EMPREGO DE CEPAS DE ZYMOMONAS MOBILIS EM PROCESSOS FERMENTATIVOS
Palabras clave:
microrganismos, fermentação, açúcares, subprodutosResumen
Devido às constantes variações do petróleo e da contínua preocupação com as emissões de gases que agravam o efeito estufa, o mundo tem buscado novas alternativas energéticas vindas de fontes renováveis. Uma dessas alternativas é o etanol, que é produzido, com auxilio de microrganismos, a partir da conversão de açúcares. O seu uso é muito interessante para a substituição dos combustíveis de origem fóssil e produtos petroquímicos. No Brasil o processo para obtenção do álcool etílico é realizado através da fermentação empregando-se leveduras, sendo a Saccharomyces cerevisiae o microrganismo de escolha das indústrias sucroalcooleiras. Contudo, a bactéria Zymomonas mobilis tem despertado grande interesse, por seu metabolismo peculiar e por suas características no processo fermentativo para a produção de etanol. A bactéria Zymomonas mobilis é Gram-negativa, não esporulante e móvel, anaeróbia facultativa, sendo que, algumas linhagens são obrigatoriamente anaeróbias. Essa bactéria na presença de carboidratos simples é capaz de produzir cerca de 1,9 mol de etanol por mol de glicose, com velocidade três a quatro vezes maior que Saccharomyces cerevisiae. Porém, esse rendimento diminui quando é utilizada a sacarose, um dissacarídeo, como fonte de carboidrato. Alguns autores associam essa diminuição com a formação de subprodutos. Estudos devem ser realizados procurando compreender melhor as características fisiológicas desse microrganismo, de forma a regular a síntese de etanol e, assim, a bactéria
Zymomonas mobilis poderia se tornar uma alternativa muito interessante para a produção industrial de etanol.
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ABUD, A. K .S. Estudo do controle de qualidade do processo de produção de Lasparaginase
por Zymomonas mobilis. Tese (Doutorado em Ciências) – Universidade
Federal do Rio de Janeiro, COPPE. , Rio de Janeiro, RJ, 2005.
ALEGRE, R. M.; WENDT, R. Levan production by isolated mutants of Zymomonas mobilis.
Revista Ciências Exatas e Naturais, v.7, n.1, jan./jun., 2005
BARROS, M.; CELLIGOI, M.A.P.C. Synthesis of by Zymomonas mobilis under high osmotic
pressure. Brazilian Journal of Microbiology, v. 37, 2006.
BRINGHENTI, L., CABELLO, C.; URBANO, L.H. Fermentação alcoólica de substrato
amiláceo hidrolisado enriquecido com melaço de cana. Ciência e Agrotecnologia., Lavras,
v.31, n.2, mar./abr., 2007.
BUSSO, C. Caracterização funcional da proteína Coq10p de Saccharomyces cerevisiae
na atividade respiratória da coenzima Q. Tese (Doutor em Ciências) – Instituto de Ciências
Biomédicas, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, 2010.
CAMÊLO, A. C. R. Investigação do comportamento dinâmico na produção contínua de
etanol por Zymomonas mobilis. Tese (Doutor em Engenharia Química) – Universidade
Federal do Rio de Janeiro, COPPE, Rio de Janeiro, RJ, 2009.
CANILHA, L.; MILAGRES, A. M. F.; SILVA, S. S.; SILVA, J. B. A.; FELIPE, M. G. A.;
ROCHA, G. J. M.; FERRAZ, A.; CARVALHO, W. Sacarificação da biomassa
lignocelulósica através de pré-hidrolise ácida seguida por hidrólise enzimática: uma estratégia
de “desconstrução” da fibra vegetal. Revista Analytica, n.44, dez.-jan., 2009/2010.
CARVALHO, G. B. M.; BENTO, C. V.; ALMEIDA e SILVA, J. B. Elementos
biotecnológicos fundamentais no processo cervejeiro: 1ª parte – as leveduras. Revista
Analytica, n.25, out./nov., 2006.
CASOTTI, J. F.; CAMILIOS NETO, D.; BRUZON, G.; MACHADO, R. A. M.; BUZATO, J.
B.; CELLIGOI, M. A. P. C. Uso de matérias da agroindústria – garapa e extrato de levedura –
na produção de asparaginase por Zymomonas mobilis CP4. Ciências Agrárias, Londrina,
v.28, n.4, out./dez., 2007.
CHERUBIN, R. A. Efeitos da viabilidade da levedura e da contaminação bacteriana na
fermentação alcoólica. Tese (Doutor em Agronomia) – Escola Superior de Agricultura Luiz
de Queiroz, Piracicaba, SP, 2003.
