Engenharia evolutiva de Saccharomyces cerevisiae e Zymomonas mobilis para utilização na produção de etanol de segunda geração

Abstract

A presente dissertação teve como objetivo obter linhagens etanologênicas robustas por engenharia evolutiva para produção de etanol de segunda geração. As duas linhagens utilizadas neste trabalho, Saccharomyces cerevisiae UFPEDA 1238 e Zymomonas mobilis UFPEDA 205, foram selecionadas em trabalho anterior por suas características de fermentação em meio de glicose, na presença e/ou na ausência de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar. Para a evolução das duas linhagens, foram realizadas transferências em tubos de ensaio contendo meios de fermentação com concentrações crescentes de hidrolisado, com a finalidade de aumentar a tolerância aos inibidores presentes no hidrolisado. O hidrolisado hemicelulósico foi obtido por tratamento hidrotérmico (195°C, 10 minutos, 10% carga de sólidos) em um reator descontínuo de 20 L (Regmed AU/E-20). Z. mobilis não cresceu em presença de hidrolisado com concentração acima de 25 % (v/v). A população procedente de S. cerevisiae UFPEDA 1238 cresceu em meio com até 75% (v/v) de hidrolisado. Dessa população, foram isoladas 2 linhagens, L1 e L2. A linhagem L2 foi escolhida para comparação com a linhagem parental por apresentar melhores resultados em produtividade celular e produtividade de etanol em fermentações com o hidrolisado. As fermentações foram realizadas em biorreator de bancada instrumentado de 2 L, com pH, agitação e temperatura controlados em 5, 500 rpm e 35°C, respectivamente. Em meio de fermentação com glicose, sem hidrolisado hemicelulósico, S. cerevisiae UFPEDA 1238 e S. cerevisiae L2 apresentaram, respectivamente, rendimentos de etanol iguais a 0,37 g g-1 e 0,38 g g-1 e produtividades de etanol 2,42 g L-1 h-1 e 1,75 g L- 1 h-1. UFPEDA 1238 e L2, em meio de fermentação com glicose e hidrolisado, exibiram, respectivamente, rendimentos de etanol iguais a 0,07 g g-1 e 0,20 g g-1 e produtividades de etanol iguais a 0,05 g L-1 h-1 e 0,16 g L-1 h-1. Através de engenharia evolutiva, foi, portanto, possível se obter uma linhagem de S. cerevisiae que apresentou um melhor desempenho fermentativo em hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar em comparação com a linhagem parental.