ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Produção de etanol por leveduras selvagens isoladas no Ceará imobilizadas em uma matriz de agarose.
AUTORES: AMORIM, L.N (UFC) ; NASCIMENTO, L.A (UECE) ; SOARES, K.P. (UECE) ; LIMA NETO, J.G. (UECE.UFC) ; CUNHA, F.A (UFC) ; SOUSA, G.C. (CENTEC.UFC.) ; SANTOS, R.S (UFC) ; MENDES, L.G (UECE.UFC.) ; MENEZES, E.A. (UFC)
RESUMO: As leveduras são organismos eucariotos. O objetivo deste estudo foi isolar cepas de leveduras selvagens e avaliar a produção de etanol por essas cepas em diferentes temperaturas e fixadas em uma matriz de agarose. Foram avaliadas 10 cepas de leveduras selvagens. Na primeira etapa do experimento o rendimento variou de 23,52 a 55,41%, a temperatura não interferiu na produção de etanol. Na segunda etapa do experimento o rendimento alcançou 70,16%, a temperatura influenciou mudanças significativas na produção de etanol. Como pode ser observado nesse estudo leveduras selvagem pode ser uma alternativa na produção de etanol.
PALAVRAS CHAVES: leveduras. etanol.
INTRODUÇÃO: As leveduras são organismos eucariotos, são células esféricas, elípticas ou cilíndricas, variando grandemente em suas dimensões. A reprodução ocorre por gemação, esporulação ou fissão, sendo mais comum à gemação ou brotamento (4). Leveduras são muito importantes e muito utilizadas na indústria. A fermentação é uma transformação bioquímica provocada num substrato por um microrganismo vivo ou por princípio ativo extraído deste microrganismo. O setor alcooleiro no Brasil, utiliza-se de leveduras do gênero Saccharomyces, predominantemente a espécie Saccharomyces cerevisiae e suas diversas linhagens. Nas grandes indústrias produtoras de etanol são usadas leveduras de panificação prensadas e secas, ou leveduras selecionadas, com tolerância a altos teores de etanol e com boa velocidade de fermentação (1). Fermentação em larga escala por leveduras é responsável pela manufatura na indústria de bebidas alcoólicas: cervejas, vinhos e licores. Os métodos de imobilização em matrizes de polissacarídeos são utilizados para aumentar a efetividade das reações bioquímicas e podem ser utilizados vários polissacarídeos naturais: alginatos, agar e agarose (8). Agar é um polissacarídeo formado por uma mistura de agarose e agaropectina. As leveduras utilizadas na produção de bebidas alcoólicas devem apresentar as seguintes características: alta tolerância ao álcool e bom rendimento; fermentar rapidamente o meio e, portanto, minimizar o risco de contaminação; produzir a melhor concentração e balanço de compostos secundários desejáveis. O objetivo deste estudo foi isolar cepas de leveduras selvagens e avaliar a produção de etanol por essas cepas em diferentes temperaturas e fixadas em uma matriz de agarose.
MATERIAL E MÉTODOS: Foram colhidas flores, folhas e frutos no campus do pici da UFC. As amostras foram colocadas em sacos plásticos e transportadas para o laboratório de Microbiologia do Departamento de Análises Clínicas da Universidade Federal do Ceará. As amostras foram trituradas em liquidificador com água peptonada 0,1%, depois foram inoculadas em agar extrato e malte com cloranfenicol e incubadas a 28°C, 3-5 dias. Após o crescimento as leveduras foram isoladas e purificadas com os seguintes testes: técnica lâmina-lamínula azul de algodão, coloração de Gram, fermentação e assimilação de fontes de carbono e fontes de nitrogênio. As leveduras purificadas foram avaliadas quanto à produção de etanol. Foram avaliadas 10 cepas de leveduras selvagens. Para a produção de etanol as leveduras foram cultivadas em um meio de cultura contendo: glucose 80 g/L, sulfato de amônio 4 g/L, sulfato de magnésio heptaidratado 1 g/L, fosfato monopotássico 2g; pH = 4.5. Foi preparada uma solução da levedura 0,5 na escala de MacFarland, essa solução foi imobilizada em uma solução a 2,5% de ágar em placas de petri. Após a imobilização foram retirados discos de 10 mm de diâmetro e colocados em frascos com 2,0 mL do meio. Os frascos eram pesados e incubados a 28°C e a 35 °C por até 300 minutos. A cada 30 minutos os frascos eram pesados em balança analítica. A diferença de peso observada é devida a produção de CO2, que é produzido durante o processo fermentativo e abandona o sistema, correlacionando-se com a produção de etanol, que pode ser estimada pela equação de Gay-Lussac. O experimento foi dividido em duas etapas. A primeira etapa foi realizada com 4 cepas e segunda com 6 cepas de leveduras. Todas as análises foram realizadas em duplicata (5,9,10).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A fermentação alcoólica de açúcares fermentescíveis na presença de leveduras obedece à ordem seqüencial de reações metabólicas da via de Embden - Meyerhof -Parnas (4,5). A fermentação alcoólica é um processo anaeróbio que ocorre na presença de um excesso de açúcar (5). Durante a fermentação alcoólica, as leveduras produzem etanol, dióxido de carbono, e um grande número de componentes secundários(2). Foi observado que para esse teor de glucose utilizada no nosso estudo o tempo de avaliação não deve superar 180 minutos, pois se corre o risco de contaminação e de consumo total do açúcar. Na primeira etapa do experimento o rendimento variou de 23,52 a 55,41%, a temperatura não interferiu na produção de etanol. Na segunda etapa do experimento o rendimento alcançou 70,16%, a temperatura influenciou mudanças significativas na produção de etanol. A vantagem de imobilizar microrganismos em matrizes de polissacarídeos está na facilidade de separá-los do ambiente reacional e possibilidade de utilização desses microrganismos diversas vezes(7). A mistura reacional encontra-se menos contaminada do que quando de utilizam leveduras livres. As células de leveduras apresentam necessidades nutricionais durante o processo fermentativo, as quais influenciam diretamente na multiplicação e no crescimento celular e também na eficiência da transformação de açúcar em álcool. Uma fração do açúcar é transformada em biomassa, CO2 e H2O em aerobiose, a maior parte é convertida em etanol e CO2 em anaerobiose (fermentação alcoólica)(6). A crise de energia, juntamente com a carência de alimentos e a ameaça à ecologia, estreitamente relacionadas, constitui os principais problemas que afligem o homem moderno (3). Deve-se procurar novas fontes de energia que sejam ecologicamente corretas.
CONCLUSÕES: Leveduras selvagens podem ser uma alternativa na produção de etanol. Fica evidente que a economia mundial está centrada na redução da utilização do petróleo por razões tais como: o esgotamento das reservas de petróleo, o crescimento do efeito estufa causado pela sua queima e o fato de que suas principais fontes de produção estão localizadas em áreas de permanente conflito. O Brasil é líder nesse tipo de energia. As pesquisas continuam para melhorar o sistema de produção e observar qual o meio de maior produção e a utilização de outras fontes de açúcar da região como exemplo a mandioca.
AGRADECIMENTOS:
À Universidade Federal do Ceará por permitir a realização dessa pesquisa.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1. BELLUCO, A.E.S, Alterações fisiológicas e de composição em Saccharomyces cerevisiae sob condições não proliferantes. 2001. 100p. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz/USP. Piracicaba.2001.
2. BRINGHENTI, L. Qualidade do álcool produzido a partir de resíduos amiláceos da agroindustrialização da mandioca Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP - Câmpus de Botucatu, para obtenção do título de Mestre em Agronomia (Energia na Agricultura). BOTUCATU-SP Dezembro - 2004
3. CARVALHO, E.P. Na contramão de Kyoto. Folha de São Paulo, 09 abr. 2002. Opinião, Caderno A, p.43.2002.
4. LIMA, U.A.; AQUARONE, E.; BORZONI, W. ; SCHIMIDELL, W. Processos Fermentativos. In : Biotecnologia Industrial Processos fermentativos e enzimáticos. São Paulo: E. Blucher, v. 3, p. 90-122. 2001.
5. MADIGAN MT, MARTINKO JM, PARKER J. Brock. Biology of microorganisms. 10th ed in Spanish. Madrid, Spain: Pearson Edu: Prentice Hall Intl. p 957-85. 2004
6. RIBEIRO, F.J.,LOPES,J.J.C., FERRARI,S.E. Complementação de nitrogênio de forma contínua no processo de fermentação alcoólica. Brasil Açucareiro, 105(1):26-30, 1987.
7. TANAKA A, KAWAMOTO T. Cell and enzyme immobilization. In: Demain AL, Davies J, editors. Manual of industrial microbiology and biotechnology. 2nd ed. Washington, D.C.: American Society for Microbiology Press. p 94-102. 1999.
8. VULLO D.L. Biopolymers, enzyme activity and biotechnology in an introductory laboratory class experience. Biochem Molec Biol Educ, 31:42–5. 2003.
9. VULLO DL, WACHSMAN MB, ALCHÉ L. Microbiología en práctica: manual de técnicas de laboratorio para la enseñanza básica y aplicada. Editorial Atlante S.R.L., Buenos Aires, Argentina. p 221-5. 2000
10. VULLO D.L.; WACHSMAN, M.B. A Simple Laboratory Exercise for Ethanol Production by Immobilized Bakery Yeasts(Saccharomyces cerevisiae), J. Food. Science Education, 4:53-55.2005.