CUNHA, A. F. Construção de floculantes condicionais de Saccharomyces cerevisiae para
aplicações industriais. Tese (Doutorado em Biologia Funcional e Molecular) – Universidade
Estadual de Campinas, Campinas, SP, p. 5, 2004.
DARÉ, R. M. Avaliação de coeficientes de rendimento e modelagem do processo
fermentativo de produção de etanol. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) –
Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, 2008.
DÁRIO, M. G.; SANTO, J. C. A. E.; SCHLOGL, P. S.; DURVAL, E. H.; MÜLLER, G.;
MACHADO, L. O., TRICHEZ, D.; ALVES JR, S. L.; STAMBUK, B. U. A engenharia
genética de leveduras como propulsora da otimização da fermentação de sacarose.
ALCOOLbrás, n. 127, ano XII, 2010.
DIEHL, F. C. Análise, controle e otimização operacional de um reator de Zymomonas
mobilis com multiplicidade de equilíbrios. Dissertação (Mestre em Engenharia) –
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, 2009.
ERNANDES, F. M. P. G. e GARCIA-CRUZ, C. H. Zymomonas mobilis: um microrganismo
promissor para a fermentação alcoólica. Ciências Agrárias, Londrina, v.30, n.2, abr./jun.,
ERNANDES, F. M. P. G. Utilização de diferentes substratos para a produção de etanol,
levana e sorbitol por Zymomonas mobilis. Tese (Doutor em Engenharia e Ciência dos
Alimentos) – Universidade Estadual Paulista, São José do Rio Preto, SP, 2009.
ERNANDES, F. M. P. G.; BOSCOLO, M.; GARCIA-CRUZ, C. H. Influência da composição
do meio para a produção de etanol, por Zymomonas mobilis. Acta Scientiarum. Technology,
Maringá, v.32, n.1, 2010.
ERNANDES, F. M. P. G.; GARCIA-CRUZ, C. H. Levana bacteriana: aspectos tecnológicos,
características e produção. Ciências Agrárias, Londrina, v.26, n.1, jan./mar., 2005.
ERZINGER, G. S.; SILVEIRA, M. M.; COSTA, J. P. C. L.; VITOLO, M.; JONAS, R.
Activity of glucose-fructose oxidoredutase in fresh and permeabilised cells of Zymomonas
mobilis grown in different glucose concentrations. Brazilian Journal of Microbiology, v. 34,
FACINCANI, A. P. Estudo de isoenzimas do metabolismo de carboidratos e clonagem e
expressão e expressão da enolase de Xylella fastidiosa. Dissertação (Mestre em Agronomia)
– Universidade Estadual Paulista, Jaboticabal, SP, p. 8, 2002.
FERREIRA JR, A. C.; HESPANHOL, A. N. Os efeitos das políticas voltadas ao setor
sucroalcooleiro no estado de São Paulo. Geografia em Atos, n.6, v.1, Presidente Prudente,
dez., 2006.
FLEXOR, G. A conturbada trajetória do álcool combustível no Brasil e seus desafios atuais.
Observatório de Políticas Públicas para a Agricultura, n.2, jun., 2007.
FONSECA, V. M.; BRAGA, S. R. Para além da geopolítica do etanol – novos discursos e
velhas práticas do setor canavieiro no Brasil. Revista Pegada, v.9, n.1, jun., 2008.
FRAGIORGE, E. J. Avaliação genotóxica de herbicidas imidazolinonas em células
somáticas de Drosophila melanogaster. Tese (Doutorado em Genética Bioquímica) –
Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, MG, 2006.
FRIGIERI, M. C. Análise da interação funcional entre as proteínas eIF5A e Ypt1 em S.
cerevisiae. Tese (Doutorado em Biotecnologia) – Universidade Estadual Paulista, Araraquara,
SP, 2007.
GUILMAN, F.; BUZATO, J. B.; CELLIGOI, M. A. P. C. Comparação da produção de etanol
por Zymomonas mobilis em meio de melaço de cana-de-açúcar puro e pré-tratado com
invertase. Ciencias Biológicas e da Saúde, Londrina, v.20/21, n.2, jun., 1999-2000.
KUYPER, M.; TOIRKENS, M. J.; DIDERICH, J. A.; WINKLER, A. A.; VAN DIJKEN, J.
P.; PRONK, J. K. Evolutionary engineering of mixed-sugar utilization by a xylose-fermenting
Saccharomyces cerevisiae strain. Federation of European Microbiological Societies, v.5;
-934, 2005.
LEHNINGER, A. L. Lehninger princípios de bioquímica. São Paulo, 3.ed, 2002.
