Influência da contaminação bacteriana na fermentação alcoólica de um mosto misto composto por hidrolisado de milho e xarope de cana-de-açúcar para a produção de etanol combustível.

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Buzelli, Mariana Mourani
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Bactérias láticas; Biofuel; Corn ethanol; Etanol; Fermentação; Fermentation processes; Lactobacillus; Mixed must; Sugarcane ethanol
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-25112022-090452/

O Brasil é o segundo maior produtor de etanol no mundo, e suas condições climáticas favorecem tanto o cultivo da cana-de-açúcar, principal fonte utilizada como matéria-prima do combustível no país; quanto do milho, possibilitando que ambas sejam empregadas para a produção de etanol combustível. No âmbito industrial, grandes volumes de substratos são processados diariamente nas usinas produtoras de etanol em condições não-assépticas, e por isso, a presença de bactérias são bastante comuns, em especial as chamadas ácido láticas (LAB), uma vez que resistem a um pH mais baixo e a elevados títulos de etanol. Neste contexto, o presente trabalho consistiu na avaliação da influência da contaminação bacteriana em um processo fermentativo para produção de etanol combustível com emprego de um mosto misto, composto por hidrolisado de milho e xarope de cana-de- açúcar. Para tanto, foram realizados ensaios cinéticos preliminares de cultivo simultâneo apenas de bactérias ácido láticas, de metabolismo homo-e heterofermentativos: Lactiplantibacillus plantarum (L. plantarum) e Limosilactobacillus fermentum (L. fermentum) respectivamente, nos meios MRS, hidrolisado de milho e xarope de cana-de-açúcar, separadamente. Os metabólitos produzidos ao longo dos ensaios mostraram que nos meios industriais, as bactérias não apresentaram bom desenvolvimento, diferentemente do que se deu no meio de cultivo padrão MRS. Além disso, foi possível verificar que a cepa heterofermentativa consumiu maior quantidade da fonte de carbono (glicose) para a produção de seus metabólitos nos meios de cultivo MRS e xarope de cana-de-açúcar. No entanto, o cultivo em hidrolisado de milho apontou que o consumo da glicose foi similar para ambas as cepas. Posteriormente, para avaliar a influência das LAB na fermentação do mosto misto, realizou-se ensaios em frascos agitados em cocultivo da levedura industrial Ethanol Red com bactérias dos dois tipos metabólicos (homo- e heterofermentativos). Dessa forma, analisou-se o impacto delas inoculadas separadamente (apenas um tipo metabólico) e conjuntamente (ambos os tipos metabólicos, em igual proporção) com concentração inicial de 7 108 UFC/mL e mediante cada condição avaliada foi realizado paralelamente um cultivo controle (inoculado apenas com a levedura). Os tratamentos e suas respectivas reduções percentuais em etanol entre os cultivos controle e os cocultivos foram: Levedura + Hetero (L. fermentum) 10,6%, Levedura + Homo (L. plantarum) 9,9%, Levedura + Hetero + Homo 6,0%. Ademais, foi realizado outro tratamento no qual foram cocultivados os dois tipos metabólicos (Levedura + Hetero + Homo), contudo em uma concentração inicial menor de 5 107 UFC/mL. Neste último tratamento, a redução percentual foi de 3,9%. Observou-se que ao serem cultivadas simultaneamente com a concentração inicial de 7 108 UFC/mL, o prejuízo conferido pelas cepas bacterianas à fermentação foi menor do que quando comparado ao cultivo individual das linhagens, com o mesmo índice de contaminação, e neste último caso as linhagens foram igualmente deletérias ao processo. Nos tratamentos em que os dois tipos bacterianos metabólicos coexistiam, tanto a contaminação com índice de 107 UFC/mL, quanto o tratamento contendo 108 UFC/mL foram prejudiciais para as concentrações finais de etanol. Constatou-se também maior produção dos ácidos orgânicos e redução na viabilidade da levedura, bem como do pH nos meios em que as LAB estiveram presentes, quando comparado ao cultivo controle, principalmente quando contaminado apenas pelo L. fermentum (hetero). Por meio do consumo dos açúcares, observou-se que nos cultivos controle não houve a assimilação da maltose pela levedura, diferentemente do que ocorreu nos cocultivos com a L. fermentum (hetero), nos quais notou-se o consumo parcial do açúcar. Diante disso, a avaliação do impacto da contaminação pelas LAB se faz muito importante, uma vez que competem com as leveduras por nutrientes e provocam desvios metabólicos que trazem consequências significativas para os rendimentos do processo.