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Bioprocessos da Escola de Química da UFRJ

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Produção Científica: Dissertações de Mestrado

Bioconversão de D-xilose a Etanol por Células de Pichia stipitis

Autor: José Gonçalves Antunes
Ano da Defesa: 1997
Orientador: Nei Pereira Jr., PhD
Programa: TPQB - Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos da EQ/UFRJ
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Resumo

Este trabalho objetivou o estudo de alguns aspectos da bioconversão de D-xilose a etanol por Pichia stipitis. Ensaios preliminares de seleção entre quatro linhagens desta levedura permitiram eleger P. stipitis CBS 5774 como a de maior potencialidade para a bioconversão em estudo. Adicionalmente, a linhagem selecionada manifestou características floculantes, implicando em vantagens na condução do processo, tanto do ponto de vista econômico, quanto tecnológico.

Dentre os fatores que influenciam a bioconversão de D-xilose a etanol pela linhagem selecionada, a concentração inicial de substrato ótima situa-se na faixa de 80 a 100 g/L, fornecendo um fator de conversão de D-xilose em etanol, YP/S, de 0,46 g/g.

O extrato de lêvedo mostrou-se um nutriente importantíssimo para uma condução eficiente do bioprocesso. Os resultados mostraram uma aceleração significativa no crescimento celular, consumo de substrato e produção de etanol. O maior valor para o fator de conversão, YP/S0, correspondendo, aproximadamente, a 92% do máximo estequiométrico, foi atingido para uma concentração de 5 g/L de extrato de lêvedo no meio de fermentação.

A disponibilidade de oxigênio mostrou ser outra variável importante em esta bioconversão. Um aumento no grau de aeração promoveu crescimento celular em detrimento da produção de etanol. Os maiores valores para o fator de conversão de D-xilose a etanol (YP/S = 0,49 g/g) e para a produtividade volumetria (QP = 0,55 g/L.h) foram alcançados para uma relação volume de meio/volume de frasco (Vm/Vf) de 0,6.

O desempenho da linhagem selecionada foi, também, investigado através da condução do bioprocesso por batelada alimentada cíclica, no qual o sistema apresentou boa estabilidade, operando por 240 horas, sem grandes alterações nas variáveis de resposta, tendo sido obtidos valores médios para o fator de conversão, YP/S, e produtividade volumétrica, QP, de 0,36 g/g e 0,73 g/L.h, respectivamente.

Estudos preliminares da hidrólise ácida de bagaço de cana foram realizados a fim de se buscar uma condição mais próxima da realidade industrial. Os valores das variáveIs de resposta da fermentação do hidrolisado (YP/S = 0,25 g/g, Yx/S = 0,12 g/g e YP/x = 2,01 g/g), embora menores que os obtidos para os experimentos conduzidos com meio sintético, indicam a necessidade de se investir no desenvolvimento desta tecnologia, usando como matéria prima um resíduo abundante em nosso país. Além disso, a linhagem selecionada mostrou-se incapaz de consumir Larabinose e acetato presentes no hidrolisado.

Finalmente, realizaram-se ensaios a fim de se obter uma melhor compreensão sobre o transporte de D-xilose e D-glicose na linhagem P. stipitis CBS 5774. Os resultados indicaram a natureza constitutiva do transportador de glicose e indutiva de D-xilose. Adicionalmente, em virtude da alcalinização do meio, o transporte de glicose parece ser mediado por simporte de prótons.

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