Obtaining Saccharomyces cerevisiae tolerant to lignocellulosic substrate inhibitors

Em busca de novas fontes de matérias primas para a produção de combustíveis, devido as fontes não-renováveis como o petróleo estarem cada vez mais escassas e com o intuito de produzir energia limpa, sem a necessidade de aumento da produção de cana-de-açúcar, surgiu a oportunidade de obtenção de etanol a partir de bagaço de cana-de-açúcar. Atualmente na produção de etanol de primeira geração (1G), o bagaço é utilizado na cogeração de energia elétrica na usina, através de sua queima em caldeiras a vapor, porém uma parte desse bagaço produzido não é utilizado, ocasionando o acúmulo desse material, que pode ser utilizado na produção de etanol de segunda geração (2G), produção essa que tem se mostrado uma ótima alternativa para o uso desse resíduo. No entanto, durante o processo de obtenção do etanol 2G, ocorre um processo chamado de hidrólise, onde ocorre a quebra da hemicelulose e celulose em açúcares menores, principalmente glicose e xilose, porém, essa quebra pode ocasionar a liberação de alguns inibidores da levedura Saccharomyces cerevisiae, como HM-Furfural e Furfural, esses inibidores prejudicam a fermentação, diminuindo consideravelmente a produção do etanol e consequentemente o rendimento pois reduzem a absorção de carboidratos. Portanto, obter sucesso na produção de etanol 2G, depende, dentre outros fatores, da seleção de leveduras que tolerem os inibidores encontrados no hidrolisado lignocelulósico. As leveduras Saccharomyces cerevisiae, são as mais utilizadas em processos industriais de obtenção de etanol, leveduras essas selecionadas e modificadas geneticamente para que melhor produzissem etanol, sendo assim a melhor opção para utilização no processo de etanol 2G. Este trabalho tem o intuito de obter leveduras Saccharomyces cerevisiae, tolerantes aos inibidores do substrato lignocelulósico, para isso as linhagens foram selecionadas através de seu crescimento (DO600nm) em substrato de xarope e hidrolisado, durante 24 horas e comparadas com as linhagens referências (CAT-1, panificação, PE-2 e SA-1), as linhagens que obtiveram maior crescimento foram reavaliadas em fermentação com reciclo de células, com substrato de xarope e hidrolisado, onde foram determinados viabilidade celular, trealose e desprendimento de CO2. As linhagens que obtiveram melhores desempenhos na fermentação com reciclo de células, foram dissecadas para obtenção de haploides, estes haploides foram avaliados através do crescimento (DO600nm) em substrato de melaço e hidrolisado, sendo que os que obtiveram melhores resultados, foram submetidos a cruzamentos direcionado e massal, foram obtidos a partir dos cruzamentos 26 híbridos através da avaliação de crescimento (DO600nm) e reservados para futuros estudos.In search of new sources of raw materials to produce fuels, due to non- renewable sources such as oil being increasingly scarce and in order to produce clean energy, without the need to increase sugarcane production, the opportunity arose to obtain ethanol from sugarcane bagasse. Currently, in the production of first- generation ethanol (1G), bagasse is used in the cogeneration of electric energy in the plant, through its burning in steam boilers, but a part of this produced bagasse is not used, causing the accumulation of this material, which can be used in the production of second-generation ethanol (2G), a production that has been shown to be a great alternative for the use of this residue. However, during the process of obtaining 2G ethanol, a process called hydrolysis occurs, where hemicellulose and cellulose are broken down into smaller sugars, mainly glucose and xylose. Cerevisiae, such as HM-Furfural and Furfural, these inhibitors impair fermentation, considerably reducing ethanol production and consequently the yield as they reduce the absorption of carbohydrates. Therefore, success in the production of 2G ethanol depends, among other factors, on the selection of yeasts that tolerate the inhibitors found in the lignocellulosic hydrolyzate. Saccharomyces cerevisiae yeasts are the most used in industrial processes to obtain ethanol, yeasts selected and genetically modified to better produce ethanol, thus being the best option for use in the 2G ethanol process. This work aims to obtain Saccharomyces cerevisiae yeasts, tolerant to lignocellulosic substrate inhibitors, for which the strains were selected through their growth (OD600nm) in syrup and hydrolyzed substrate for 24 hours and compared with the reference strains (CAT- 1, bakery, PE-2 and SA-1), the lines that obtained the highest growth were re-evaluated in fermentation with cell recycling, with syrup and hydrolysate substrate, where cell viability, trehalose and CO2 release were determined. The strains that obtained better performances in the fermentation with cell recycling were dissected to obtain haploids, these haploids were evaluated through growth (OD600nm) in molasses and hydrolyzed substrate, and those that obtained better results were subjected to directed crosses and massal, 26 hybrids were obtained from the crosses through the evaluation of their growth (OD600nm) and reserved for future studies