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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2020.tde-03122020-091051
Document
Author
Full name
Matheus Ribeiro Barbosa Oliveira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2020
Supervisor
Committee
Basso, Luiz Carlos (President)
Antonini, Sandra Regina Ceccato
Baptista, Antonio Sampaio
Gross, Jeferson
Title in Portuguese
Efeito protetor da sílica ativada na adaptação de Saccharomyces cerevisiae em fermentações com altos teores alcoólicos
Keywords in Portuguese
Estresse osmótico
Ethanol Red®
Levedura
Reciclo celular
Y 904
Abstract in Portuguese
A fermentação com alto teor alcoólico foi introduzida na indústria cervejeira na década de 80. Posteriormente, na década de 90, foi proposta a "Very High Gravity fermentation (VHG)" na indústria alcooleira. A VHG é uma tecnologia de fermentação com base na tolerância da levedura às altas concentrações de etanol no meio. Esta tecnologia utiliza mostos com concentrações de açúcares redutores totais maiores do que 25 % (m v-1), com a finalidade de obter vinhos com teores alcoólicos maiores do que 15% (v v-1). A fermentação com alto teor alcoólico visa diminuir o volume de vinhaça, reduzir o consumo de energia, aumentar a produção de etanol por unidade de volume do biorreator. Por consequência, apresenta inúmeras vantagens técnicas, econômicas e ambientais. Na busca por alternativas para aperfeiçoar o processo de produção do etanol no país o presente trabalho visa contribuir com o avanço do setor sucroenergético, através de estudos sobre leveduras adaptadas e aptas para serem empregadas na fermentação com alto teor alcóolico. O objetivo deste trabalho foi investigar o efeito da sílica ativada (+) sobre a levedura Saccharomyces cerevisiae em fermentações com altos teores alcoólicos. Para tal, foram realizadas fermentações com alto teor alcoólico utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae, das linhagens Y 904 e Ethanol Red® em meios suplementados com sílica (+). No estudo foi possível concluir que a sílica (+) minimizou os efeitos causados (redução de viabilidade e biomassa celular) pela alta concentração de etanol no meio sobre a levedura Saccharomyces cerevisiae Y 904, porém a linhagem não se adaptou às condições de alto teor alcoólico com o decorrer dos 5 ciclos fermentativos. Já no ensaio com a levedura Saccharomyces cerevisiae Ethanol Red® a sílica (+), nas concentrações de 100 e 300 mg L-1, proporcionou efeito protetor sobre as células das leveduras, sendo possível a adaptação da levedura em fermentações com altos teores alcoólicos. Ao longo dos 5 ciclos fermentativos, as fermentações submetidas ao tratamento com sílica (+) 300 mg L-1 se destacaram dos demais tratamentos apresentando viabilidade celular entre 77,5 a 81,5%, produção de biomassa entre 8,1 a 10,0 g L-1, rendimento de fermentação entre 90,0 a 95,3 % e produtividade fermentativa entre 7,3 a 10,9 mL L-1 h-1. Conclui-se que a sílica ativada (+), pode contribuir com o aumento da tolerância de leveduras da espécie Saccharomyces cerevisiae em fermentações com altos teores alcoólicos. Contudo, a resposta aos efeitos positivos da sílica ativada dependem das linhagens de leveduras que são utilizadas.
Title in English
Protective effect of activated silica on the adaptation of Saccharomyces cerevisiae in very high gravity fermentation
Keywords in English
Cell recycling
Ethanol Red®
Osmotic stress
Y 904
Yeast
Abstract in English
High alcohol fermentation was introduced in the beer industry in the 1980s. Later, in the 1990s, "Very High Gravity Fermentation (VHG)" was proposed in the alcohol industry. VHG is a fermentation technology based on the tolerance of yeast to high concentrations of ethanol. This technology uses wort with concentrations of total reducing sugars greater than 25% (m v-1), in order to obtain wines with alcoholic contents above 15% (v v-1). Very High Gravity Fermentation aims to decrease the volume of vinasse, reduce energy consumption, increase ethanol production per unit volume of the bioreactor. Consequently, it has numerous technical, economic and environmental advantages. In the search for alternatives to improve the ethanol production process in the country, the present work aims to contribute to the advancement of the sugar-energy sector, contributing to studies on adapted and suitable yeasts to be used Very High Gravity Fermentation. The purpose of this work was to carry out a study on the effect of activated silica (+) on the yeast Saccharomyces cerevisiae in fermentations with high alcoholic levels. Thus, Very High Gravity Fermentation were carried out using the yeast Saccharomyces cerevisiae, strain Y 904 and Ethanol Red® in medium supplemented with silica (+). In the study, it was possible to conclude that the silica (+) minimized the effects caused (reduction of viability and cell biomass) by the high concentration of ethanol in the medium on the yeast Saccharomyces cerevisiae Y 904, however the strain did not adapt to the conditions of high alcohol content over the course of the 5 fermentative cycles. In the study with the yeast Saccharomyces cerevisiae Ethanol Red®, silica (+) with the following concentrations 100 and 300 mg L-1 provided a protective effect on yeast, allowing the adaptation of yeast in Very High Gravity Fermentation. Over the 5 fermentative cycles, the fermentations submitted to the treatment with silica (+) 300 mg L-1 stood out from the other treatments presenting cell viability between 77,5 to 81,5%, biomass production between 8.1 to 10.0 g L-1, yield between 90.0 to 95.3% and fermentative productivity between 7.3 to 10.9 mL L-1 h-1. In conclusion, silica (+) can contribute to the increased tolerance of yeasts of the species Saccharomyces cerevisiae in very high gravity fermentation. However, the response to the positive effects of silica (+) depends on the yeast strains that are used.
 
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Publishing Date
2020-12-04
 
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