LEVEDURA DO GÊNERO PICHIA SPP. EXIBE POTENCIAL PARA A PRODUÇÃO DE ETANOL 2G
DOI:
https://doi.org/10.52138/citec.v16i1.396Palavras-chave:
Biocombustíveis, Fermentação alcoólica, Destoxificação, Inibidores, Biomassa lignocelulósicaResumo
Durante o pré-tratamento da biomassa lignocelulósica para a produção do Etanol de Segunda Geração (E2G) pode haver a formação de substâncias que inibem o processo fermentativo. A destoxificação do hidrolisado hemicelulósico visa remover os inibidores; porém é um procedimento oneroso. Assim, faz-se necessário o uso de microrganismos tolerantes aos compostos tóxicos. A presente pesquisa teve como objetivo estudar como diferentes doses dos inibidores furfural, hidroximetilfurfural (HMF) e ácido fênico afetam o processo fermentativo, as células microbianas e a produção de etanol por Pichia kudriavzevii LJ03. O delineamento experimental empregado nessa pesquisa foi inteiramente casualizado, avaliando-se as doses de 0,2 g.L-1; 0,5 g.L-1; 1,0 g.L-1; 1,5 g.L-1 e 2,0 g.L-1 para cada inibidor. Os resultados mostraram que a viabilidade celular média na presença de HMF (93,68%) foi superior aos tratamentos com furfural (44,87%) e ácido fênico (67,95%). A levedura produziu elevadas concentrações de etanol em todas as doses de HMF, enquanto na presença de furfural e ácido fênico a produção ocorreu até 0,5 g.L-1 e 1,0 g.L-1, respectivamente. Portanto, esta pesquisa demonstrou a capacidade de P. kudriavzevii LJ03 em tolerar a presença dos inibidores da fermentação e produzir etanol. Estes resultados sugerem que a levedura apresenta potencial para ser utilizada para a produção de E2G a partir de hidrolisados hemicelulósicos sem destoxificação.
Downloads
Referências
ALTHURI, A.; MOHAN, V. Emerging innovations for sustainable production of bioethanol and other mercantile products from circular economy perspective. Bioresource Technology, v. 363, n. 128013, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.128013. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960852422013463?via%3Dihub. Acesso em: 20 set. 2024.
AMORIM, H. V. Fermentação alcoólica: ciência & tecnologia. Fermentec: Piracicaba, 448 p, 2005.
ASHOKKUMAR, V.; VENKATKARTHICK, R.; JAYASHREE, S.; CHUETOR, S.; DHARMARAJ, S.; KUMAR, G.; CHEN, W. H.; NGAMCHARUSSRIVICHAI, C. Recent advances in lignocellulosic biomass for biofuels and value-added bioproducts - A critical review. Bioresource Technology, v. 344, p. 126195, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.126195. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960852421015376. Acesso em: 20 set. 2024.
BARBOSA, J.C.; MALDONADO JUNIOR, W. Experimentação Agronômica & AgroEstat – Sistema para Análises Estatísticas de Ensaios Agronômicos. FUNEP: Jaboticabal, 2015.
BEZERRA, P. X. O.; SILVA, C. E. F.; SOLETTI, J. I.; CARVALHO, S. H. V. Cellulosic ethanol from sugarcane straw: A discussion based on industrial experience in the Northeast of Brazil. BioEnergy Research, v. 14, p. 761–773, 2021. DOI: https://doi.org/10.1007/s12155-020-10169-w. Disponível em: https://link-springer-com-443.webvpn.synu.edu.cn/article/10.1007/s12155-020-10169-w. Acesso em: 20 set. 2024.
CHANDEL, A. K.; KAPOOR, K. R.; SINGH, A.; KUHAD, R. C. Detoxification of sugarcane bagasse hydrolysate improves ethanol production by Candida shehatae NCIM 3501. Bioresource Technology, Amsterdam, v. 98, n.10, p. 1947-1950, 2007. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2006.07.047. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960852406003889?via%3Dihub. Acesso em: 20 set. 2024.
