Modelagem preditiva do crescimento/morte de Saccharomyces cerevisiae em co-cultura com Lactobacillus fermentum em mosto de caldo de cana-de-açucar

Autor(es)

Verônica Ortiz Alvarenga

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia de Alimentos
• Data de defesa: 2008-08-07

Membros da banca

Pilar Rodriguez de Massaguer; Fumio Yokoya; Glaucia Maria Falcão Aragão

• Orientador: Pilar Rodriguez de Massaguer; Amauri Rosenthal

Resumo

No Brasil e em outros países, a fermentação alcoólica é realizada sem esterilização do caldo de cana-de-açúcar que constitui um ótimo substrato para o crescimento microbiano tornando-se, assim, inevitável à presença de contaminantes. Estes apresentam-se como os principais responsáveis pela redução no rendimento e produtividade da fermentação. Esta pesquisa teve por objetivo predizer os parâmetros de crescimento (taxa de crescimento (m), tempo de adaptação (l) e população máxima (Rg)) da Saccharomyces cerevisiae e Lactobacillus fermentum, quando cultivados individualmente ou em co-cultura através da aplicação dos modelos primários de crescimento de Baranyi & Roberts (1994) e Gompertz modificado (Zwietering et al, 1991). Em função de variações de temperatura (28 ¿ 32ºC) e concentração de inóculo de L. fermentum (101 ¿108 UFC/mL), mantendo-se fixo o nível de inóculo de S. cerevisiae em 106 UFC/mL. Para a modelagem primária foi ajustado, também, o modelo quase-químico. Para a construção deste modelo, foi utilizado o software Matlab versão 7.5. A inoculação das culturas foi realizada em mosto de cana-de-açúcar clarificado industrialmente, e ajustado a 21.5ºBrix. O material foi tratado termicamente a 121ºC por 40 minutos e mantido congelado a ¿20ºC até a realização dos ensaios. Foram adicionados 200 mL de mosto, em elernmeyeres de 500mL esterilizados. Para o ajuste do inóculo da levedura foi realizada a contagem da suspensão em Câmara de Neubauer e para o lactobacilo o ajuste foi realizado com o auxílio do Densimat¿ (BioMérieux, S.A., France). Os ensaios de fermentação foram conduzidos em incubadora com agitação contínua de 120 rpm (New Brunswick Scientific, Model G-27, U.S.A.) e temperatura controlada. Para cada ensaio realizado com a cultura mista, foram conduzidos outros dois ensaios da mesma forma e com o mesmo substrato para as culturas puras de S.cerevisiae e L. fermentum. Os dados obtidos foram ajustados com o software DmFit para os modelos de Baranyi e Roberts (1994) e Gompertz modificado (Zwietering et al 1991). Não houve diferença significativa (p<0,10) para l, m e Rg da levedura e para l e m. No entanto, para Rg do lactobacilo houve diferença significativa entre a cultura pura e mista. Quando a levedura atinge a fase estacionária o lactobacilo teve sua taxa de crescimento incrementada de sua população máxima aumentou relevantemente no final da fase estacionária da levedura. O modelo de Baranyi e Roberts descreveu melhor a fase de adaptação dos microrganismos. Já o modelo quase-químico apesar de descrever crescimento/declínio não modela adequadamente o plateau da fase estacionária, quando ele acontece. O modelo secundário da população máxima do lactobacilo em função da temperatura de fermentação e nível de inóculo demonstrou que o nível de inóculo e sua interação com a temperatura foram significativos ao nível de 10% de significância. O índice de viabilidade da levedura pura foi afetada por mudanças na temperatura. Porém, para a cultura mista, com o tempo de fermentação fixo (21 horas) o nível de contaminaçao pelo lactobacilo foi altamente significante. O melhor indice de viabilidade foi observado para L=103UFC/mL e temperatura de fermentação a 25oC. Nas condições estudadas foi observado um máximo na produção de etanol quando a temperatura de fermentação foi 28oC e o nível de inóculo de lactobacilo de 105UFC/mL. O efeito quadrático da temperatura de fermentação foi mais significativo (p<0,10) que o nível de contaminação do lactobacilo na produção máxima de etanol. Os modelos determinados neste estudo poderão servir para posterior otimização de processos fermentativos na indústria sucroalcooleira (AU)

• Processo FAPESP: 06/54569-0 - Modelagem preditiva do crescimento/morte de saccharomyces cerevisiae em co-cultura com lactobaculus fermentum, frente a temperatura e nivel de inoculo em mosto de caldo de cana-de-acucar.
• Beneficiário: Verônica Ortiz Alvarenga
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado