Fermentação De Açúcares Por Leveduras Livres

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ[pic 1]

  DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA

FERMENTAÇÃO DE AÇÚCARES POR LEVEDURAS LIVRES E IMOBILIZADAS

Maringá - PR

17 de junho de 2025

INTRODUÇÃO       

A Saccharomyces cerevisiae, popularmente conhecida como levedura de padeiro ou levedura de cerveja, é um microrganismo eucariótico unicelular que pertence ao reino dos fungos. Esta levedura desempenha um papel central em diversas indústrias, desde a panificação e a produção de bebidas alcoólicas (cerveja, vinho, etanol combustível) até aplicações em biotecnologia e pesquisa científica. Sua versatilidade metabólica a tornam um modelo de estudo e um potente bioagente em processos fermentativos alcoólicos (ANDRIETTA et al., 2006).

O processo de fermentação é, em sua essência, uma via metabólica anaeróbica onde a Saccharomyces cerevisiae converte açúcares em etanol e dióxido de carbono. Este processo começa com a glicólise, uma série de dez reações enzimáticas que transformam uma molécula de glicose em duas moléculas de piruvato, gerando simultaneamente energia na forma de ATP e equivalentes redutores na forma de NADH. Em condições anaeróbicas, o piruvato é então descarboxilado pela piruvato descarboxilase, formando acetaldeído e liberando dióxido de carbono (CO2​). Posteriormente, o acetaldeído é reduzido a etanol pelo álcool desidrogenase (AMORIN, 2005; LIMA, 2001).

A capacidade de Saccharomyces cerevisiae de fermentar diferentes açúcares é determinada pela presença de enzimas específicas. Ela é altamente eficiente na fermentação de hexoses como a glicose e a frutose. Além disso, pode fermentar dissacarídeos como a sacarose e a maltose. A sacarose, por exemplo, é prontamente hidrolisada em glicose e frutose pela enzima invertase, que a própria levedura produz. Já a maltose, abundante em mostos cervejeiros, é quebrada em duas moléculas de glicose pela maltase. No entanto, um exemplo notável de um açúcar que a Saccharomyces cerevisiae selvagem não fermenta é a lactose, um dissacarídeo encontrado no leite. A razão para isso é a ausência da enzima lactase, essencial para hidrolisar a lactose em glicose e galactose (BAI et al., 2008; PARAPOULI, 2020).

No contexto dos processos fermentativos, as leveduras podem ser empregadas de duas formas principais: leveduras livres e leveduras imobilizadas. As leveduras livres são células em suspensão no meio de cultura, sendo esta a forma mais tradicional de utilização em muitas indústrias, oferecendo a vantagem de uma rápida taxa de crescimento e alta acessibilidade aos substratos e nutrientes, resultando em elevadas taxas de fermentação por célula. No entanto, sua principal desvantagem reside na dificuldade de separação do caldo fermentado no final do processo, exigindo etapas de centrifugação ou filtração que aumentam os custos e a complexidade (GUIDINI, 2013).

Em contraste, as leveduras imobilizadas são células fisicamente confinadas dentro de uma matriz polimérica (como alginato). Esta técnica oferece várias vantagens significativas, especialmente em processos contínuos. A imobilização facilita enormemente a separação das células do meio fermentado, permitindo a reutilização das leveduras em múltiplos ciclos, o que reduz custos de inoculação e aumenta a produtividade volumétrica do reator. Além disso, as células imobilizadas tendem a apresentar maior estabilidade e viabilidade sob condições de estresse.

A manipulação da fermentação pode ser afetada por diversos fatores, incluindo a presença de inibidores. Um exemplo clássico é o fluoreto de sódio (NaF). O fluoreto é um potente inibidor enzimático que atua especificamente sobre a enolase, uma enzima vital na via glicolítica. Ao inibir a enolase, o fluoreto de sódio impede a formação de fosfoenolpiruvato e, consequentemente, a produção de piruvato e ATP na glicólise. Isso interrompe efetivamente o fluxo metabólico, cessando a fermentação e a produção de etanol (CUBAS, 2007).

Avanços na engenharia genética têm revolucionado o potencial de Saccharomyces cerevisiae. Tradicionalmente, cepas selvagens não conseguem fermentar açúcares como a xilose ou a lactose. No entanto, através da introdução de genes de outros microrganismos, é possível criar leveduras geneticamente modificadas com capacidades metabólicas expandidas. Por exemplo, cepas de S. cerevisiae foram desenvolvidas para expressar enzimas necessárias para a utilização da xilose, tornando-as capazes de fermentar esse açúcar. A vantagem dessas leveduras é imensa, particularmente para a produção de biocombustíveis a partir de biomassa lignocelulósica, onde a xilose representa uma fração significativa dos açúcares disponíveis, aumentando o rendimento do produto final, melhora a sustentabilidade do processo ao utilizar recursos renováveis de forma mais completa e otimiza a eficiência econômica da bioprodução (SCHINDLER, 2020).

 

MATERIAIS E MÉTODOS

Materiais utilizados para imobilização de levedura em alginato :

• Balança;
• Agitador magnético;
• Ímã;
• Bico de Bunsen;
• Tripé e tela;
• Haste e garra para seringa;
• Proveta de 50 mL;
• Frascos Erlenmeyer de 125 mL;
• Seringa de 100 mL com agulha;
• Béquer de 50 mL, 250 mL;
• Peneira;
• Espátula;
• Fermento biológico;
• Alginato de sódio;
• Cloreto de cálcio.

Método:

É preparado uma solução de 500 mL de cloreto de cálcio, a 2%, em água. Em seguida, é pesado 1 g de alginato de sódio é dissolvido em 30 mL de água destilada, aquecendo e dissolvendo bem, e depois resfriando.

Pesar 5 g de levedura, que devem ser dissolvidas em 20 mL de água destilada e misturadas bem. Em um béquer pequeno de 50 mL, adicionar 6 mL da solução de alginato de sódio e 4 mL da solução de leveduras, e homogeneizar a mistura. Essa mistura deve ser colocada em uma seringa descartável de 10 mL. Gota a gota, a mistura de alginato de sódio e leveduras é deixada cair, em 100 mL de solução de cloreto de cálcio, previamente colocada em um béquer de 250 mL. Durante este processo, o líquido deve ser agitado suavemente.