Uma das etapas chaves da produção biotecnológica de xilitol a partir do bagaço e da palha de cana-de-açúcar é a desconstrução da parede celular vegetal, uma vez que este processo solubiliza os açúcares constituintes da hemicelulose, permitindo a conversão da xilose a xilitol por leveduras assimiladoras de pentoses. Contudo, inibidores microbianos de origem lignocelulósica formados/liberados nessa etapa, como ácido acético, furanos e compostos fenólicos, inibem a produção de xilitol durante a fermentação. A adaptação celular se apresenta como uma estratégia para superar a toxicidade destes inibidores, uma vez que desenvolvem microrganismos robustos e tolerantes, contribuindo para a melhoria da performance microbiana frente a toxicidade do hidrolisado. Esta estratégia pode ainda ser empregada de forma complementar aos procedimentos de destoxificação de hidrolisados hemicelulósicos usualmente realizados para ampliar ainda mais a tolerância microbiana aos inibidores de origem lignocelulósica. Desse modo, o objetivo deste trabalho foi avaliar a adaptação de Candida tropicalis FTI 20037 ao hidrolisado hemicelulósico da mistura de bagaço e palha de cana (HHBP) visando a superação da toxicidade do hidrolisado, bem como o aumento da produção de xilitol. Para isso, a levedura foi adaptada ao HHBP obtido por hidrólise ácida diluída com diferentes características químicas (hidrolisados original, concentrado e concentrado/destoxificado) e empregada em fermentações do HHBP concentrado e destoxificado para avaliação do efeito da adaptação sobre sua fermentabilidade, bem como de possíveis alterações fisiológicas e metabólicas entre as linhagens adaptada e original. A adaptação da levedura ao HHBP concentrado e destoxificado aumentou o rendimento de xilitol e a eficiência de conversão de xilose em xilitol em 13,3 %, a produtividade volumétrica de xilitol em 7,1 % e a velocidade específica de produção de xilitol em 9,7 %. Foi observado ainda, para esta condição, uma melhoria no consumo de 5-HMF em relação às células não adaptadas. As estratégias adaptativas avaliadas, contudo, não proporcionaram melhorias no consumo de glicose e xilose, enquanto para a arabinose foi observado um aumento do consumo quando C. tropicalis foi adaptada ao HHBP e ao HHBP concentrado e destoxificado. Células adaptadas aos três hidrolisados apresentaram uma diminuição na remoção de fenólicos totais ao longo das fermentações, indicando possíveis alterações fisiológicas em função da adaptação celular. Quanto ao consumo de ácido acético, não foram observadas diferenças entre as condições avaliadas. Em relação à membrana plasmática da levedura, não foram observadas diferenças em sua integridade quando C. tropicalis foi cultivada no HHBP concentrado e destoxificado após 24 e 48 h, provavelmente devido a mecanismos de tolerância expressos. A maior proporção de células com a membrana não íntegra foi observada na fermentação em meio semidefinido devido à drástica queda do pH nas primeiras horas de fermentação. Conclui-se que a adaptação de C. tropicalis ao HHBP concentrado e destoxificado foi a estratégia adaptativa mais eficaz, uma vez que favoreceu a produção de xilitol, o consumo de arabinose e contribuiu para o desenvolvimento de um fenótipo mais tolerante à toxicidade do HHBP.

One of the key steps of the biotechnological production of xylitol from sugarcane bagasse and straw is the plant cell wall deconstruction. It solubilizes sugars from hemicellulose, allowing the xylose-to-xylitol conversion by pentose-assimilating yeasts. However, lignocellulosic inhibitors formed/released at this step, such as acetic acid, furans, and phenolic compounds, inhibit xylitol production throughout fermentation. Cell adaptation is a strategy used to overcome the toxicity of these inhibitors through the development of robust and tolerant strains, contributing to the improvement of the microbial performance against hydrolysate toxicity. It can also be used in association to hemicellulosic hydrolysate detoxification to give yeast extra tolerance to lignocellulosic inhibitors. This work aimed to evaluate the adaptation of Candida tropicalis FTI 20037 to sugarcane bagasse and straw hemicellulosic hydrolysate (HHBP) to overcome the hydrolysate toxicity and increase xylitol production. Yeast was adapted to HHBP obtained by dilute acid hydrolysis with different chemical characteristics (original, concentrated, and concentrated/detoxified hydrolysates) and submitted to concentrated/detoxified HHBP fermentations to evaluate the effect of adaptation on its fermentability as well as possible physiological and metabolic changes among adapted and original strains. Yeast adaptation to concentrated/detoxified HHBP increased xylitol yield and xylose-to-xylitol conversion efficiency by 13.3 %, xylitol volumetric productivity by 7.1 %, and xylitol specific production rate by 9.7 %. It was also observed, for this condition, an improvement in 5- HMF degradation compared to non-adapted cells. The evaluated adaptive strategies did not improve glucose and xylose consumption. However, an increase in arabinose consumption was observed when C. tropicalis was adapted to HHBP and to concentrated/detoxified HHBP. Cells adapted to all three hydrolysates exhibited a decrease in total phenolic compounds reduction throughout fermentations, indicating possible physiological changes due to cellular adaptation. For acetic acid consumption, no differences were observed between the evaluated conditions. Regarding plasmatic membrane, there were no differences in its integrity when C. tropicalis was grown in concentrated and detoxified HHBP after 24 and 48 h, probably due to expressed tolerance mechanisms. The highest proportion of cells with not intact membrane occurred in the semi-defined medium fermentation due to the drastic pH drop in the first hours of fermentation. It is concluded that adaptation of C. tropicalis to concentrated/detoxified HHBP was the most effective strategy as it favored both xylitol production and arabinose consumption as well as contributed to the development of a more tolerant phenotype against HHBP toxicity.