LEITE, V. M. Absorção e translocação de boro em cafeeiro – uma revisão. Revista
Eletrônica Agronomia, 2ª ed., n.4, dez., 2003.
LORA, B. A. Potencial de geração de créditos de carbono e perspectiva de modernização
do setor sucroalcooleiro do estado de São Paulo através do mecanismo de
desenvolvimento limpo. Dissertação (Mestre em Energia) – Universidade de São Paulo, São
Paulo, SP, 2008.
MALVESSI, E. Produção de sorbitol e ácidos orgânicos por Zymomonas mobilis. Tese
(Doutor em Ciências) – Instituto de Biotecnologia da Universidade de Caxias do Sul, Porto
Alegre, RS, 2008.
MAMEDE, M. E. O.; PASTORE, G. M. Avaliação da produção dos compostos majoritários
da fermentação de mosto de uva por leveduras isoladas da região da “Serra Gaúcha” (RS).
Ciências e Tecnologia de Alimentos, Campinas, v.24, n.3, 453-458, jul./set., 2004.
MARQUES, F. O alvo é o bagaço. Pesquisa FAPESP, 2009. Disponível em:
<http://revistapesquisa.fapesp.br/?art=3934&bd=1&pg=3&lg=>. Acessado em: 17 jun. 2011.
MARQUEZ, L. D. S. Produção de açúcar invertido pelo uso de invertase imobilizada em
resinas. Dissertação (Mestre em Engenharia Química) – Universidade Federal de Uberlândia,
Uberlândia, SP, 2007.
MARTINS, C. A. P. Avaliação do efeito do inoculo e do perfil de alimentação do mosto
na produção em escala piloto e industrial de etanol. Dissertação (Mestre em Engenharia
Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, p. 13, 2009.
NAVES, R. F.; FERNANDES, F. S.; PINTO, O. G.; NAVES, P. L. F. Contaminação
microbiana nas etapas de processamento e sua influência no rendimento fermentativo em
usina alcooleira. Enciclopédia biosfera, Goiânia, v.6, n.11, 2010.
NETO, D. C.; BUZATO, CELLIGOI, M. A. P. C.; OLIVEIRA, M. R. Ciências Exatas e
Tecnológica, Londrina, v.26, n.1, jan./jun., 2005.
PORTO, L. M. Modelagem de processo industrial de fermentação alcoólica contínua com
reatores de mistura ligados em série. Tese (Doutor em Engenharia Química) – Universidade
Estadual de Campinas, Campinas, SP, 2005.
PRATES, M. F. O.; ASCHERI, D. P. R. Secagem de soluções filmogênicas de amido de
fruta-de-lobo (Solanum lycocarpum St. Hil.) e propriedades físicas dos filmes em função do
plastificante e da temperatura. Boletim do Centro de Pesquisa de Processamento de
Alimentos, Curitiba, v.28, n.2, jul/dez., 2010.
PROSDOCIMI, F. Introdução a bioinformática. Curso on-line, 2007. Disponível em:
http://biotec.icb.ufmg.br/chicopros/FProsdocimi07_CursoBioinfo.pdf>. Acessado em: 7 mar.
QUEIROZ, A. Apostila de bioinformática. Disciplina de bioinformática. 2002. Disponível
em: <http://genfis20.esalq.usp.br:8008/web/downloads/introducao_a_bioinformatica.pdf>.
Acessado em: 7 mar. 2011.
RANZAN, C. Fermentação contínua de Zymomonas mobilis: modelagem, ajuste de
parâmetros e inferências a partir do consumo de hidróxido de sódio. Dissertação (Meste
em Engenharia) Universidade do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, p. 151, 2010.
RAVANELI, G. C.; MADALENO, L. L.; PRESOTTI, L. E.; MUTTON, M. A.; MUTTON,
M. J. R. Spittlebug infestation in sugarcane affects ethanolic fermentation. Scientia Agricola,
Piracicaba, v.63, n.6, nov./dec., 2006.
RIBEIRO, C. A. F; HORII, J. Potencialidade de linhagens de levedura Saccharomyces
cerevisiae para fermentação do caldo de cana. Scientia Agricola, Piracicaba, v.56, n.2, 1999.
RICHTER, M.; LANNES, S. C. S. Ingredientes usados na indústria de chocolates. Revista
Brasileira de Ciências Farmacêuticas, v.43, n.3, jul./set., 2007.
SAFFI, J.; REVERS, L. F.; HENRIQUES, J. A. P. Biotecnologia Ciência e
Desenvolvimento, n.21, jul./ago., 2001.
