Caracterização de linhagens industriais de Saccharomyces cerevisiae quanto a filamentação induzida por álcoois e deficiência de nutrientes

• Main Author: Silva, Paula Cristina da
• Other Authors: Horii, Jorge
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2006
• Subjects: Saccharomyces cerevisiae; Deficiência de carbono; Etanol; Fermentação industrial; Filamentation; Growth invasive; Growth pseudohyphal; Levedura; Microbiologia
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11141/tde-07112006-153233/

O uso de microrganismos na biotecnologia tem grande importância e interesse econômico no Brasil. Entre esses microrganismos a levedura Saccharomyces cerevisiae tem grande destaque nos processos fermentativos para produção de pães, bebidas e álcool combustível. Dimorfismo em S. cerevisiae (alteração na morfologia celular de células brotantes para estruturas filamentosas) tem sido observado em condições de deficiência de nitrogênio, carbono e presença de álcoois superiores. Isso pode ser um tipo de defesa da levedura, que ao encontrar um meio prejudicial ao seu desenvolvimento, através da alongação das células, crescimento hifal e da invasão do meio, cria novos mecanismos para encontrar alimento para o seu desenvolvimento. Neste trabalho, dezessete linhagens (haplóides e diplóides) de S. cerevisiae isoladas do processo fermentativo industrial para produção de etanol foram caracterizadas quanto à filamentação induzida por deficiência de carbono (crescimento invasivo), nitrogênio e presença de álcoois superiores, em meio de cultura sólido. Objetivou-se também avaliar a indução da filamentação por álcool isoamílico em condições de fermentação e seus efeitos sobre os parâmetros fermentativos. A maioria das linhagens apresentou filamentação em resposta aos álcoois isoamílico, butanol e isobutanol, não respondendo ao metanol, sendo mais marcante em linhagens haplóides. O álcool isoamílico foi o indutor mais eficiente em meio (YEPD), linhagens diplóides apresentaram crescimento invasivo, embora esse tipo de filamentação seja mais comum em linhagens haplóides. Resultados semelhantes foram observados quando se utilizou frutose e manose em substituição à glicose no meio de cultura. As linhagens não filamentaram em meio de cultura deficiente em nitrogênio (SLAD). A linhagem CCA193 (PE-02), extensivamente utilizada nas destilarias da região, foi escolhida para a indução da filamentação por álcool isoamílico em condições de fermentação (meio de caldo de cana e sistema de reciclo celular). A adição de 0,1% desse álcool superior afetou significativamente os parâmetros fermentativos, induzindo filamentação após o terceiro ciclo fermentativo, coincidindo com a recuperação da viabilidade celular, número de células viáveis, produção de etanol e diminuição do Brix residual, embora não se comparando aos valores alcançados ao final do sexto ciclo no tratamento sem álcool isoamílico. Os resultados obtidos indicaram que a filamentação induzida por álcoois superiores e deficiência de nutrientes (especialmente carbono) é um processo comum em linhagens industriais de S. cerevisiae e pode contribuir para a manutenção/sobrevivência das células em condições adversas. === The use of microorganisms in biotechnology is an important and economical area of interest in Brazil. Among these, the yeast Saccharomyces cerevisiae is specially remarkable in baking industry and alcohol fermentation. Dimorphism in S. cerevisiae (cell morphology alterations from budding cells to filamentous structures) has been observed in conditions of nitrogen and carbon deprivation and presence of fusel alcohoes. This can be a defense mechanism that allows the yeast to forage for nutrients through cell elongation, hyphal growth and medium invasiveness. In this work seventeen industrial strains of S. cerevisiae (haploid and diploid) isolated from the fermentative process for alcohol production were characterized for filamentation induced by carbon (invasive growth) and nitrogen deprivation and presence of fusel alcohol, in solid culture media. The induction of filamentation by isoamyl alcohol in fermentation condition was also aimed, evaluating its effects on the fermentative parameters. The majority presented filamentation induced by isoamyl alcohol, butanol and isobutanol, but not by methanol. The isoamyl alcohol was the most effective inducer in rich medium (YEPD), diploid strains showed invasive growth, although this kind of filamentous growth be common in haploid strains. Similar results were observed when fructose and mannose were utilized replacing glucose in the culture medium. In nitrogen-deficient medium (SLAD) the strains did not filament. The yeast strain CCA193 (PE-02), extensively used in the alcohol units, was chosen for filamentation induction by isoamyl alcohol in fermentation conditions (sugar cane juice medium and cell recycle system). The addition of 0.1% of this higher alcohol affected significantly the fermentative parameters, however filamentation was induced after the third fermentative cycle, coincident with the cell viability, viable cell number, ethanol production recuperation and residual Brix decrease, though the values were not comparable to the treatment without isoamyl alcohol by the sixth cycle.The results obtained indicate that the filamentation induced by higher alcohol and nutrient deprivation (specially carbon) is a common process in industrial strains of S. cerevisiae and can contribute for the cell maintenance/survival in adverse conditions.