CHO, D. H.; LEE, Y-J.; UM, Y.; SANG, B-I.; KIM, Y. H. Detoxification of model phenolic compounds in lignocellulosichydrolysates with peroxidase for butanol production from Clostridium beijerinckii. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 83, p. 1035-1043, 2009. DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-009-1925-8. Disponível em: https://link.springer.com/article/10.1007/s00253-009-1925-8. Acesso em: 20 set. 2024.
DÍAZ-NAVA, L. E.; MONTES-GARCIA, N.; DOMÍNGUEZ, J. M.; AGUILAR-USCANGA, M. G. Effect of carbon sources on the growth and ethanol production of native yeast Pichia kudriavzevii ITV-S42 isolated from sweet sorghum juice. Bioprocess and Biosystems Engineering, v. 40, p. 1069-1077, 2017. DOI: https://doi.org/10.1007/s00449-017-1769-z. Disponível em: https://link.springer.com/article/10.1007/s00449-017-1769-z. Acesso em: 20 set. 2024.
DIONÍSIO, S.R.; SANTORO, D. C. J.; BONAN, C. I. D. G.; SOARES, L. B.; BIAZI, L. E.; RABELO, S. C.; IENCZAK, J. L.Second-generation ethanol process for integral use of hemicellulosic and cellulosic hydrolysates from diluted sulfuric acid pretreatment of sugarcane bagasse. Fuel, v. 304, n. 2, 2021. Disponível em: https://repositorio.unesp.br/items/c76edfbb-91ba-4e46-9655-fc734676a4d2. Acesso em: 20 set. 2024.
GOVINDASWAMY, S.; VANE, L. M. Kinetics of growth and ethanol production on different carbon substrates using genetically engineered xylose-fermenting yeast. Bioresource Technology, v. 98, p. 677-685, 2007. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2006.02.012. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960852406000617. Acesso em: 20 set. 2024.
KUMAR, A.; INGLE, A.; SHENDE, D. Z.; WASEWAR, K. L. Perspective of reactive separation of levulinic acid in conceptual mixer settler reactor. Environmental Science and Pollution Research, 2022. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-022-18794-y. Disponível em: https://link.springer.com/article/10.1007/s11356-022-18794-y. Acesso em: 20 set. 2024.
LEE, S. S.; ROBINSON, F. M.; WANG, H. Y. Rapid determination of yeast viability. Biotechnology and Bioengineering Symposium, v. 11, p. 641-649, 1981.
LI, C.; LIU, Q.; WANG, Y.; YANG, X.; CHEN, S.; ZHAO, Y.; WU, Y.; LI, L. Salt stress improves thermotolerance and high-temperature bioethanol production of multi-stress-tolerant Pichia kudriavzevii by stimulating intracellular metabolism and inhibiting oxidative damage. Biotechnology for Biofuels, v. 14, n. 222, 2021. DOI: https://doi.org/10.1186/s13068-021-02071-0. Disponível em: https://biotechnologyforbiofuels.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13068-021-02071-0. Acesso em: 20 set. 2024.
NDUBUISI, I. A.; AMADI, C. O.; NWAGU, T. N.; MURATA, Y.; OGBONNA, J. C. Non-conventional yeast strains: Unexploited resources for effective commercialization of second generation bioetanol. Biotechnology Advances, v. 63, n. 108100, 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2023.108100. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0734975023000071?via%3Dihub. Acesso em: 20 set. 2024.
NDUBUISI, I. A.; QIN, Q.; LIAO, G.; WANG, B.; MONEKE, A. N.; OGBONNA, J. C.; JIN, C.; FANG, W. Effects of various inhibitory substances and immobilization on ethanol production efficiency of a thermotolerant Pichia kudriavzevii. Biotechnology for Biofuels, v. 13, p. 91, 2020. DOI: https://doi.org/10.1186/s13068-020-01729-5. Disponível em: https://biotechnologyforbiofuels.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13068-020-01729-5. Acesso em: 20 set. 2024.
