Desempenho de Pichia kudriavzevii na presença de inibidores fermentativos para a produção de etanol 2g

Abstract

O Etanol de Segunda Geração (E2G) é uma alternativa promissora para elevar a produção do setor sucroenergético. Contudo, durante o pré-tratamento da biomassa lignocelulósica formam-se substâncias que inibem a fermentação. A destoxificação do hidrolisado hemicelulósico é recomendada; porém é um processo custoso. Neste caso, propõe-se o uso de microrganismos tolerantes aos compostos inibitórios. Portanto, esta pesquisa teve como objetivo avaliar como inibidores da fermentação, isolados e em associação, afetam a cinética de crescimento, o consumo de açúcares e a produção de etanol por Pichia kudriavzevii LJ03-2 em mosto sintético. O processo fermentativo foi dividido em Ensaio 1, avaliando-se 0,0; 0,1; 0,5; 1,0; 1,5 e 2,0 g.L-1 de furfural, hidroximetilfurfural, ácido fênico, ácido levulínico e ácido fórmico separadamente e Ensaio 2, no qual foram testadas combinações dos inibidores nas doses de 0,5 g.L-1 e 1,0 g.L-1. Realizou-se análise de cinética de crescimento e Cromatografia Líquida de Alta Eficiência e Cromatografia Gasosa para quantificação de glicose, xilose, etanol e glicerol. De modo geral, a produção de etanol foi mais afetada do que a produção de biomassa, em que as taxas de consumo de glicose e de xilose foram semelhantes na ausência e na presença dos inibidores. A produção de biomassa foi mais próxima ao controle negativo até 1,5 g.L-1 de furfural, HMF e ácido fórmico e 2,0 g.L-1 de ácido levulínico e ácido fênico. Além disso, associação entre os inibidores não inibiu o crescimento celular. Este comportamento sugere que Pichia kudriavzevii LJ03-2 em mosto sintético apresenta tolerância à inibidores da fermentação isolados e em associação.

Second Generation Ethanol (E2G) is a promising alternative to increase the production of the sugar-energy sector. However, during the pre-treatment of lignocellulosic biomass, substances that inhibit fermentation may be formed. The detoxification of the hemicellulosic hydrolysate is recommended; however, it is an expensive process. In this case, it is proposed the use of microorganisms that are tolerant to inhibitory compounds. Therefore, this research evaluated how fermentation inhibitors, isolated and in association, affect the growth kinetics, sugar consumption and ethanol production by Pichia kudriavzevii LJ03-2 in synthetic medium. The fermentation process was divided into Test 1, evaluating 0.0, 0.1, 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 g.L-1 of furfural, hydroxymethylfurfural, phenic acid, levulinic acid and formic acid separately and Test 2, in which combinations of the inhibitors at 0.5 g.L-1 and 1.0 g.L-1 were evaluated. Growth kinetics analysis and High-Performance Liquid Chromatography and Gas Chromatography were performed to quantify glucose, xylose, ethanol, and glycerol. In general, ethanol production was more affected than biomass production, where glucose and xylose consumption rates were similar both in the absence and presence of inhibitors. Biomass production was closer to the negative control up to 1.5 g.L-1 of furfural, HMF and formic acid and 2.0 g.L-1 of levulinic acid and phenic acid. Furthermore, the association among the inhibitors did not inhibit cell growth. This behavior suggests that Pichia kudriavzevii LJ03-2 in synthetic medium exhibit tolerance to fermentation inhibitors isolated and in association.