Comparação entre duas linhagens amilolíticas recombinantes de Saccharomyces cerevisiae na fermentação alcoólica a partir de farinha de mandioca.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2003
Autor(a) principal: Costa, Patrícia Helena Rodrigues da
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-19082025-141728/
Resumo: Neste trabalho foi estudado, de forma comparativa, o comportamento cinético de duas leveduras amilolíticas recombinantes de Saccharomyces cerevisiae, com capacidade de expressar os genes da glicoamilase de Aspergillus awamori e da ´ALFA´-amilase de Bacillus subtilis. Inicialmente foram realizados ensaios preliminares em cilindro, utilizando-se cinco diferentes linhagens, entre elas a linhagem de S. cerevisiae L36, estudada em trabalhos anteriores. O objetivo desses ensaios era selecionar a linhagem que apresentasse maior capacidade amilolítica e fermentativa, em relação à linhagem recombinante L36. Entre as linhagens submetidas aos ensaios em cilindro, a linhagem recombinante de S. cerevisiae L36-w4 foi a que apresentou melhor desempenho quanto à capacidade fermentativa e amilolítica, quando comparada à linhagem L36, sendo portanto, selecionada para estudos posteriores em fermentador. Foram realizados seis ensaios descontínuos em fermentadores com 10 litros de volume útil em condições padrão (150 g de A.R.T./L, 30°C, pH 4,5, sem aeração). Visando estudar diferentes estratégias de processo para a obtenção de uma maior atividade enzimática, foram também realizados dois ensaios descontínuos e quatro ensaios descontínuos alimentados, nas mesmas condições citadas acima, porém, com aeração até dez horas de cultivo, de forma a realizar uma etapa inicial de crescimento em condições de aerobiose. A condução dos ensaios descontínuos alimentados possibilitou um incremento no crescimento celular de ambas as cepas (L36 e L36-w4) e conseqüentemente, uma maior produção de glicoamilase. Esses resultados, no entanto, foram mais significativos para a linhagem L36-w4. Dentre os ensaios descontínuos alimentados realizados com esta linhagem, constatou-se que um melhor desempenho foi obtido naquele desenvolvido com uma etapa inicial em aerobiose e concentração de oxigênio mantida acima de 40% em relação à concentração de saturação. Nesse ensaio foi possível atingir uma atividade enzimática de glicoamilase em torno de 95 U/L, cerca de 64% mais alta do que a obtida no ensaio descontínuo padrão. Esse valor de atividade alcançado, possibilitou a obtenção de uma produtividade em etanol, cerca de 12% mais elevada do que no ensaio descontínuo padrão, indicando que a realização da fermentação com uma maior concentração celular e maior atividade enzimática é favorável para se alcançar altas produtividades em etanol, com a linhagem recombinante S. cerevisiae L36-w4.
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Entre as linhagens submetidas aos ensaios em cilindro, a linhagem recombinante de S. cerevisiae L36-w4 foi a que apresentou melhor desempenho quanto à capacidade fermentativa e amilolítica, quando comparada à linhagem L36, sendo portanto, selecionada para estudos posteriores em fermentador. Foram realizados seis ensaios descontínuos em fermentadores com 10 litros de volume útil em condições padrão (150 g de A.R.T./L, 30°C, pH 4,5, sem aeração). Visando estudar diferentes estratégias de processo para a obtenção de uma maior atividade enzimática, foram também realizados dois ensaios descontínuos e quatro ensaios descontínuos alimentados, nas mesmas condições citadas acima, porém, com aeração até dez horas de cultivo, de forma a realizar uma etapa inicial de crescimento em condições de aerobiose. A condução dos ensaios descontínuos alimentados possibilitou um incremento no crescimento celular de ambas as cepas (L36 e L36-w4) e conseqüentemente, uma maior produção de glicoamilase. Esses resultados, no entanto, foram mais significativos para a linhagem L36-w4. Dentre os ensaios descontínuos alimentados realizados com esta linhagem, constatou-se que um melhor desempenho foi obtido naquele desenvolvido com uma etapa inicial em aerobiose e concentração de oxigênio mantida acima de 40% em relação à concentração de saturação. Nesse ensaio foi possível atingir uma atividade enzimática de glicoamilase em torno de 95 U/L, cerca de 64% mais alta do que a obtida no ensaio descontínuo padrão. Esse valor de atividade alcançado, possibilitou a obtenção de uma produtividade em etanol, cerca de 12% mais elevada do que no ensaio descontínuo padrão, indicando que a realização da fermentação com uma maior concentração celular e maior atividade enzimática é favorável para se alcançar altas produtividades em etanol, com a linhagem recombinante S. cerevisiae L36-w4.In this work the kinetic behavior of two amylolytic recombinant yeasts of Saccharomyces cerevisiae, with capacity to express the genes of the Aspergillus awamori glucoamylase and Bacillus subtilis ´ALFA´-amylase, was studied in a comparative way. Preliminary experiments in glass cylinders were carried out, using five different strains, including S. cerevisiae L36 strain, which was studied in previous works. The purpose of these experiments was to choose the strain that presented higher amylolytic and fermentative capacities, regarding recombinant strain L36. Among the strains submitted to experiments in cylinders, S. cerevisiae L36-w4 demonstrated the best performance, regarding both fermentative and amylolytic capacities, compared to L36 strain, and therefore, L36-w4 was chosen to posterior studies in fermenters. Six batch experiments in fermenters with 10 liters of working volume were performed, under standard conditions (150 g of A.R.T./L, 30 ºC, pH 4.5, without aeration). With the aim of studying different strategies to obtain a high enzymatic activity, two batch and four fed batch experiments, at the same conditions previously mentioned, were done, however with aeration until 10 hours of cultivation, in order to carry out an initial growth phase, under aerobic conditions. The performance of fed-batch experiments allowed an increase in cell growth for both strains (L36 and L36-w4) and, consequently, higher glucoamylase production. These results, however, were more significant in L36-w4 strain. Among the fed-batch experiments with this strain, it was found out that a better performance was achieved with an initial phase under aerobic conditions and dissolved oxygen concentration above 40% of saturation. In this experiment, it was observed an enzymatic activity of glucoamylase about 95 U/L, around 64% higher than the standard batch experiment, resulting in an ethanol productivity around 12% higher than the standard batch experiment. These results show that the fermentation with both initial higher cell concentration and enzymatic activity is favorable to obtain high ethanol productivities with S. cerevisiae L36-w4 strain.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPFacciotti, Maria Candida ReginatoCosta, Patrícia Helena Rodrigues da2003-07-08info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-19082025-141728/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-08-19T17:21:02Zoai:teses.usp.br:tde-19082025-141728Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-08-19T17:21:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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