Leveduras Não-Saccharomyces para produção de etanol em mostos de cana-de-açúcar
| dc.contributor.advisor1 | Ceccato-Antonini, Sandra Regina | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7600793543184032 | por |
| dc.contributor.author | Lima, Judieldo de Morais | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/2742226360127789 | por |
| dc.contributor.referee | Bastos, Reinaldo Gaspar | |
| dc.contributor.referee | Perna, Michelle dos Santos Cordeiro | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/9329363278429665 | por |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/6803429357877935 | por |
| dc.date.accessioned | 2025-12-19T13:38:50Z | eng |
| dc.date.issued | 2025-08-29 | eng |
| dc.description.abstract | The main yeast used in the industrial ethanol production process is Saccharomyces cerevisiae. However, non-Saccharomyces yeasts may offer some advantages, such as greater adaptation to the fermentation environment and greater genetic diversity. Alcoholic fermentation is an essential step in fuel ethanol production, where factors such as must composition, process conduction system, and yeast treatment affect process efficiency. Therefore, this study aimed to evaluate the potential of non-Saccharomyces yeasts (Wickerhamomyces anomalus, Meyerozyma guilliermondii, and Scheffersomyces stipitis) for ethanol production from sugarcane musts compared to industrial strains of S. cerevisiae (PE-2 and CAT-1). Initially, the stress tolerance (pH, temperature, glucose, and ethanol concentrations) of the yeasts was evaluated in microplates and spot assays. There was a difference between the yeasts S. cerevisiae CAT-1 and PE-2. Among the non-Saccharomyces, W. anomalus and M. guilliermondii presented tolerance profiles closer to the industrial ones, with W. anomalus being similar to PE-2 and M. guilliermondii to CAT-1. Both non-Saccharomyces strains demonstrated promising characteristics for the ethanol fermentation process under typical industrial stresses. Next, the growth and ethanol yield of the yeasts were evaluated in three different sugarcane-derived musts (molasses, broth, and mixed) at a concentration of 40 g/L total reducing sugar, under agitation, at 30 °C. Molasses promoted an increase in cell number for S. cerevisiae and non-Saccharomyces strains. Strain PE-2 had the highest ethanol yield in 12 h, with little variation between media, while CAT-1 achieved its best yield in broth after 24 h. For S. stipitis and W. anomalus, the best yields occurred in broth, with M. guilliermondii showing the highest growth in molasses, but with similar yields in broth and molasses media. Considering molasses as a medium for cell propagation and fermentation, fermentation tests were performed in a fed-batch system with cell recycling (six cycles) in molasses, also evaluating the effect of treating the cells with sulfuric acid between fermentation cycles. The yeasts S. cerevisiae CAT-1 and M. guilliermondii were selected, and cell viability and fermentation parameters were evaluated. Cell recycling reduced the fermentation rate and viability of both yeasts. For M. guilliermondii, acid treatment decreased viability but maintained yield (50% of theoretical), indicating tolerance to acid stress and a limitation related to its fermentation capacity. For S. cerevisiae CAT-1, acid treatment increased yield, despite reducing viability and budding. M. guilliermondii was not competitive with S. cerevisiae in terms of fermentation yield, although it demonstrated that even with acid treatment and cell recycling, it can maintain cell viability at levels that do not impact its ethanol yield, although much lower than that demonstrated by S. cerevisiae CAT-1. | eng |