OBEROI, H. S.; BABBAR, N.; SANDHU, S. K.; DHALIWAL, S. S.; KAUR, U.; CHADHA, B. S.; BHARGAV, K. V. Ethanol production from alkali-treated rice straw via simultaneous saccharification and fermentation using newly isolated thermotolerant Pichia kudriavzevii HOP-1. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, v. 39, p.557-566, 2012. DOI: https://doi.org/10.1007/s10295-011-1060-2. Disponível em: https://academic.oup.com/jimb/article/39/4/557/5994519?login=false. Acesso em: 20 set. 2024.
PAES, B. G.; STEINDORFF, A. S.; FORMIGHIERI, E. F.; PEREIRA, I. S.; ALMEIDA, J. R. M. Physiological characterization and transcriptome analysis of Pichia pastoris reveals its response to lignocellulose-derived inhibitors. AMB Express, v. 11, n. 2, 2021. DOI: https://doi.org/10.1186/s13568-020-01170-9. Disponível em: https://amb-express.springeropen.com/articles/10.1186/s13568-020-01170-9. Acesso em: 20 set. 2024.
PERIYASAMY, S.; ISABEL, J. B.; KAVITHA, S.; KARTHIK, V.; MOHAMED, B. A.; GIZAW, D. G.; SIVASHANMUGAM, P.; AMINABHAVI, T. M. Recent advances in consolidated bioprocessing for conversion of lignocellulosic biomass into bioethanol – A review. Chemical Engineering Journal, v. 453, n. 139783, 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139783. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894722052627. Acesso em: 20 set. 2024.
RIBEIRO, N. N. Caracterização das condições fermentativas da levedura Pichia membranifaciens para produção de etanol de segunda geração. 2019. 57 f. Dissertação (Mestrado em Microbiologia Agropecuária) - Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista (Unesp), Jaboticabal, 2019.
SJULANDER, N.; KIKAS, T. Origin, Impact and Control of Lignocellulosic Inhibitors in Bioethanol Production – A Review. Energies, v. 13, p. 4751, 2020. DOI: https://doi.org/10.3390/en13184751. Disponível em: https://www.mdpi.com/1996-1073/13/18/4751. Acesso em: 20 set. 2024.
SUNKAR, B.; BHUKYA, B. Bi-phasic hydrolysis of corncobs for the extraction of total sugars and ethanol production using inhibitor resistant and thermotolerant yeast, Pichia kudriavzevii. Biomass and Bioenergy, v. 153, p. 106230, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2021.106230. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S096195342100266X. Acesso em: 20 set. 2024.
TAHERZADEH, M. J.; KARIMI, K. Fermentation inhibitors in ethanol processes and different strategies to reduce their effects, in: PANDEY, A.; LARROCHE, C.; RICKE, S. C.; DUSSAP, C. G.; GNANSOUNOU, (Eds.), Biofuels, Academic Press, 2011, p. 287-311. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-385099-7.00012-7. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780123850997000127. Acesso em: 20 set. 2024.
TRALLI, L. F. Fermentação de mosto obtido da hidrólise de sorgo sacarino para produção de etanol por Pichia kudriavzevii. 2019. 89 f. Dissertação (Mestrado em Microbiologia Agropecuária) - Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista (Unesp), Jaboticabal, 2019.
WANG, X.; TSANG, Y. F.; LI, Y.; MA, X.; CUI, S.; ZHANG, T-A.; HU, J.; GAO, M-T. Inhibitory effects of phenolic compounds of rice straw formed by saccharification during ethanol fermentation by Pichia stipitis. Bioresource Technology, v. 244, p. 1059-1067, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.08.096. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960852417314013?via%3Dihub. Acesso em: 20 set. 2024.
YUAN, S.; GUO, G.; HWANG, W. Ethanol production from dilute-acid steam exploded lignocellulosic feedstocks using an isolated multistress-tolerant Pichia kudriavzevii strain. Microbial Biotechnology, v. 10, n. 6, p. 1581-1590, 2017. DOI: https://doi.org/10.1111/1751-7915.12712. Disponível em: https://enviromicro-journals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1751-7915.12712. Acesso em: 20 set. 2024.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2024 Ciência & Tecnologia
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.