Avaliação da produção de xilitol em hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana de açúcar por linhagens de Cyberlindnera xylosilytica e Wickerhamomyces rabaulensis

• Autor(a) principal: Fernanda Palladino Pedroso
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/34368
• topic: Cyberlindnera xylosilytica; Wickerhamomyces rabaulensis; hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana de açúcar; xilitol; biorreator; Microbiologia; Xilitol; Saccharum; Bagaço de cana; Biorreatores

No Brasil, o setor agroindustrial gera subprodutos, como o bagaço de cana, que após ser processado despertam grande interesse econômico e social. O bagaço de cana é um material lignocelulósico que após pré-tratamento com ácido sulfúrico diluído pode liberar de sua fração hemicelulósica açúcares fermentescíveis, como a D-xilose que pode ser bioconvertida a xilitol, produto de elevado valor agregado com uso farmacêutico e alimentício. Candida tropicalis é a espécie mais estudada nesta bioconversão por produzir o xilitol como principal produto do metabolismo de xilose. No entanto, o isolamento e obtenção de novas linhagens ou espécies de leveduras produtoras de xilitol têm recebido destaque nos últimos anos. Neste contexto, este trabalho propôs investigar a produção de xilitol por leveduras das espécies Cyberlindnera xylosilytica (cinco linhagens) e Wickerhamomyces rabaulensis (onze linhagens) em hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana de açúcar (HHBC). Inicialmente, selecionou-se as melhores produtoras de xilitol em cultivos conduzidos em frascos Erlenmeyers de 125 mL contendo 50 mL de meio complexo YPX (D-xilose 60 gL-1, peptona 20 gL-1, extrato de levedura 10 gL-1). As melhores produtoras de xilitol foram Cyberlindnera xylosilytica:UFMG-CM-Y309 e UFMG-CM-Y409; e Wickerhamomyces rabaulensis: UFMG-CM-Y3716 e UFMG-CM-Y3747. Estas leveduras foram selecionadas para cultivos em frascos Erlenmeyers de 125 mL contendo 50 mL de meio HHBC, em que foi avaliado a influência da suplementação na produção de xilitol usando planejamento fatorial 23 completo (fatores estudados e seus níveis: sulfato de amônio (0-2 gL-1), extrato de farelo de arroz (5-10 gL-1) e extrato de levedura (1-2 gL-1)). As linhagens C. xylosilytica, UFMG-CM-Y309 e UFMG-CM-Y409, foram as melhores produtoras de xilitol em cultivos suplementados com uma fonte alternativa de nitrogênio (extrato de farelo de arroz, 10 gL-1) e pela redução da fonte de nitrogênio mais cara (extrato de levedura, 1 gL-1). Neste caso, a C. xylosilytica UFMG-CM-Y-409 apresentou maior valor na produção de xilitol (14,06 gL-1; Yp/s= 0,63 gg-1; Qp = 0,20 gL-1h-1). Na sequência, foram realizados cultivos com as duas linhagens de C. xylosilytica para avaliar a influência da concentração de inóculo e disponibilidade de oxigênio em frascos Erlenmeyers de 125 mL variando volume de HHBC (25, 50 ou 75 mL) com uso de um planejamento fatorial 22 completo. A linhagem UFMG-CM-Y309 apresentou máxima produção de xilitol (22,13 gL-1, Yp/s =0,75 gg-1 e Qp= 0,18 gL-1h-1) com o uso de 1,0 gL-1 de inóculo e 25 mL de meio HHBC e foi selecionada para cultivos em biorreator de bancada (2L). Foi avaliada em biorreator de bancada o desempenho da Cyberlindnera xylosilytica (UFMG-CM-Y309) em condições previamente selecionadas em hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana de açúcar e constatou-se que em condição de menor transferência de oxigênio (kLa de 21,60 h-1) a produção em xilitol foi similar aos ensaios em frascos Erlenmeyers. A condução do processo em menor transferência de oxigênio favoreceu a manutenção da velocidade específica máxima de crescimento celular (μx = 0,050 h-1) em níveis mais baixos do que na condição de maior transferência de oxigênio dissolvido no meio (kLa de 35,60 h-1) e com isso favoreceu-se a produção de xilitol (19,56 g/L) por Cyberlindnera xylosilytica (UFMG-CM-Y309) em biorreator de bancada.