| dc.description.resumo | A principal levedura utilizada no processo industrial de produção de etanol é a espécie Saccharomyces cerevisiae. No entanto, as leveduras não-Saccharomyces podem apresentar algumas vantagens, tais como maior adaptação ao ambiente fermentativo e uma maior diversidade genética. A fermentação alcoólica é uma etapa essencial na produção de etanol combustível, onde fatores como composição do mosto, sistema de condução do processo e forma de tratamento do fermento afetam a eficiência do processo. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo geral avaliar o potencial de leveduras não-Saccharomyces (Wickerhamomyces anomalus, Meyerozyma guilliermondii e Scheffersomyces stipitis) para produção de etanol a partir de mostos de cana-de-açúcar em comparação com linhagens industriais de S. cerevisiae (PE-2 e CAT-1). Inicialmente, avaliou-se a tolerância ao estresse (pH, temperatura, concentração de glicose e etanol) das leveduras em microplacas e ensaio spot. Houve diferença entre as leveduras S. cerevisiae CAT-1 e PE-2. Entre as não-Saccharomyces, W. anomalus e M. guilliermondii apresentaram perfis de tolerância mais próximos às industriais, sendo W. anomalus semelhante à PE-2 e M. guilliermondii à CAT-1. Ambas as não-Saccharomyces demonstraram características promissoras para o processo fermentativo de etanol frente aos estresses típicos do ambiente industrial. Em seguida, foram avaliados o crescimento e o rendimento em etanol das leveduras em três diferentes mostos derivados da cana-de-açúcar (melaço, caldo, e misto) na concentração de 40 g/L de açúcar redutor total, sob agitação, a 30 oC. O melaço promoveu o aumento no número de células para S. cerevisiae e as não-Saccharomyces. A linhagem PE-2 teve maior rendimento em etanol em 12 h, com pouca variação entre os meios, enquanto CAT-1 obteve seu melhor rendimento em caldo após 24 h. Para S. stipitis e W. anomalus, os melhores rendimentos ocorreram em caldo, sendo que M. guilliermondii apresentou maior crescimento em melaço, mas com rendimentos semelhantes em meio de caldo e melaço. Considerando o melaço como meio de propagação de células e fermentação, procedeu-se aos testes fermentativos em sistema de batelada alimentada com reciclo celular (seis ciclos) em melaço, avaliando também o efeito do tratamento das células entre os ciclos fermentativos com ácido sulfúrico. Foram selecionadas as leveduras S. cerevisiae CAT-1 e M. guilliermondii, avaliando-se a viabilidade celular e os parâmetros fermentativos. O reciclo celular reduziu a velocidade fermentativa e a viabilidade em ambas as leveduras. Para M. guilliermondii, o tratamento ácido diminuiu a viabilidade, mas manteve o rendimento (50% do teórico), indicando tolerância ao estresse ácido e limitação ligada à sua capacidade fermentativa. Já para a S. cerevisiae CAT-1, o tratamento ácido aumentou o rendimento, apesar de reduzir a viabilidade e brotamento. A levedura M. guilliermondii não se mostrou competitiva com S. cerevisiae no tocante ao rendimento fermentativo, embora tenha demonstrado que mesmo diante do tratamento ácido quanto dos reciclos celulares, consegue manter a viabilidade celular em níveis que não impactam o seu rendimento em etanol, ainda que muito inferior ao demonstrado pela levedura S. cerevisiae CAT-1. | por |
| dc.description.sponsorship | Outra | por |
| dc.description.sponsorshipId | nº 9861/2020-43 - RTI - Difundindo e popularizando as atividades de ensino, pesquisa e extensão do CCA (Araras) | por |
| dc.identifier.citation | LIMA, Judieldo de Morais. Leveduras Não-Saccharomyces para produção de etanol em mostos de cana-de-açúcar. 2025. Dissertação (Mestrado em Produção Vegetal e Bioprocessos Associados) – Universidade Federal de São Carlos, Araras, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23304. | por |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14289/23304 | por |
| dc.language.iso | por | por |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
| dc.publisher.address | Campus Araras | por |
| dc.publisher.initials | UFSCar | por |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Produção Vegetal e Bioprocessos Associados - PPGPVBA-Ar | por |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | eng |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | eng |
| dc.subject | Estresse | por |
| dc.subject | Etanol | por |
| dc.subject | Saccharomyces | por |
| dc.subject | Não-Saccharomyces | por |
| dc.subject | Stress | eng |
| dc.subject | Ethanol | eng |
| dc.subject | Saccharomyces | eng |
| dc.subject | Non-Saccharomyces | eng |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOQUIMICA DOS MICROORGANISMOS | por |
| dc.subject.ods | 9. Indústria, Inovação e Infraestrutura | por |
| dc.title | Leveduras Não-Saccharomyces para produção de etanol em mostos de cana-de-açúcar | por |
| dc.title.alternative | Non-Saccharomyces yeasts for ethanol production in sugar cane musts | eng |
| dc.type | Dissertação | por |
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