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Microbial ecology in alcoholic fermentations: sample collection, DNA extraction, bioinformatics and statistical analyses

Grant number: 23/10728-3
Support Opportunities:Scholarships in Brazil - Technical Training Program - Technical Training
Start date: September 01, 2023
End date: July 31, 2025
Field of knowledge:Engineering - Chemical Engineering - Chemical Process Industries
Principal Investigator:Andreas Karoly Gombert
Grantee:Carolina Teixeira Martins
Host Institution: Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brazil
Associated research grant:22/15256-0 - Towards understanding the microbial ecology of alcoholic fermentations in sugarcane biorefineries, AP.BIOEN.R

Abstract

A produção de etanol combustível a partir da cana-de-açúcar é um negócio bem estabelecido no Brasil, contribuindo para a economia nacional e para a sustentabilidade global. O rendimento de etanol em açúcares é o principal indicador de processo nas cerca de 400 biorrefinarias de cana-de-açúcar ativas e tem se mantido estável por algumas décadas. Tecnologias inovadoras são necessárias para elevar esse indicador a níveis mais altos e, para isso, é necessário um conhecimento mais profundo de alguns aspectos cruciais do processo, por exemplo, como a dinâmica microbiana varia entre as diferentes unidades industriais e como ela se relaciona com o processo e as condições climáticas. Na presente proposta de projeto, pretendemos obter uma descrição detalhada de como o microbioma varia em três unidades industriais diferentes, ao longo de duas temporadas de produção inteiras, e como essas dinâmicas se correlacionam com a matéria-prima, o processo e as flutuações climáticas. Para isso, usaremos uma combinação de metabarcoding, metagenômica, bioinformática e supervisão de processos, para que possamos tentar entender como o microbioma é moldado e como ele se correlaciona com o rendimento final de etanol em açúcares. As amostras serão coletadas diretamente das biorrefinarias, seu DNA total será extraído e diferentes estratégias de sequenciamento serão aplicadas. A análise de dados inclui um pipeline atualizado de bioinformática e ferramentas estatísticas. Esperamos que os resultados forneçam novas informações sobre o microbioma desse importante processo industrial e que também ajudem as indústrias a projetar novas formas de iniciar e conduzir seus processos no futuro, para que mais etanol possa ser gerado por hectare de cana plantada, contribuindo para a economia brasileira e para enfrentar as mudanças climáticas globais.

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Scientific publications
(References retrieved automatically from Web of Science and SciELO through information on FAPESP grants and their corresponding numbers as mentioned in the publications by the authors)
MARTINS, CAROLINA TEIXEIRA; JACOBUS, ANA PAULA; CONCEICAO JR, RENILSON; BARBIN, DOUGLAS FERNANDES; BOLINI, HELENA; GOMBERT, ANDREAS KAROLY. Simultaneous enumeration of yeast and bacterial cells in the context of industrial bioprocesses. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, v. 51, p. 14-pg., . (23/10728-3, 22/15256-0)