better characterization of the diversity of natural S. cerevisiae strains isolated from cacha?a production environments and reveals their potential use in other fermented products like beer as well as a possible use in fermentation consorti