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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2024.tde-12042024-155410
Document
Author
Full name
Alana Uchôa Pinto
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2024
Supervisor
Committee
Baptista, Antonio Sampaio (President)
Basso, Thiago Olitta
Contiero, Jonas
Title in Portuguese
Produção de leveduras enriquecidas em zinco
Keywords in Portuguese
Saccharomyces cerevisiae
Enriquecimento
Evolução adaptativa
Hidrolisado de milho
Zinco
Abstract in Portuguese
O Brasil é o segundo maior produtor mundial de etanol, destacando-se pelo investimento na utilização do milho como matéria-prima. A produção de etanol a partir do milho gera subprodutos significativos para a receita das usinas, como os grãos secos de destilaria (DDG), que são empregados como ração animal devido ao seu alto teor proteico. Esse conteúdo proteico é majoritariamente atribuído às leveduras presentes no processo fermentativo. Estas, por sua vez, apresentam a capacidade intrínseca de acumular minerais em suas células, entre eles o zinco, micronutriente que participa de diversas funções biológicas. Nesse contexto, o objetivo desse estudo foi avaliar a tolerância e a capacidade adaptativa da levedura Saccharomyces cerevisiae, linhagem Thermosacc®, a altas concentrações de sulfato de zinco (ZnSO4). Além disso, investigar os efeitos dessa adaptação nos parâmetros fermentativos utilizando hidrolisado de milho como substrato. Os resultados demonstraram que a levedura conseguiu se desenvolver em meio com até 1250 mg L-1 de ZnSO4. Após o processo adaptativo, as leveduras adquiriram a capacidade de crescer em meio com até 1400 mg L-1 do referido composto mineral, contudo, apresentaram alterações metabólicas. Em relação à fermentação, os resultados indicaram que a presença de zinco impactou negativamente nos parâmetros fermentativos, resultando em menor rendimento e produtividade de etanol, especialmente na concentração de 1400 mg L-1 de ZnSO4. No entanto, essa concentração mais alta favoreceu acúmulo de maior concentração de zinco nas leveduras, atingindo 5635,7 mg kg-1 de zinco por biomassa seca de levedura, indicando o potencial para gerar biomassa enriquecida com esse micronutriente. Essa biomassa, quando associada ao DDG, configura um produto com alto teor proteico, proporcionando os benefícios nutricionais do zinco. Conclui-se que a levedura Saccharomyces cerevisiae, linhagem Thermosacc®, é capaz de tolerar 1250 mg L-1 de ZnSO4 e, com a evolução adaptativa, pode tolerar 1400 mg L-1 de ZnSO4. Apesar de se adaptar a altas concentrações de ZnSO4, a levedura sofre alteração no seu metabolismo celular, o que afeta o tempo de geração, o rendimento e a produtividade na fermentação.
Title in English
Production of zinc-enriched yeasts
Keywords in English
Saccharomyces cerevisiae
Adaptive evolution
Corn hydrolysate
Enrichment
Zinc
Abstract in English
Brazil is the world's second largest producer of ethanol and stands out for its investment in the use of corn as a raw material. The production of ethanol from corn generates significant by-products for the mills' revenues, such as distillers dried grains (DDG), which are used as animal feed due to their high protein content. This protein content is mostly attributed to the yeasts present in the fermentation process. These, in turn, have the intrinsic ability to accumulate minerals in their cells, including zinc, a micronutrient that participates in various biological functions. In this context, the aim of this study was to assess the tolerance and adaptive capacity of the yeast Saccharomyces cerevisiae, strain Thermosacc®, to high concentrations of zinc sulphate (ZnSO4). It also investigated the effects of this adaptation on fermentation parameters using corn hydrolysate as a substrate. The results showed that the yeast was able to grow in a medium containing up to 1250 mg L-1 of ZnSO4. After the adaptive process, the yeasts were able to grow in a medium containing up to 1400 mg L-1 of the mineral compound, although they showed metabolic changes. With regard to fermentation, the results indicated that the presence of zinc had a negative impact on fermentation parameters, resulting in a lower ethanol yield and productivity, especially at a concentration of 1400 mg L-1 of ZnSO4. However, this higher concentration favored the accumulation of a higher concentration of zinc in the yeast, reaching 5635.7 mg kg-1 of zinc per dry biomass of yeast, indicating the potential to generate biomass enriched with this micronutrient. This biomass, when combined with DDG, produces a product with a high protein content, providing the nutritional benefits of zinc. It is concluded that the yeast Saccharomyces cerevisiae, strain Thermosacc®, is able to tolerate 1250 mg L-1 of ZnSO4 and, with adaptive evolution, can tolerate 1400 mg L-1 of ZnSO4. Despite adapting to high concentrations of ZnSO4, the yeast undergoes changes in its cellular metabolism, which affects generation time, yield and productivity in fermentation.
 
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Publishing Date
2024-04-15
 
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