Tratamento ácido na fermentação etanólica: efeito sobre a viabilidade e vitalidade de linhagens industriais de Saccharomyces cerevisiae

dc.contributor.advisor1Ceccato Antonini, Sandra Regina
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7600793543184032por
dc.contributor.authorJesus, Gabriel Scanavachi de
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/7227397272783828por
dc.contributor.refereeCeccato Antonini, Sandra Regina
dc.contributor.refereeBastos, Reinaldo Gaspar
dc.contributor.refereeCosta, Marcelo Augusto de Souza
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/7600793543184032por
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9329363278429665por
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/4776573073140781por
dc.date.accessioned2026-02-13T14:27:37Zeng
dc.date.issued2025-06-10eng
dc.description.abstractThe control of contaminant microorganisms in Brazilian sugar-ethanol industries frequently involves the use of sulfuric acid, which, when applied at the end of each fermentation cycle, not only controls contaminant bacteria but also promotes deflocculation of the yeast, contributing to ethanol production efficiency. Few studies have investigated the effect of acid treatment on the yeasts responsible for the fermentative process, particularly regarding viability — understood as the proportion of living cells capable of reproduction — and vitality — defined as the functional and physiological capacity of cells to carry out metabolic activities. In this study, we evaluated the effect of sulfuric acid treatment (pH 2.5; 2 h) on the viability and vitality of Saccharomyces cerevisiae cells, using the industrial strains PE-2 and CAT-1 in fed-batch fermentation with cell recycling, in sugarcane broth, over six fermentation cycles. We analyzed CFU/mL, number of viable cells/mL (erythrosine staining), viability (%), budding (%), growth in liquid medium and counting of bud scars, as well as alcohol content (g/100 mL), final pH, residual total reducing sugars (g/100 mL) and yield (g ethanol/g total reducing sugars) after each cycle of cell treatment. A control fermentation without acid treatment was also conducted, using water in place of the acid. In the PE-2 strain, acid treatment significantly affected viability (%), budding (%), specific growth rate (μmax, h⁻¹) and change in absorbance. However, fermentative yield was not compromised by the acid treatment, suggesting an adaptive profile capable of sustaining fermentative capacity; in contrast, the CAT-1 strain showed greater sensitivity to acid stress, with effects on budding (%), alcohol content (g/100 mL) and sugar consumption (g/100 mL). The increase in budding occurred concomitantly with accumulation of residual sugars and reduction in yield, indicating a prioritization of survival and cell division at the expense of fermentative efficiency. Moreover, analysis of bud scars revealed evidence of selection for metabolically active cells accompanied by death of young cells, a behavior that did not vary markedly between strains or treatments. Taken together, these results indicate that, although the CAT-1 strain persists across cycles, it exhibits a lower fermentative yield than PE-2 in the presence of acid treatment, probably due to lower tolerance to the acid treatment and a stronger mobilization of growth strategies to maintain cell viability during fermentation.eng
dc.description.resumoO controle de microrganismos contaminantes nas indústrias sucroalcooleiras brasileiras frequentemente envolve o uso do ácido sulfúrico, que aplicado ao final de cada ciclo fermentativo não só controla as bactérias contaminantes, mas também promove a desfloculação do fermento, contribuindo para a eficiência da produção de etanol. Há poucos estudos mostrando qual é o efeito do tratamento ácido sobre as leveduras agentes do processo fermentativo, especialmente quanto à viabilidade — entendida como a proporção de células vivas capazes de reprodução — e à vitalidade — definida como a capacidade funcional e fisiológica das células para desempenhar atividades metabólicas. Neste estudo, avaliou-se o efeito do tratamento com ácido sulfúrico (pH 2,5; 2 h) sobre a viabilidade e a vitalidade de células de Saccharomyces cerevisiae, utilizando as linhagens industriais PE-2 e CAT-1 em fermentação em batelada alimentada com reciclo celular, em caldo de cana, durante seis ciclos fermentativos. Foram analisados número de UFC/mL, número de células viáveis/mL (coloração com eritrosina), viabilidade (%), brotamento (%), crescimento em meio líquido e contagem de cicatrizes de brotamento, bem como teor alcoólico (g/100 mL), pH final, açúcares redutores totais residuais (g/100 mL) e rendimento (g etanol/g açúcares redutores totais), após cada ciclo de tratamento das células. Foi também conduzida fermentação sem tratamento ácido, utilizando somente água no lugar do ácido. Na linhagem PE-2, o tratamento ácido afetou significativamente a viabilidade (%), brotamento (%), velocidade específica de crescimento (μmax, h⁻¹) e variação da absorbância. Entretanto, o rendimento fermentativo não foi comprometido pelo tratamento ácido, sugerindo um perfil adaptativo capaz de sustentar a capacidade fermentativa; já a linhagem CAT-1 apresentou maior sensibilidade ao estresse ácido, de modo que a houve influência sobre o brotamento (%), o teor alcoólico (g/100 mL) e o consumo de açúcares (g/100 mL). O aumento do brotamento ocorreu concomitantemente ao acúmulo de açúcares residuais e à redução do rendimento, indicando a priorização da sobrevivência e da divisão celular em detrimento da eficiência fermentativa. Além disso, a análise das cicatrizes de brotamento revelou evidências de seleção de células metabolicamente ativas acompanhada da morte de células jovens, comportamento que não variou de forma expressiva entre as cepas e nem entre os tratamentos. Em conjunto, esses resultados permitem concluir que, embora a linhagem CAT-1 apresente persistência ao longo dos reciclos, exibe rendimento fermentativo inferior ao da PE-2 na presença do tratamento ácido, provavelmente devido à menor tolerância ao tratamento ácido, mobilizando de forma mais acentuada estratégias de crescimento para manter a viabilidade celular durante a fermentação.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.identifier.citationJESUS, Gabriel Scanavachi de. Tratamento ácido na fermentação etanólica: efeito sobre a viabilidade e vitalidade de linhagens industriais de Saccharomyces cerevisiae. 2025. Dissertação (Mestrado em Produção Vegetal e Bioprocessos Associados) – Universidade Federal de São Carlos, Araras, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23641.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23641por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCâmpus Araraspor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Produção Vegetal e Bioprocessos Associados - PPGPVBA-Arpor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazileng
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/eng
dc.subjectBiocombustívelpor
dc.subjectFermentação em bateladapor
dc.subjectVitalidadepor
dc.subjectViabilidadepor
dc.subjectBiofueleng
dc.subjectBatch fermentationeng
dc.subjectVitalityeng
dc.subjectViabilityeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA::MICROBIOLOGIA APLICADA::MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL E DE FERMENTACAOpor
dc.subject.ods7. Energia limpa e acessívelpor
dc.titleTratamento ácido na fermentação etanólica: efeito sobre a viabilidade e vitalidade de linhagens industriais de Saccharomyces cerevisiaepor
dc.title.alternativeAcid treatment in ethanol fermentation: effect on the viability and vitality of industrial strains of Saccharomyces cerevisiaeeng
dc.typeDissertaçãopor

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