O bioetanol consiste em um dos principais combustíveis líquidos utilizados no Brasil e se destaca por ser renovável e alternativo para aqueles de origem fóssil. Devido às características da indústria, a etapa de fermentação alcoólica fica susceptível à presença de microrganismos contaminantes, entre eles, o grupo das bactérias láticas (BAL) com perfil metabólico homofermentativo obrigatório, heterofermentativo obrigatório e homofermentativo facultativo são as mais abundantes. Durante a coexistência entre levedura e bactérias láticas, ocorre constante interação, comprometendo o rendimento de produção da indústria. As técnicas de proteômica e metabolômica não alvo têm sido importantes ferramentas para estudo da interação entre leveduras e bactérias láticas, permitindo a identificação de mecanismos de regulação de vias, respostas a estresse, biossíntese de moléculas, entre outros. Sendo assim, o presente estudo teve como objetivo a compreensão da interação entre leveduras e bactérias láticas homo e heterofermentativas no contexto da fermentação alcoólica brasileira para produção de bioetanol. Para isso, o estudo detalhado da fisiologia das bactérias quando na presença da levedura e em substrato composto de melaço de cana foi realizado. Para identificar em mais detalhes os efeitos dos contaminantes, foram empregadas as técnicas de proteômica e metabolômica intracelular não alvo de levedura. Os resultados obtidos mostram que bactérias láticas apresentam crescimento e produção de ácido lático em melaço de cana-de-açúcar, entretanto, na presença da levedura, ocorre redução de ambos os parâmetros. Isso indica ser a competição por nutrientes e produção de metabólitos com ação inibidora importantes mecanismos de interação entre esses microrganismos. Além disso, foi observado que o proteoma e metaboloma da levedura apresenta regulação quando bactérias láticas estão presentes na fermentação. A bactéria homofermentativa mostrou ser capaz de regular a produção de glicerol da levedura, devido ao aumento da abundância da proteína Dak1 (Diidroxiacetona quinase), responsável por metabolizar a dihidroxicetona em dihidroxiacetona fosfato. Além disso, proteínas e metabólitos da via das pentoses mostraram regulação como resposta a presença das bactérias láticas, possivelmente para manter o balanço redox celular e produção de nutrientes como resposta ao esgotamento do substrato.

Bioethanol is one of the main liquid fuels used in Brazil and stands out for being renewable and alternative to those of fossil origin. Due to the characteristics of the industry, the alcoholic fermentation stage is susceptible to the presence of contaminating microorganisms, among them, the lactic acid bacteria group (LAB) with an obligatory homofermentative, obligatory heterofermentative and facultative homofermentative metabolic profile. During the coexistence between yeast and lactic acid bacteria, constant interaction occurs, compromising the production yield of the industry. Proteomics and non-target metabolomics techniques have been important tools for studying the interaction between yeast and lactic acid bacteria, allowing the identification of pathway regulation mechanisms, stress responses, biosynthesis of molecules, among others. Therefore, the present study aimed to understand the interaction between yeasts and homo and heterofermentative lactic acid bacteria in the context of Brazilian alcoholic fermentation to produce bioethanol. For this, a detailed study of the physiology of bacteria when in the presence of yeast and in a substrate composed of sugarcane molasses was carried out. In order to identify in more detail, the effects of the contaminants, non-target yeast intracellular proteomics and metabolomics techniques were employed. The results obtained show that lactic bacteria present growth and lactic acid production in sugarcane molasses, however, in the presence of yeast, there is a reduction of both parameters. This indicates that competition for nutrients and production of metabolites with inhibitory action are important interaction mechanisms between these microorganisms. Furthermore, it was observed that the yeast proteome and metabolome are regulated when lactic acid bacteria are present in fermentation. The homofermentative bacteria showed to be capable of regulating the production of glycerol in the yeast, due to the increase in the abundance of the Dak1 protein (Dihydroxyacetone kinase), responsible for metabolizing dihydroxyketone into dihydroxyacetone phosphate. Furthermore, proteins and metabolites of the pentose pathway showed regulation in response to the presence of lactic acid bacteria, possibly to maintain cellular redox balance and nutrient production in response to substrate depletion.