Efeito do etanol, cloreto de sódio e peróxido de hidrogênio sobre o crescimento de linhagens de Spathaspora passalidarum isoladas do bioma amazônico

Abstract

O Brasil é o segundo maior produtor de etanol do mundo. O uso de combustíveis sustentáveis tem sido cada vez mais desejável visando menor impacto ambiental. Como forma de suprir a demanda energética sem utilizar hidrocarbonetos e derivados agrícolas, o Etanol de Segunda Geração (E2G) surge como uma possibilidade. No caso deste biocombustível, os microrganismos e as biomassas lignocelulósicas exercem um papel crucial. Por isso, este trabalho teve como objetivo caracterizar fisiologicamente 12 linhagens da levedura Spathaspora passalidarum isoladas do bioma brasileiro amazônico, visando futuras aplicações na indústria sucroalcooleira. Esta espécie possui potencial para a produção de E2G por ser fermentadora de xilose. Os experimentos avaliaram o perfil de crescimento das 12 linhagens em estresses provocados por etanol (5%, 6% e 7%), cloreto de sódio (0,5 M, 0,75 M e 1 M), peróxido de hidrogênio (7 mM e 10 mM) e diferentes concentrações de glicose (2%, 18%, 20%,25% e 30%). Os ensaios de estresse foram realizados em meio YPD e meio YPX utilizando o equipamento Growth Profiler 960 (EnzyScreen). Ademais, foram realizados dois experimentos de co fermentação glicose/xilose a fim de identificar fontes de carbono preferenciais e rendimento de produção de etanol (g/L). Os resultados apontaram que o perfil de crescimento das linhagens apresentou variações de acordo com o estresse e o tipo de fonte de carbono (glicose ou xilose). Em meio YPX (xilose), as linhagens apresentaram maior resiliência ao estresse por etanol. Em condições de estresse por NaCl, a levedura de referência obteve o maior crescimento em 1 M, com OD (600 nm) de aproximadamente 1,2. Na primeira cofermentação, observou-se consumo preferencial de glicose (esgotada em até 12 horas por todas as linhagens). A linhagem 6 demonstrou consumo eficiente de xilose e produziu 10,5 g/L de etanol em 24 horas. A segunda cofermentação foi realizada com a levedura NRRL Y-27907 e o a levedura isolada número 6, sendo o isolado mais bem sucedido na produção de etanol. Portanto, conclui-se que a linhagem 6 de S. passalidarum apresentou melhor desempenho em relação aos outros isolados nos ensaios realizados. Palavras-chave: Leveduras; Spathaspora passalidarum; Resposta ao estresse; Produção de etanol; Biocombustíveis; Etanol 2G.Brazil is the second largest ethanol producer in the world. The use of sustainable fuels has become increasingly desirable in order to reduce environmental impact. As a way to meet energy demand without using hydrocarbons and agricultural derivatives, Second Generation Ethanol (E2G) has emerged as a possibility. In the case of this biofuel, microorganisms and lignocellulosic biomass play a crucial role. Therefore, this study aimed to physiologically characterize 12 strains of the yeast Spathaspora passalidarum isolated from the Brazilian Amazon biome, aiming at future applications in the sugar and alcohol industry. This species has potential for the production of E2G because it is a xylose fermenter. The experiments evaluated the growth profile of the 12 strains under stress caused by ethanol (5%, 6% and 7%), sodium chloride (0.5 M, 0.75 M and 1 M), hydrogen peroxide (7 mM and 10 mM) and different glucose concentrations (2%, 18%, 20%, 25% and 30%). The stress assays were performed in YPD and YPX medium using the Growth Profiler 960 equipment (EnzyScreen). In addition, two glucose/xylose co-fermentation experiments were performed in order to identify preferred carbon sources and ethanol production yield (g/L). The results indicated that the growth profile of the strains varied according to the stress and the type of carbon source (glucose or xylose). In YPX medium (xylose), the strains showed greater resilience to ethanol stress. Under NaCl stress conditions, the reference yeast showed the highest growth at 1 M, with an OD (600 nm) of approximately 1.2. In the first cofermentation, preferential consumption of glucose was observed (depleted within 12 hours by all strains). Strain 6 demonstrated efficient consumption of xylose and produced 10.5 g/L of ethanol in 24 hours. The second cofermentation was performed with yeast NRRL Y-27907 and yeast isolate number 6, being the most successful isolate in ethanol production. Therefore, it is concluded that strain 6 of S. passalidarum showed better performance compared to the other isolates in the tests performed. Keywords: Yeasts; Spathaspora passalidarum; Stress response; Ethanol production; Biofuels; Ethanol 2G.