Dissertação de Mestrado

O setor de biocombustíveis do Brasil, especialmente a fabricação de etanol a partir de milho, está tendo um crescimento expressivo, consolidando sua posição global ao atender à crescente demanda por biocombustíveis. Apesar da maior eficiência energética do etanol produzido a partir de cana-de-açúcar comparado ao de milho, a adoção de um processo com mosto misto, que utiliza ambos, garante o fornecimento contínuo de etanol. No entanto, o rendimento na produção de etanol é prejudicado pela contaminação por bactérias ácido láticas. Entender esse fenômeno é necessário para otimizar os rendimentos e melhorar a eficiência do processo. Este estudo visa avaliar o impacto de diferentes espécies de bactérias ácido láticas na fabricação de etanol a partir de mosto misto composto de cana-de-açúcar e milho, com o objetivo de aprimorar os processos de produção. Fermentações foram realizadas com a cepa Saccharomyces cerevisiae Ethanol Red® e espécies de LAB Limosilactobacillus fermentum (ESALQ 3), Lacticaseibacillus paracasei (LAB 5) e Lactiplantibacillus plantarum (ESALQ 4), com concentrações iniciais de 3% de levedura e 3x107 UFC/mL de contaminantes. Os experimentos incluíram fermentações individuais e mistas com variações na composição do consórcio bacteriano. A análise envolveu contagem em placas, viabilidade de leveduras e níveis de açúcares e metabólitos. Duas das espécies bacterianas não apresentaram diferença de velocidade de crescimento entre o meio MRS e o mosto misto, contudo, L. fermentum apresentou menor velocidade. O etanol não exibiu efeitos inibitórios em nenhuma das espécies bacterianas durante a fermentação em mosto misto, conforme evidenciado pela comparação dos valores de Mínima Concentração Inibitória (MIC) com as porcentagens volumétricas de etanol. O único consórcio bacteriano que reduziu significativamente o rendimento etanólico foi o que apresentou uma proporção maior de L. fermentum, levando o rendimento de 65,3%, em condição não contaminada, para 61,2%. Por conseguinte, o rendimento etanólico é influenciado não apenas pela concentração total da contaminação bacteriana, mas também por sua composição. Diferentes composições, apesar de alcançarem concentrações na ordem de 107 UFC/mL, nem sempre impactam o rendimento etanólico. Em vista disso, avaliar a presença de espécies de LAB heterofermentativas é fundamental antes de empregar antibióticos ou bactericidas, evitando o seu uso desnecessário.

Brazil's biofuel sector, especially corn ethanol production, is experiencing substantial growth, solidifying its global position by meeting rising biofuel demands. Despite sugarcane ethanol's higher energy efficiency over corn, adopting a mixed wort system, which utilizes both, ensure continuous ethanol supply. However, production efficiency is hindered by lactic acid bacteria contamination. Addressing this issue is pivotal for optimizing yields and enhancing efficiency. This study seeks to evaluate the impact of different lactic acid bacteria species on ethanol production within the mixed wort system, aiming to improve overall production processes. Fermentations used Saccharomyces cerevisiae Ethanol Red® and LAB species Limosilactobacillus fermentum (ESALQ 3), Lacticaseibacillus paracasei (LAB 5), and Lactiplantibacillus plantarum (ESALQ 4), with initial concentrations of 3% yeast and 3x107 CFU/mL contaminants. Experiments included individual and mixed fermentations with varying consortium compositions. Analysis involved plate counting, yeast viability and sugar and metabolite levels. Two of the bacterial species showed no significant difference in growth rate between the MRS medium and the mixed must, however, L. fermentum exhibited a lower growth rate. Ethanol did not exhibit inhibitory effects on any of the bacterial species during fermentation in mixed wort, as evidenced by the comparison of Minimum Inhibitory Concentration (MIC) values to the volumetric percentages of ethanol. Notably, the only bacterial consortium that significantly reduced the ethanol yield featured a higher ratio of L. fermentum. This resulted to a decrease in yield from 65.3% in uncontaminated conditions to 61.2%. Therefore, the ethanol yield is influenced not solely by the total bacterial contamination concentration but also by its composition. Varied consortia compositions, despite reaching concentrations on the order of 107 UFC/mL, don't always impact ethanol yield. Hence, assessing the presence of heterofermentative LAB species is essencial before employing antibiotics or bactericides, avoiding unnecessary use.