Estudo da bioprodução de xilitol e do crescimento celular empregando leveduras da espécie Candida guilliermondii

A bioprodução de xilitol - um poliol de poder edulcorante similar ao da sacarose, capaz de auxiliar na prevenção de cáries e cujo metabolismo é parcialmente dependente da insulina - está inserida nos contextos de Biorrefinaria e Química Verde, além de apresentar vantagens frente à tradicional via química de produção, a qual faz uso de catalisadores inespecíficos e, consequentemente, necessita de etapas de purificação e separação, responsáveis por onerar o processo.

O presente trabalho empregou duas distintas linhagens da espécie de levedura Candida guilliermondii (IM/UFRJ 50088 e INCQS 40037) com o propósito de avaliar o crescimento celular e a bioconversão, tanto em frascos agitados como em biorreator instrumentado, em bateladas simples ou alimentadas.

A estirpe 50088, selecionada com base em estudos prévios, logrou os melhores resultados em termos de crescimento celular quando da utilização de biorreator, alcançando valores superiores a 20 g/L após cerca de 35 horas. Contudo, em ensaios fermentativos, principalmente naqueles conduzidos sob a abordagem one-pot fermentation, a produção e o rendimento em xilitol foram aquém das expectativas, possivelmente em razão do tempo de inativação ao qual a linhagem ficou submetida - talvez responsável pela degenerescência das células - hipótese reforçada pelos experimentos de avaliação da influência da concentração inicial de D-xilose (100, 200 e 300 g/L), os quais, embora tenham novamente indicado ser o xilitol um soluto compatível, com um aumento superior a 10 vezes no fator YP/X para a maior concentração (300 g/L; YP/X=1,48 g/g) de substrato em relação à menor (100 g/L; YP/X=0,14 g/g), apresentaram fatores de rendimento YP/S reduzidos, situados na faixa de 0,05 a 0,19 g/g.

A linhagem 40037, por sua vez, quando comparada à 50088, propiciou melhores resultados tanto no que diz respeito à etapa de ativação, com uma redução da fase lag de 12 para 7 horas e uma maior concentração celular ao final desta etapa (≈ 6,5 g/L), como nos experimentos de fermentação. Nestes, quando da utilização de frascos agitados inoculados com elevada massa celular, foram obtidos os maiores rendimento e concentração final de xilitol (35,5 g/L), valores mais elevados do que aqueles obtidos em batelada alimentada (22 g/L de xilitol e Y P/S=0,28 g/g) e one-pot fermentation (10 g/L de produto e YP/S=0,11 g/g durante o estágio fermentativo).

Também foram contemplados nesta dissertação estudos com hidrolisado hemicelulósico- proveniente de bagaço de cana-de-açúcar -, nos quais foram observados consumo concomitante de xilose e glicose e não assimilação de arabinose por parte das células de levedura, além de produção de xilitol equivalente a 7,2 g/L, com rendimento YP/X equivalente a 0,54 g/g, embora não tenha havido esgotamento do substrato.

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