Produção de células ricas em proteínas a partir do cultivo de biomassa microbiana utilizando como substrato a vinhaça de cana-de-açúcar

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Paula, Rafaela Carvalho
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: bioprocess optimization; Cyberlindnera; otimização de bioprocessos; proteína unicelular; Saccharomyces cerevisiae; single-cell protein; vinasse; vinhaça
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-29072025-083604/

A crescente demanda por fontes proteicas sustentáveis tem impulsionado pesquisas sobre a produção de proteína unicelular (Single Cell Protein SCP) utilizando resíduos agroindustriais como substrato. Neste contexto, este estudo avaliou a viabilidade da vinhaça como meio de cultivo para a produção de SCP, utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae como inóculo, com ênfase na otimização das condições de crescimento celular e na definição do modo operacional mais eficiente. Inicialmente, um planejamento experimental foi conduzido para determinar as condições ótimas de crescimento microbiano, considerando os fatores temperatura, relação substrato/inóculo (S/I) e pH. Os resultados indicaram que a temperatura não influenciou significativamente o crescimento celular, enquanto a relação S/I ótima foi obtida com vinhaça bruta, e a faixa de pH ideal situou-se entre 3 e 5. Em seguida, um estudo cinético foi realizado para determinar os parâmetros de crescimento e prever o tempo de ciclo em reatores de maior escala. Os parâmetros obtidos foram coeficiente de rendimento celular (Y) de 0,273 g SSV g-1 DQO, constante de saturação do substrato (Ks) de 2,344 g DQO L-1 e velocidade máxima de crescimento específico (μmax) de 0,074 h-1. Com base nesses valores, o tempo de ciclo estimado para a operação do biorreator foi de 52 horas. A influência do modo de operação do reator também foi investigada, comparando-se bateladas sequenciais e bateladas alimentadas sequenciais. Os resultados demonstraram que a operação em bateladas sequenciais favoreceu a obtenção de biomassa com maior teor proteico. A análise da microbiota predominante revelou que, embora Saccharomyces cerevisiae tenha sido inoculada, o gênero Cyberlindnera tornou-se predominante nos reatores operados em regime sequencial. Apesar de não ter sido o microrganismo inicialmente desejado, Cyberlindnera apresenta alta aplicabilidade industrial devido à sua capacidade de metabolizar diferentes substratos e ao seu potencial para a produção de biomassa proteica de alto valor nutricional. Dessa forma, os resultados deste estudo evidenciam o potencial da vinhaça como substrato para a produção de SCP e sugerem que o uso de Cyberlindnera pode representar uma estratégia promissora para o desenvolvimento de bioprocessos sustentáveis e economicamente viáveis na valorização de resíduos agroindustriais.