Seleção de microrganismos para a conversão de xilose em xilitol

Abstract

Foram avaliadas duzentos e cinquenta e duas leveduras isoladas do ambiente da indústria de laticínios, dezoito leveduras isoladas de frutos de café e onze fungos filamentosos da micoteca do Departamento de Microbiologia da Universidade Federal de Viçosa, para obtenção de xilitol a partir de D-xilose. Esses microrganismos foram cultivados em meio mineral D-xilose e 0,5% leveduras, que acrescido de 1% de de extrato de levedura, a 30°C e 100 rpm. Dezenove apresentaram produtividade volumétrica (Q P ) entre 0,06 e 0,12 g L -1 h -1 e rendimento (Y P/S ) de 0,14 a 0,57 g g -1 , foram selecionadas. Os fungos filamentosos apresentaram baixa produção de xilitol variando de 0,14 a 0,52 g L -1 , e leveduras produtividade volumétrica (Q P ) de 0,002 a 0,006 g L -1 h -1 . As selecionadas foram avaliadas numa segunda triagem, com padronização do inóculo inicial. Para seis isolados, a produção de xilitol variou de 4,60 a 6,23 g L -1 , a partir de 10,73 g L -1 de D-xilose com produtividade específica (q P ) entre 0,17 e 0,26 mmol g -1 h -1 , Q P =0,10 a 0,13 g L -1 h -1 e Y P/S =0,43 a 0,58 g g -1 . Destacou-se a levedura 1.70, produzindo 6,23 g L -1 de xilitol (Q P =0,13 g L -1 h -1 , q P =0,26 mmol g -1 h -1 e Y P/S =0,58 g g -1 ), a qual foi selecionada para determinação das melhores condições de cultivo. A melhor -1 concentração de D-xilose foi 51,35 g L , com produção de 32,70 g L -1 de xilitol (Q P =0,49 g L -1 h -1 , q P =0,49 mmol g -1 h -1 e Y P/S =0,64 g g -1 ). Utilizando 1,45 g L -1 de massa celular, como parâmetros inóculo inicial, foram obtidos os melhores fermentativos (36,2 g L -1 de xilitol a partir de 56,80 g L -1 de D-xilose, Q P =0,60 g L -1 h -1 , q P =0,58 mmol g -1 h -1 e Y P/S =0,65 g g -1 ). A melhor taxa de aeração foi obtida com 200 rpm, produzindo 27,20 g L -1 de xilitol a partir de 46,70 g L -1 de D-xilose (Q P =0,90 g L -1 h -1 , q P =0,74 mmol g -1 h -1 e Y P/S =0,57 g g -1 ). Para 0,5% de extrato de levedura 33,00 g L -1 de xilitol a partir de 50,00 g L -1 de q P =0,67 mmol g -1 h -1 levedura DIFCO  e Y P/S =0,65 g g -1 ), e para MERCK  , obteve-se D-xilose (Q P =0,64 g L -1 h -1 , 0,5% de extrato de obteve-se 33,65 g L -1 de xilitol a partir de 47,00 g L -1 de D-xilose (Q P =0,67 g L -1 h -1 , q P =0,60 mmol g -1 h -1 e Y P/S =0,72 g g -1 ). A levedura 1.70 foi caracterizada por provas fisiológicas, bioquímicas e morfológicas, visando a identificação de gênero e espécie. Entretanto, os resultados não foram conclusivos, apesar da semelhança morfológica com o gênero Pichia.

Selection of microorganisms for conversion of xylose to xylitol. Adiviser: J orge Luiz Cavalcante Coelho. Committee Members: Flávia Maria Lopes Passos e Virgínia Maria Chaves-Alves. Two hundred fifty-two yeast isolated from a dairy industry environment, eighteen yeast isolated from coffee fruits and eleven filamentous fungi from the Universidade Federal de Viçosa, Microbiology Department fungal collection were screened for xylitol production by growing them in mineral medium supplemented with 1% D-xylose and 0.5% yeast extract, at 30°C and 100 rpm. Nineteen yeast that presented volumetric productivities (Q P ) between 0.06 and 0.12 g L -1 h -1 and yields (Y P/S ) from 0.14 to 0.57 g g -1 were selected. Xylitol production by the filamentous fungi was low, varying from 0.14 to 0.52 g L -1 presenting volumetric productivities (Q P ) from 0.002 to 0.006 g L -1 h -1 . In a second screening of the nineteen yeast selected, for six isolated, xylitol production varied -1 10.73 g L 4.60 to 6.23 g L -1 when starting with D-xylose. Specific productivities (q P ) varied between 0.17 and -1 0.26 mmol g 0.58 g g -1 . from h -1 , Q P from 0.10 to 0.13 g L -1 h -1 and Y P/S from 0.43 to Yeast 1.70 stood out, producing 6.23 g L -1 xylitol (Q P =0.13 g L -1 h -1 , q P =0.26 mmol g -1 h -1 and Y P/S =0.58 g g -1 ). Yeast 1.70 proved promising for xylitol production and its optimal growth conditions were therefore determined. The best D-xylose concentration was 51.35 g L -1 , resulting in production of 32.70 g L -1 xylitol (Q P =0.49 g L -1 h -1 , q P =0.49 mmol g -1 h -1 and Y P/S =0.64 g g -1 ). The best fermentation parameters were obtained using 1.45 g L -1 of cellular mass as initial inoculum (36.2 g L -1 xylitol from 56.80 g L -1 D-xylose, Q P =0.60 g L -1 h -1 , q P =0.58 mmol g -1 h -1 and Y P/S =0.65 g g -1 ). aeration rate 46.70 g L -1 was The best obtained at 200 rpm, producing 27.20 g L -1 xylitol from D-xylose (Q P =0.90 g L -1 h -1 , q P =0.74 mmol g -1 h -1 and Y P/S =0.57 g g -1 ). The addition of 0.5% MERCK  yeast extract produced 33.00 g L -1 xylitol from 49.40 g L -1 D-xilose (Q P =0.64 g L -1 h -1 , q P =0.67 mmol g - h -1 and Y P/S =0.65 g g -1 ) while the addition of 0.5% DIFCO  yeast extract produced 33.65 g L -1 xylitol from 47.00 g L -1 D-xylose (Q P =0.67 g L -1 h -1 , q P =0.60 mmol g -1 h -1 and Y P/S =0.72 g g -1 ). Yeast 1.70 was characterized through physiological, biochemical and morphological tests, in an attempt to identify it. However, in spite of a morphological similarity to the genus Pichia, results were inconclusive.