Avaliação dos efeitos causados por contaminações bacterianas em fermentações etanólicas de primeira geração utilizando metodologias multi-ômicas (2019)
- Authors:
- Autor USP: LOPES, LUCAS SOUZA - BIOENERGIA
- Unidade: BIOENERGIA
- Sigla do Departamento: LGN
- Subjects: GENÔMICA; LACTOBACILLUS; METABOLÔMICA; FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA; ETANOL; BACTÉRIAS
- Keywords: Acetobacter
- Language: Português
- Abstract: O etanol possui grande importância estratégica para o setor energético brasileiro devido a sua natureza renovável e grande capacidade de geração de emprego e renda. Atualmente um dos principais desafios enfrentados pelas indústrias brasileiras de produção de etanol é a presença de bactérias contaminando as fermentações. Essas atuam modificando o sistema, competindo por nutrientes essenciais, produzindo compostos tóxicos para a levedura e induzindo processos indesejáveis para a indústria como a floculação. Para equilibrar as populações e controlar os efeitos negativos é necessário uma melhor compreensão dos mecanismos genéticos e fisiológicos envolvidos nas interações de bactérias e leveduras em fermentações em fermentações etanólicas de primeira geração (1G). Neste sentido o presente trabalho realizou o sequenciamento, montagem e anotação completa dos genomas de três linhagens bacterianas isoladas diretamente de usinas brasileiras de produção de etanol: Lactobacillus sp. I-2, Lactobacillus sp. L-10 e Acetobacter sp. A-3. Além disso, foram feitas simulações da condição de co-existência entre bactérias lácticas e Acéticas com as leveduras de S. cerevisiae em fermentações semi-industriais em batelada alimentada (\"Melle-Boinot\") com tratamento ácido e reciclo de células. Três condições experimentais foram avaliadas: (i) fermentações contendo apenas leveduras de S. cerevisiae CAT-1, (ii) fermentações contendo leveduras de S. cerevisiae CAT-1 e bactérias de Lactobacillus sp.I-2, e (iii) fermentações contendo leveduras de S. cerevisiae CAT-1 e bactérias de Acetobacter sp. A-3. Por fim, os metabolomas das bactérias e leveduras da condição de coexistência nos ensaios fermentativos foram obtidos por metodologias de cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (GC-MS). Foram identificados 3056, 2112 e 3557 genes nos genomas de Lactobacillus sp. L-10, Lactobacillus sp. I-2 e Acetobacter sp. A-3, respectivamente. As leveduras de S. cerevisiae, independente da condição experimental avaliada, consumiram totalmente os açúcares redutores totais (ART) presentes no melaço de cana-de-açúcar ao longo das fermentações em batelada alimentada. A glicina, aminoácido polar contendo apenas um hidrogênio na cadeia lateral, apresentou maior abundância durante as fermentações contaminadas com bactérias lácticas e acéticas em detrimento da condição controle sem contaminação bacteriana. Especula-se que o acúmulo intracelular deste aminoácido seja resultado do desvio de intermediários das vias Glicólise e Ciclo do Ácido Cítrico para a produção de compostos nitrogenados. Provavelmente, ambos os microrganismos, bactérias e leveduras, acumularam glicina no ambiente intracelular como alternativa a deficiência de nitrogênio no melaço de cana-de-açúcar. O sequenciamento dos genomas das bactérias e os ensaios fermentativos em biorreatores foram realizados no Laboratório Nacional de Biorrenováveis (LNBR) do Centro Nacional de Pesquisas em Energias e Materiais(CNPEM). As análises de metabolômica foram realizadas no Laboratório Max Feffer de Genética de Plantas da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" (ESALQ). Espera-se que os resultados apresentados neste trabalho agreguem mais informações a cerca das interações entre bactérias e leveduras e contribua, num futuro próximo, no apontamento de novas estratégias de controle bacteriano que sejam mais eficientes e sustentáveis que as usadas atualmente em fermentações industriais brasileiras
- Imprenta:
- Publisher place: Piracicaba
- Date published: 2019
- Data da defesa: 17.06.2019
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ABNT
LOPES, Lucas Souza. Avaliação dos efeitos causados por contaminações bacterianas em fermentações etanólicas de primeira geração utilizando metodologias multi-ômicas. 2019. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2019. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/105/105131/tde-26082019-161826/. Acesso em: 19 abr. 2024. -
APA
Lopes, L. S. (2019). Avaliação dos efeitos causados por contaminações bacterianas em fermentações etanólicas de primeira geração utilizando metodologias multi-ômicas (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Piracicaba. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/105/105131/tde-26082019-161826/ -
NLM
Lopes LS. Avaliação dos efeitos causados por contaminações bacterianas em fermentações etanólicas de primeira geração utilizando metodologias multi-ômicas [Internet]. 2019 ;[citado 2024 abr. 19 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/105/105131/tde-26082019-161826/ -
Vancouver
Lopes LS. Avaliação dos efeitos causados por contaminações bacterianas em fermentações etanólicas de primeira geração utilizando metodologias multi-ômicas [Internet]. 2019 ;[citado 2024 abr. 19 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/105/105131/tde-26082019-161826/
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