Análise molecular da floculação e da formação de espuma por leveduras utilizadas na produção industrial de álcool combustível no Brasil

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia.A produção de álcool combustível no Brasil é realizada, na maioria das usinas, através do sistema de batelada alimentada onde, as células de levedura, principalmente Saccharomyces cerevisiae, são constantemente centrifugadas e reutilizadas nos vários ciclos fermentativos ao longo da safra. Por ser um ambiente com altas concentrações de açúcares, baixo pH, altas pressões osmóticas e temperaturas elevadas, linhagens de S. cerevisiae que atuam no processo de fermentação devem estar adaptadas ao estresse encontrado e apresentar características ideais para o processo industrial. Entretanto, por se tratar de um processo fermentativo não-estéril, o mesmo está sujeito a constantes contaminações por bactérias e leveduras selvagens que trazem enormes prejuízos à industria. Muitas vezes estas leveduras selvagens apresentam fenótipos como floculação, formação de espuma, pseudohifas, biofilme, e crescimento invasivo, características indesejáveis para a indústria de produção de álcool combustível. Estas propriedades apresentadas por algumas linhagens dificultam a centrifugação e reciclo das células, diminuem o volume útil das dornas, determinam menor contato entre as leveduras e mosto a ser fermentado, afetando portanto a produtividade alem de aumentarem os custos de produção. Desta forma, a pronta identificação destas características nas linhagens de leveduras utilizadas nos processos industriais faz-se necessária para minimizar as perdas de rendimento. O presente trabalho tem como objetivo analisar fenotipicamente 17 linhagens isoladas diretamente das dornas de fermentação industrial quanto às várias propriedades descritas acima, e verificar a possível correlação entre as mesmas com a hidrofobicidade celular e polimorfismos em genes possivelmente envolvidos com estes fenômenos de superfície (genes de adesinas). Os resultados obtidos no presente trabalho revelaram significativa variabilidade entre as linhagens quanto às características fenotípicas analisadas. As melhores correlações observadas foram entre a hidrofobicidade celular, floculação (com e sem Ca2+) e formação de biofilme, sendo que este último parâmetro foi inversamente correlacionado com o crescimento invasivo no agar em 70% das linhagens analisadas. A análise por PCR das regiões variáveis das adesinas AWA1, DAN4, FLO1 e FLO11 revelou que provavelmente nenhuma das linhagens possui o gene AWA1, enquanto que o gene DAN4, presente em mais de dois terços das cepas, não apresentou grandes polimorfismos. O gene FLO1 foi detectado em um terço das linhagens analisadas, apresentando polimorfismos que foram correlacionados com a hidrofobicidade celular e floculação destas linhagens. Já no caso do gene FLO11, o polimorfismo em tamanho da região variável rica em serina e treonina desta adesina foi correlacionado com a floculação, formação de biofilme e produção de espuma de mais da metade das leveduras industriais analisadas. Os resultados obtidos sugerem que a hidrofibicidade celular, que utiliza metodologia simples e rápida na sua determinação, pode ser um parâmetro interessante a ser implementado nas usinas para avaliar o potencial floculante e de produção de biofilme das linhagens presentes no processo industrial, enquanto que o polimorfismo da adesina FLO11, determinado através de PCR, pode revelar importante informação sobre o seu potencial floculante e de produção de biofilme e espuma