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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2020.tde-07102020-164634
Document
Auteur
Nom complet
Layna Amorim Mota
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
Piracicaba, 2020
Directeur
Jury
Baptista, Antonio Sampaio (Président)
Arthur, Valter
Contiero, Jonas
Duda, Rose Maria
Titre en portugais
Produção de leveduras enriquecidas em selênio
Mots-clés en portugais
Bioetanol
Selenito de sódio
Selenocisteina
Selenometionina
Resumé en portugais
A produção de bioetanol tem sido considerada uma alternativa para diminuir os problemas energéticos e ambientais ocasionados devido ao uso de combustíveis fósseis. No processo de produção de etanol, podem ser disponibilizadas grandes quantidades de leveduras como subproduto. Por esses motivos, para melhor avaliar o potencial alimentício e farmacológico da levedura produzida como subproduto da indústria de produção do etanol, foi realizado o presente estudo, com o objetivo de investigar o enriquecimento de leveduras com selênio, um micronutriente essencial aos seres humanos e animais. Este nutriente é responsável por diversas funções e capaz de estimular as atividades de enzimas antioxidantes, como a glutationa peroxidase. Para tal foi realizado um estudo de tolerância da levedura Saccharomyces cerevisiae ao selenito de sódio. Além disso, também foi feita uma investigação sobre a capacidade das leveduras de se adaptarem ao cultivo em substrato com altas concentrações de selênio. Para tal foram realizados ensaios de viabilidade e de mudanças morfológicas das células das leveduras. Posteriormente, foi realizado ensaio sem biorreatores, tipo Erlenmeyer, para avaliar a capacidade das leveduras adaptadas às altas concentrações de selênio de realizarem a fermentação alcoólica a partir do mosto obtido de xarope da cana de açúcar. Neste experimento, o mosto foi inoculado com 3% (m v-1) de levedura, linhagem Y904, a fim de se avaliar os tratamentos através dos parâmetros (produtividade, rendimento, viabilidade celular, produção de etanol, desprendimento de CO2 e biomassa). As análises de açúcares redutores totais (ART) e glicerol foram realizadas através de um cromatógrafo de íons (IC) e selênio inorgânico através da espectroscopia de emissão atômica por plasma acoplado (ICP-OES). No ensaio de tolerância, a máxima concentração de selênio no substrato, que as leveduras conseguiram crescer foi 60 µg mL-1 de selenito de sódio. Por outro lado, após passarem pelo processo de adaptação, as leveduras conseguiram tolerar à concentração de selenito de sódio no substrato de até 246 µg mL-1. Contudo, nessas condições de cultivo, foram observadas mudanças morfológicas nas leveduras (cor, rugosidade e diâmetro das colônias); também foram verificados efeitos sobre o tempo de crescimento e quantidade de colônias que conseguiram se desenvolver. No ensaio de fermentação do mosto com diferentes concentrações de selenito de sódio, o tratamento T2 (com 60 µg mL-1) obteve o melhor resultado de rendimento fermentativo (98%) e T3 (com 150 µg mL-1) a maior concentração de selênio inorgânico (5.562,68 mg L-1) na biomassa das leveduras ao término da fermentação. Sendo assim, conclui-se que, a levedura Y904, nas condições normais de cultivo, tolera até 60 µg mL-1 mas com o processo adaptativo consegue desenvolver habilidade para tolerar até 60 µg mL-1 de selenito de sódio no meio de cultivo. As leveduras previamente adaptadas conseguem manter a habilidade de tolerar altas concentrações de selenito de sódio em fermentações realizadas em substrato líquido. Isto pode ser observado por apresentar alta viabilidade celular, produção de biomassa, desprendimento de CO2, rendimento da fermentação, produtividade e também altas concentrações de selênio total na biomassa celular.
Titre en anglais
Production of selenium-enriched yeasts
Mots-clés en anglais
Bioethanol
Selenocysteine
Selenomethionine
Sodium Selenite
Resumé en anglais
Bioethanol production has been considered an alternative to reduce energy and environmental problems caused by the use of fossil fuels. In the ethanol production process, large quantities of yeast can be made available as a by-product. For these reasons, in order to better evaluate the nutritional and pharmacological potential of yeast produced as a by-product of the ethanol production industry, the present study was carried out, with the objective of investigating the enrichment of yeasts with selenium, a micronutrient essential to humans and animals. This nutrient is responsible for several functions and capable of stimulating the activities of antioxidant enzymes, such as glutathione peroxidase. To this end, a study of the tolerance of the yeast Saccharomyces cerevisiae to sodium selenite was carried out. In addition, an investigation was made on the ability of yeasts to adapt to cultivation on substrates with high concentrations of selenium. For this, viability studies and morphological changes of yeasts were carried out. Finally, the study was carried out in bioreactors, Erlenmeyer type, to assess the ability of yeasts adapted to high concentrations of selenium to perform alcoholic fermentation from the must (sugar cane syrup). In this experiment, the must was inoculated with 3% (m v-1) yeast, strain Y904, in order to evaluate the treatments through the parameters (productivity, yield, cell viability, ethanol production, CO2 release and biomass). The analysis of total reducing sugars (ART) and glycerol were performed using an ion chromatograph (IC) and inorganic selenium through coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-OES). In the tolerance test, the maximum concentration of selenium in the substrate that the yeasts were able to grow was 60 µg mL-1 of sodium selenite. On the other hand, after adaptation tests, the yeasts were able to tolerate the sodium selenite concentration in the substrate of up to 246 µg mL-1. However, under these cultivation conditions, morphological changes were observed in the yeasts (color, roughness and diameter of the colonies); effects on growth time and number of colonies that managed to develop were also verified. In the wort fermentation test with different concentrations of sodium selenite, treatment T2 (with 60 µg mL-1) obtained the best result of fermentative yield (98%) and T3 (with 150 µg mL-1) the most high concentration of inorganic selenium (5,562.68 mg L-1) in yeast biomass at the end of fermentation. Thus, it is concluded that, in normal cultivation conditions, yeast Y904 tolerates up to 60 µg mL-1, but the adaptive process can develop the ability to tolerate up to 246 µg mL-1 of sodium selenite in the cultivation. Previously adapted yeasts are able to maintain the ability to tolerate high concentrations of sodium selenite in fermentations carried out in liquid substrate. This can be observed for presenting high cell viability, biomass production, CO2 shedding, fermentation yield, productivity and also high concentrations of total selenium in the cell biomass.
 
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Date de Publication
2020-10-08
 
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