Aspectos fisiológicos e genéticos do metabolismo de açúcares utilizados como substratos para a produção de bioetanol pela levedura industrial Brettanomyces bruxellensis
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Data de Publicação: | 2021 |
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Resumo: | A capacidade da levedura Brettanomyces bruxellensis utilizar diferentes fontes de carbono é um dos fatores associados à sua alta adaptação aos ambientes industriais. Assim, o presente estudo teve como objetivo investigar a potencial aplicação de B. bruxellensis na fermentação alcoólica, avaliando aspectos fisiológicos e genéticos do metabolismo de açúcares utilizados como substratos no processo industrial. Para isso, foram realizadas triagens com diferentes isolados de vinho e etanol em sete açúcares industrialmente relevantes. A capacidade de assimilar e fermentar xilose, arabinose e galactose, bem como a influência da glicose no metabolismo dessas fontes de carbono também foi estudada. Os resultados mostraram a ampla diversidade de assimilação de açúcares por B. bruxellensis. Adicionalmente, foi observado que o efeito repressor da glicose é menos estrito em linhagens isoladas de etanol do que de vinho. Em ensaios com xilose e arabinose, ambas as pentoses foram convertidas a biomassa quando em condições aeróbicas. Em limitação de oxigênio, houve produção de etanol a partir de xilose, ao passo que a arabinose não foi utilizada. Análises de expressão gênica mostram que a glicose não exerce efeito repressor na linhagem isolada de etanol, JP19M. Finalmente, foi observado que JP19M é capaz de fermentar galactose e consumir simultaneamente glicose e galactose, apresentando metabolismo respiro-fermentativo. Em conjunto, os resultados mostram que a linhagem JP19M apresenta características relevantes para uma possível aplicação na produção de etanol a partir de açúcares encontrados em hidrolisados lignocelulósicos. |
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Assim, o presente estudo teve como objetivo investigar a potencial aplicação de B. bruxellensis na fermentação alcoólica, avaliando aspectos fisiológicos e genéticos do metabolismo de açúcares utilizados como substratos no processo industrial. Para isso, foram realizadas triagens com diferentes isolados de vinho e etanol em sete açúcares industrialmente relevantes. A capacidade de assimilar e fermentar xilose, arabinose e galactose, bem como a influência da glicose no metabolismo dessas fontes de carbono também foi estudada. Os resultados mostraram a ampla diversidade de assimilação de açúcares por B. bruxellensis. Adicionalmente, foi observado que o efeito repressor da glicose é menos estrito em linhagens isoladas de etanol do que de vinho. Em ensaios com xilose e arabinose, ambas as pentoses foram convertidas a biomassa quando em condições aeróbicas. Em limitação de oxigênio, houve produção de etanol a partir de xilose, ao passo que a arabinose não foi utilizada. Análises de expressão gênica mostram que a glicose não exerce efeito repressor na linhagem isolada de etanol, JP19M. Finalmente, foi observado que JP19M é capaz de fermentar galactose e consumir simultaneamente glicose e galactose, apresentando metabolismo respiro-fermentativo. Em conjunto, os resultados mostram que a linhagem JP19M apresenta características relevantes para uma possível aplicação na produção de etanol a partir de açúcares encontrados em hidrolisados lignocelulósicos.CAPESCNPqThe ability to assimilate a wide range of carbon sources is an important adaptation factor for the yeast Brettanomyces bruxellensis in industrial substrates. Therefore, the present study aimed to investigate the potential application of B. bruxellensis in alcoholic fermentation processes, by evaluating physiological and genetic aspects of the metabolism of sugars found in substrates used for bioethanol production. In this sense, we performed a screening with isolates from winemaking and ethanol production cultivated in seven industrially relevant sugars. We also assessed the capacity of some strains to assimilate and ferment xylose, arabinose and galactose, as well as the influence of glucose on the metabolism of these sugars and in the ethanol production. The results confirm the wide diversity of sugar assimilation in B. bruxellensis. Additionally, it was observed that Glucose Catabolite Repression is less strict in ethanol strains than in winemaking ones. In aerobic assays with xylose and arabinose, both pentoses were preferentially converted to biomass. In oxygen limitation, ethanol was produced from xylose, while arabinose was not consumed. Gene expression analyses showed that glucose did not impose a repressive effect in JP19M strain. Finally, it was observed that JP19M is able to ferment galactose and simultaneously consume glucose and galactose, in the respiro-fermentative metabolism. Altogether, the results show that JP19M strain has relevant characteristics for a possible industrial application in the ethanol production from sugars found in lignocellulosic hydrolysates.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em GeneticaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessExpressão gênicaLevedurasÁlcoolAspectos fisiológicos e genéticos do metabolismo de açúcares utilizados como substratos para a produção de bioetanol pela levedura industrial Brettanomyces bruxellensisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Jackeline Maria da Silva.pdfTESE Jackeline Maria da Silva.pdfapplication/pdf7506446https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/44242/1/TESE%20Jackeline%20Maria%20da%20Silva.pdfecbe6cbaa79b9e64d7ee74634539a934MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/44242/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82142https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/44242/3/license.txt6928b9260b07fb2755249a5ca9903395MD53TEXTTESE Jackeline Maria da Silva.pdf.txtTESE Jackeline Maria da Silva.pdf.txtExtracted texttext/plain326780https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/44242/4/TESE%20Jackeline%20Maria%20da%20Silva.pdf.txtdebec6ef07914f5093b6ac80843473edMD54THUMBNAILTESE Jackeline Maria da Silva.pdf.jpgTESE Jackeline Maria da Silva.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1288https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/44242/5/TESE%20Jackeline%20Maria%20da%20Silva.pdf.jpg27e7f6360f7c2911f06d142c175fe477MD55123456789/442422022-04-29 02:16:34.652oai:repositorio.ufpe.br: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ório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212022-04-29T05:16:34Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false |
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