Efeito da suplementação mineral com magnésio e cobre no comportamento fisiológico de Saccharomyces cerevisiae

CAPESA fermentação alcóolica é um processo amplamente usado no setor sucroalcooleiro brasileiro que usa a cana de açúcar como a principal matéria prima e a levedura da espécie Saccharomyces cerevisiae como agente fermentativo. Muito se conhece sobre o funcionamento da fermentação e as diversas variáveis físicas, químicas e biológicas a que ela está sujeita. No entanto, dentre essas variáveis, o papel da suplementação mineral ainda não foi bem esclarecido, fato que se deve as variações na composição química das matérias-primas decorrentes do tipo de solo, variedade da cana de açúcar e suas condições de cultivo. Sabe-se que o uso inadequado da suplementação mineral pode diminuir o rendimento fermentativo, além de causar toxicidade celular nas células de levedura do processo. Por isso, o objetivo desse estudo foi avaliar o efeito do magnésio e do cobre no metabolismo de S. cerevisiae, íons esses comumente usados nas suplementações minerais. As amostras de caldo de cana e melaço utilizadas no estudo foram coletadas em destilarias localizadas na Paraíba e em Pernambuco, respectivamente. Estes meios foram fracionados em duas amostras, uma para a análise da composição mineral de Cu⁺⁺ e Mg⁺⁺ no Instituto de Tecnologia de Pernambuco e a outra para a análise do crescimento celular e realização dos ensaios fermentativos para avaliação dos metabólitos produzidos, como glicerol, ácidos e álcool a partir dos açúcares presentes nos meios. Todos os ensaios foram realizados com a linhagem industrial JP1 da S.cerevisiae por ela ser utilizada com maior frequência em fermentações industriais da região Nordeste. Após os ensaios, constatou-se que o magnésio tem um papel importante no direcionamento metabólico de S.cerevisiae, estimulando a rota fermentativa da levedura e inibindo a produção de biomassa pela célula. Ao se analisar o ensaio fermentativo, verificou-se que os nas amostras de caldo de cana suplementados apresentaram um maior rendimento fermentativo, porém nas amostras de melaço suplementadas, houve uma redução no rendimento fermentativo. Quanto à toxicidade mineral para a levedura, nenhum dos dois minerais testados afetou a viabilidade e o brotamento celular, estas permanecendo com valores > 95% e >5%, respectivamente 20 horas após o término da fermentação. Ao compararmos o efeito do magnésio em diferentes meios de cultura e com diferentes minerais (cálcio e manganês) além do cobre, concluímos que a concentração do magnésio possui uma grande influência no direcionamento metabólico de S. cerevisiae, mais do que a própria concentração mineral no meio.The alcoholic fermentation is a widely used process in the Brazilian sugar and ethanol industry that uses sugarcane as the main raw material and the yeast Saccharomyces cerevisiae species as fermentation agent. Much is known about the functioning of fermentation and the several variables physical, chemical and biological to which it is subject. However, among these variables, the role of mineral supplementation is not yet well understood, a fact that is due to the variations in the chemical composition of raw materials resulting from soil type, variety of sugarcane and your cultivation. It is known that misuse of mineral supplementation can reduce the fermentative yield and cause cell toxicity in the process the yeast cells. Therefore, the aim of this study was to evaluate the effect of magnesium and copper in the metabolism of S. cerevisiae, these ions commonly used in the mineral supplementation. Samples of sugarcane juice and molasses used in the study were collected in distilleries located in Paraíba and Pernambuco, respectively. These medium were fractionated into two samples, one for analyzing the mineral Cu ++ and Mg ++ composition in Instituto de Tecnologia de Pernambuco and another for analysis of cell growth and carrying out fermentation test for evaluating the produced metabolites such as glycerol, acids and alcohol from the sugars present in the medium. All assays were performed with the JP1 industrial strain of S. cerevisiae because it is used more frequently in industrial fermentations in the Northeast. After the tests, it was found that magnesium has an important role in the metabolic targeting of S. cerevisiae, stimulating the fermentation route and inhibiting yeast biomass production by the cell. When analyzing the fermentation test, it was found that the sugarcane juice supplemented samples exhibited an increased fermentation yield, but in molasses supplemented samples, there was a reduction in fermentation yield. As the mineral toxicity to yeast, neither tested mineral affected cell viability and budding, these remaining values with> 95% and> 5%, respectively, 20 hours after fermentation. Comparing the effect of Mg in different culture media with different mineral (calcium and manganese) in addition to copper, we conclude that the concentration magnesium has a great influence on the metabolic S. cerevisiae targeting more than the actual mineral concentration medium