Engenharia evolutiva de Spathaspora passalidarum NRRL Y-27907 para produção de bioetanol de segunda geração a partir de hidrolisado hemicelulósico de cana-de-açúcar

Abstract

A busca por fontes de energias renováveis vem crescendo nos últimos anos, e uma das maneiras encontradas de suprir essa necessidade é a utilização de bioetanol de segunda geração, o qual utiliza matrizes fermentescíveis de subprodutos do processamento do etanol de primeira geração. A levedura Spathaspora passalidarum possui a característica de consumir xilose, açúcar presente em grande quantidade em hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar, entretanto enfrenta grandes dificuldades metabólicas para fermentação na presença de inibidores, os quais também compõem este hidrolisado. Uma alternativa para contornar esta questão é o melhoramento deste micro-organismo utilizando técnicas como a engenharia evolutiva. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi submeter a levedura a engenharia evolutiva visando melhorar sua resistência aos inibidores e consequentemente melhorar seu desempenho na fermentação do hidrolisado hemicelulósico para aumentar a produção de bioetanol. A engenharia evolutiva foi realizada com base na pressão de seleção, aumentando a concentração dos inibidores com mínimas alterações na concentração dos substratos, utilizando duas diferentes estratégias, com exposição a meios com inibidores em 5 ciclos, que ocorriam a cada 12 h (EE1) e 24 h (EE2). Foi possível observar um consumo de ART (%) de 45,84 ± 0,68 para EE1, 41,65 ± 2,21 para EE2 e 51,13 ± 1,61 para a cepa parental/controle, fator de conversão de substratos em bioetanol de 0,17 ± 0,02 (g/(g.h)) por EE1 e 0,26 ± 0,01 (g/(g.h)) por EE2, bem como 0,20 ± 0,02 para a cepa controle. Produtividade de etanol de 0,13 ± 0,00 (g/(L.h)) para o controle, 0,09 ± 0,01 (g/(L.h)) para EE1 e 0,12 ± 0,00 (g/(L.h)) na cepa EE2 e rendimentos (%) 39,80 ± 4,29 para a cepa controle, 33,04 ± 3,13 por EE1 e 50,11 ± 2,13 por EE2. A produção de bioetanol (g/L) foi de 6,09 ± 0,10 para a cepa controle, 4,34 ± 0,42 por EE1 e 5,54 ± 0,18 por EE2, sendo possível notar uma maior produção entre as cepas adaptadas pela que foi exposta a ciclos com maiores durações.