Aplicação efetiva de células imobilizadas de cepa industrial de Saccharomyces cerevisiae de segunda geração em Bioprocessamento Consolidado

• Processo: 23/15828-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2024
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Thais Suzane Milessi Esteves
• Beneficiário: Thais Suzane Milessi Esteves
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Biorrefinarias Células imobilizadas Enzimas hidrolíticas Engenharia bioquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioprocessamento Consolidado | biorrefinaria | células imobilizadas | enzimas hidrolíticas | Levedura recombinante | Engenharia Bioquímica

Resumo

Estratégias integradas de bioprocessamento da biomassa podem facilitar a produção de etanol a partir de frações celulósica e hemicelulósica. O bioprocessamento consolidado (BPC) é uma abordagem que combina produção de enzimas, hidrólise de biomassa e fermentação de açúcares em uma única etapa. Porém, tecnologias que propõem a utilização de microrganismos em conjunto com biomassas sólidas apresentam a dificuldade de recuperação e reutilização do biocatalisador, que pode ser superada pela imobilização celular. Nesse sentido, este trabalho aplicou células imobilizadas da levedura AC14, uma levedura recombinante que secreta 7 enzimas hidrolíticas, no BPC como prova de conceito bem-sucedida do o acesso das enzimas aos polímeros no substrato. A carga celular mais apropriada para estudos de BPC nas condições estudadas com células imobilizadas foi selecionada entre três densidades ópticas (DO) 10, 55 e 100. Esses experimentos foram realizados com células livres para garantir que os resultados não fossem influenciados por efeitos de limitações de transferência de massa. A DO 10 alcançou 100% do consumo de açúcar e maior produção específica de enzimas, sendo selecionada para estudos posteriores. Efeitos difusionais foram observados com células imobilizadas em condições estáticas. No entanto, as limitações de transferência de massa foram atenuadas sob agitação, com um aumento de 18,5% na taxa de consumo de substrato (de 2,7 para 3,5 g/L/h), atingindo as mesmas taxas de consumo de substrato que as células livres. Além disso, as células imobilizadas alcançaram 100% de hidrólise e consumo de todos os substratos oferecidos em apenas 12 horas. No geral, este é o primeiro relato de uma aplicação bem-sucedida de células de levedura imobilizadas em BPC para produção de bioetanol, que é uma tecnologia promissora que pode ser estendida a outros bioprodutos de biorrefinarias. (AU)