Pré-tratamento fosfórico de fitobiomassa residual e bioconversao de pentoses

Orientador: Prof. Dr. José Domingos FontanaTese (Doutorado) -Universidade Federal do Paraná, Curso de Pós-Graduação em BioquímicaInclui referências: p. 218-234Resumo: Dentro da crescente estratégia de processamento químico e biotecnológico para a fitobiomassa, é postulada uma tecnologia inovadora para a conversão de resíduos lignohemicelulósicos da atividade agrícola e florestal: o pré-tratamento com ACIDO FOSFORICO DILUÍDO mediante pressão e aquecimento. A aplicabilidade desta nova metodologia a modelos lignopolissacarídicos diferenciados, como os de vegetais angiospérmicos (gramíneas = bagaço de cana e sorgo; leguminosas = bracatinga) e gimnospérmicos (coníferas = Pinus), foi comprovada em função de: A) Seletividade da ação hidrolítica catalisada pelo ácido fosfórico, cujo alvo exclusivo é a fração hemicelulósica. Na hidrólise total, a composição de açúcares livres obtidos reflete aquela nativa de cada modelo de fitobiomassa: 1. D-xilose>> L-arabinose >/ Ácido aldobiurônico para o caso das Angiospermas, ficando os substituintes ácidos concentrados em blocos dissacarídicos, em função da ordem de resistência à hidrólise ácida: Ácido urônico>> D-xilose > L-arabinose. 2. D-manose>/ D-xilose > D-galactose > D-glucose > L-arabinose no caso das Gimnospermas, advindo a D-glucose de heteromananas. B) Paralelamente, há recuperação da lignocelulose, mas sob forma alterada em relação àquela nativa, facilitando uma etapa acessória de celulólise enzimática produtiva, com vistas à obtenção de D-glucose. C) Comparativamente às hidrólises ou pré-tratamentos clássicos (clorídrico ou sulfúrico), menor efeito destrutivo das pentoses é observado com o pré-tratamento fosfórico, como medido pela coprodução de furfural. D) Diferentemente dos agentes hidrolíticos acima mencionados, que requerem eliminação prévia na etapa posterior de fermentação do hidrolisado, o ácido fosfórico, mediante simples neutralização com amónia, pode integrar diretamente o mosto a ser fermentado, satisfeita que fica, a exigência de componentes mínimos para a fermentação: fonte de carbono (pentoses e hexoses), fonte de fósforo e nitrogênio (fosfato de amónio, resultante da neutralização). E) A suplementação dos hidrolisados fosfóricos neutralizados me diante quantidades limitadas de sais de Vogel, sustenta o crescimento de cepas de leveduras contemporaneamente recomendadas para a bioconversão de pentoses, tais como: Pachysolen tannophilus, Candida shehatae e Pichia stipitis, obtendo-se satisfatória conversão dos açúcares livres a biomassa ou proteína microbiana. Tais hidrolisados, após tratamentos clarificadores, para a pequena porcentagem de co-produtos gerados na hidrólise (furfural, fragmentos fenólicos), podem ser fermentados pelas leveduras até etanol, atingindo a conversão de até 0,30g/g de pentose consumida, quando hidrolisado de cana, tratado com o a gente clarificador que se mostrou mais eficiente, o carvão ativo, foi fermentado pela levedura Candida shehatae 1. O reforço da fonte nitrogenada com extrato de levedura (0,1g%) melhora a habilidade fermentativa das três leveduras, embora se tenha logrado crescimento de Pachysolen tannophilus e produção de etanol, mesmo ao uso de hidrolisado fosfórico de Pinus, simplesmente neutralizado. Como a bioconversão de pentoses a por extensão da fração hemicelulósica de fitobiomassa agro-florestal, é um desafio tecnológico próprio da década de 80 e em vista de obstáculos, tais como a catabolização do etanol formado, qualidade da biomassa microbiana, co-geração de princípios inibitórios, ainda persistirem como desafios abertos ate para a comunidade científica internacionalmente mais especializada, cujo maior desenvolvimento experimental se faz ao uso de D-xilose p.a., o aprofundamento das bases ora estabelecidas para o pré-tratamento fosfórico, surge como alternativa válida

Effect of Feeding Methods on the Astaxanthin Production by Phaffia rhodozyma in fed-batch Process

The effect of feeding methods on the production of astaxanthin by the yeast Phaffia rhodozyma ATCC 24202 was studied, using continuous and pulsed fed-batch processes and low cost materials as substrates (sugar cane juice and urea). In continuous fed-batch processes, a cellular astaxanthin concentration of 383.73 µg/g biomass was obtained. But in pulsed fed-batch processes a reduction in the cellular astaxanthin concentration (303.34 µg/g biomass) was observed. Thus the continuous fed-batch processes could be an alternative to industrial production of astaxanthin, allowing an increase in the biomass productivity without losses on astaxanthin production by the yeast. Key words: Astaxanthin; fed-batch process; Phaffia rhodozym

Effect of feeding methods on the astaxanthin production by Phaffia rhodozyma in fed-batch process

The effect of feeding methods on the production of astaxanthin by the yeast Phaffia rhodozyma ATCC 24202 was studied, using continuous and pulsed fed-batch processes and low cost materials as substrates (sugar cane juice and urea). In continuous fed-batch processes, a cellular astaxanthin concentration of 383.73 µg/g biomass was obtained. But in pulsed fed-batch processes a reduction in the cellular astaxanthin concentration (303.34 µg/g biomass) was observed. Thus the continuous fed-batch processes could be an alternative to industrial production of astaxanthin, allowing an increase in the biomass productivity without losses on astaxanthin production by the yeast.<br>O efeito da alimentação na produção de astaxantina pela levedura Phaffia rhodozyma ATCC 24202 foi estudado, utilizando processos descontínuo alimentado com alimentação contínua e intermitente, e matérias-primas de baixo custo como substratos (caldo de cana de açúcar e uréia). Em processos descontínuo alimentado com alimentação contínua, uma concentração celular de astaxantina de 383,73 µg/g biomassa foi obtida. Entretanto, em processos descontínuo alimentado com alimentação intermitente, uma redução na concentração celular de astaxantina (303,34 µg/g biomassa) foi observada. Desta forma, processos descontínuo alimentado com alimentação contínua poderiam ser uma alternativa na produção industrial de astaxantina, permitindo um aumento na produtividade de biomassa sem perdas na produção de astaxantina pela levedura

Influence of the use of selected and non-selected yeasts in red wine production

The aim of this work was to study the influence of use of Saccharomyces cerevisiae selected varieties in the elaboration of Terci red wine from Colombo. The winemaking method followed the classic red wine vinification system and the samples were analyzed according to the official table wine methods. The assays performed showed differences mainly over volatile acids, acetaldehyde, esters and methanol contents, confirming that the use of selected yeasts contributed on improving the wine quality.<br>Dentre os diferentes tipos de vinho, o vinho proveniente de Vitis labrusca ainda é o mais consumido no Brasil. Seu preparo em pequenas vinícolas envolve antigas tradições que acarretam características indesejáveis e imprevisíveis à bebida. Em Colombo (Paraná, Brasil) são cultivados anualmente 130 hectares de videiras, produzindo 1300 toneladas de uvas comuns do gênero Vitis labrusca e 800.000 L/ano de vinho artesanal de mesa, sem nenhum procedimento padronizado, como o uso de leveduras selvagens. O objetivo deste trabalho foi estudar a influência do uso de variedades selecionadas de Saccharomyces cerevisiae na elaboração de vinho tinto com uva Terci, proveniente do município de Colombo. A técnica de preparo dos vinhos seguiu o sistema clássico de vinificação para vinhos tintos e as amostras foram analisadas de acordo com os métodos oficiais. Os resultados demonstraram diferenças nas amostras, principalmente em relação aos teores de acidez volátil, acetaldeído, ésteres e metanol, comprovando que com a utilização de leveduras selecionadas contribui para melhorar os parâmetros de qualidade e padronização do vinho