Construction and phenotypic analysis of Kluyveromyces marxianus CCT 7735 recombinant flocculent strains for bioethanol production

Abstract

Flocculent yeasts are used in industrial processes because is a simple and cost-effective strategy for cell recovery from fermentation mash. However, yeast only shows natural flocculent phenotype in extreme conditions, which makes it a complex phenotype. Here, we describe the construction of novel Kluyveromyces marxianus CCT 7735 strains expressing constitutive flocculent phenotype by linear DNA integration of FLO1, FLO5, FLO9 and FLO10 genes from Saccharomyces cerevisiae BY4700. All recombinant strains showed flocculation ability at 40°C and 45°C, K. marxianus CCT 7735 FLO1 and FLO9 strains showed similar ethanol production profile when compared to K. marxianus CCT 7735 wild type. These novel strains have special flocculent characteristics that provide an advantage over wild type for use in continuous ethanol fermentation systems at high temperatures.

Leveduras floculantes são usadas em processos industriais pois representam uma estratégia simples e econômica para recuperar as células a partir do mosto fermentado. No entanto, as leveduras só conseguem expressar o fenótipo floculante em condições extremas, nas quais, a integridade da população esteja sendo afetada. Neste trabalho, foi descrita a construção de novas linhagens de Kluyveromyces marxianus CCT 7735 capazes de expressar constitutivamente um fenótipo floculante a partir da integração de DNA linear correspondente aos genes FLO1, FLO5, FLO9 e FLO10 de Saccharomyces cerevisiae BY4700. Todas as linhagens recombinantes mostraram fenótipo floculante a temperaturas de 40°C e 45°C. As linhagens recombinantes de K. marxianus CCT 7735 FLO1 e FLO9 mostraram um perfil similar de produção de etanol quando comparadas com K. marxianus CCT 7735 tipo selvagem. Estas linhagens recombinantes possuem um fenótipo floculante estável que proporciona uma vantagem sobre o tipo selvagem em relação ao uso em sistemas de fermentação em temperaturas elevadas.