SANTOS, L. Doce e amargo açúcar: concentração de renda e relações de trabalho na
produção agroindustrial canavieira do Brasil. Revista Crase.edu, v.1, n.1, 2010.
SEVERO JR, J.B. Síntese biocatalítica do sorbitol e ácido lactobiônico com separação
simultânea por eletrodiálise. Dissertação (Mestre em Ciências em Engenharia Química) –
Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, 2008.
SILVA, C. G. M.; STAMFORD, T. L. M.; ANDRADE, S. A. C.; SOUZA, E. L.; ARAÚJO,
J. M. Production of ethanol from mesquite (Prosopis juliflora (SW) D.C.) pods mash by
Zymomonas mobilis and Saccharomyces cerevisiae. Eletronic Journal of Biotechnology,
v.13, sept., 2010.
SILVA, E. A. A.; VON PINHO, E. V. R.; VIEIRA, M. G. G. C.; CARVALHO, M. L. M.;
MACHADO, J. C. Alterações dos padrões de isoenzimas em sementes de milho infectadas
por fungos. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.35, n.9, Brasília, sept., 2000.
SOUZA, D. P. Avaliação de aditivos químicos e microbianos como inibidores da síntese
de etanol em silagens de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.). Tese (Doutorado em
Agronomia) – Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba, SP, 2006.
SOUZA, M. V. F. Interação de Saccharomyces cerevisiae e Lactobacillus fermentum na
produção de cachaça artesanal. Dissertação (Mestre em Ciência dos Alimentos) –
Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG, 2005.
SOUZA, M. A. C.; GALVÃO, C. M. A.; ATALA, D. I. P. Modelagem e simulação da
dinâmica populacional de leveduras nas dornas de fermentação do processo de produção de
bioetanol. ALCOOLbrás, n.127, 2010.
SWINGS, J.; de LEY, J. The biology of Zymomonas. American Society for Microbiology,
v.41, n.1, 1977.
TANO, M. S.; BUZATO, J. B. Effect of the presence of initial ethanol on ethanol production
in sugar cane juice fermented by Zymomonas mobilis. Brazilian Journal of Microbiology,
v.34, 242-244, 2003.
TANO, M. S.; BUZATO, J. B. Fermentação contínua usando baixa concentração de açúcar da
cana e Zymomonas mobilis CP4 para produção de etanol. Ciências Exatas e Tecnológicas,
Londrina, v.22, dez., 2001.
TANO, M. S.; BUZATO, J. B. Influência do pH inicial do caldo de cana-de-açúcar na
produção de levana por Zymomonas mobilis ATCC 31821. Ciências Exatas e Tecnológica,
Londrina, v.23, n.1, dez., 2002.
TANO, M. S.; BUZATO, J. B.; CELLIGOI, M. A. P. C. Sugar cane juice fermentation by
Zymomonas mobilis CP4 subjected to inhibition by ethanol and high initial concentration of
substrate. Brazilian Archives of Biology and Technology, apr., 2000.
TAYLOR, M. P.; ELEY, K. L.; MARTIN, S.; TUFFIN, M. I.; BURTON, S. G.; COWAN, D.
A. Thermophilic ethanologenesis: future prospects for second-generation bioethanol
production. Trends in Biotechnology, v.27, n.7, may., 2009.
UNICA – UNIÃO DA INDÚSTRIA DE CANA-DE-AÇÚCAR. Tecnologia flex para aviões
a pistão promete reduzir custos e emissões de CO2. 2011. Disponível em:
http://www.unica.com.br/noticias/show.asp?nwsCode=%7B0840B689-20DF-44AD-A55F-
E5E1E642B%7D>. Acessado em: 4 mar. 2011.
VEIGA FILHO, A. A.; RAMOS, F. Proálcool e evidências de concentração na produção e
processamento de cana-de-açúcar. Informações Econômicas, São Paulo, v.36, n.7, 2006.
VIGNOLI, J. A.; CELLIGOI, M. A. C.; SILVA, R. S. F.; BARROS, M. The production of
sorbitol by permeabilized and immobilized cells of Zymomonas mobilis in sucrose. Brazilian
Archives of Biology and Technology, v.49, n.4, jul., 2006.
VIGNOLI, J. A.; CELLIGOI, M. A. P. C.; SILVA, R. S. F. Development of a statistical
model for sorbitol production by free and immobilized Zymomonas mobilis in loofa sponge
Luffa cylindrical. Process Biochemistry, v.41, jun., 2006.
VIIKARI, L. Carbohydrate metabolism in Zymomonas mobilis. Critical Reviews in
Biotechnology, v.7, n.3, jan, 1988.
