EFEITO DA TEMPERATURA NA MICROBIOTA DA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA EFFECT OF TEMPERATURE ON YIELD IN ALCOHOLIC FERMENTATION

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1 EFEITO DA TEMPERATURA NA MICROBIOTA DA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA EFFECT OF TEMPERATURE ON YIELD IN ALCOHOLIC FERMENTATION Vitor Teixeira (1) Aline Ferreira Silva (2) Gabriela Cabral Fernandes (3) Fernanda Nascimento (4) Juliana Pelegrini Roviero (5) Márcia Justino Rossini Mutton (6) Resumo Entre as diversas fontes de energias renováveis no Brasil, destaca-se o bioetanol a partir da cana-de-açúcar. Desde então, o etanol tem importância para o mercado interno e externo, obtido principalmente através de processos fermentativos. Neste processo, as leveduras metabolizam o açúcar do mosto, liberando etanol e CO 2. A cinética do processo de fermentação é influenciada por algumas variáveis, como ph, temperatura, concentração de substrato, teor alcoólico, minerais, nutrição, que afetam o tempo de fermentação, concentração final de produto e microrganismo. O trabalho teve por objetivo avaliar a influência de diferentes temperaturas no processo fermentativo. O experimento foi divido em 3 temperaturas (30 C, 37 C e 45 C) onde foram incubadas amostras com 16 Brix, afim de avaliar o desempenho desses microrganismos e verificar, segundo os parâmetros recomendados, a viabilidade celular da levedura. Neste sentido, a temperatura de 30ºC foi a mais adequada para ser utilizada no processo fermentativo. Palavras-chave: Processo fermentativo. Saccharomyces cerevisiae. Etanol. Abstract Among the various sources of renewable energy in Brazil, stands out the bioethanol from sugarcane. Since then, ethanol is important for the domestic and foreign markets, mainly achieved by means of fermentation processes. In this process the yeast must metabolize sugar, ethanol and releasing CO 2. The kinetics of the fermentation process is influenced by certain variables, such as ph, temperature, substrate concentration, alcohol content, mineral 1 Mestrando em Microbiologia Agropecuária pela FCAV/UNESP Jaboticabal. Endereço eletrônico: vitor-nh@hotmail.com. 2 Doutoranda em Microbiologia Agropecuária pela FCAV/UNESP Jaboticabal. Endereço eletrônico: lyne_ferreira@hotmail.com 3 Doutoranda em Microbiologia Agropecuária pela FCAV/UNESP Jaboticabal. Endereço eletrônico: gfernandes1403@gmail.com 4 Mestranda em Microbiologia Agropecuária pela FCAV/UNESP Jaboticabal. Endereço eletrônico: fnascimento31@outlook.com 5 Doutoranda em Microbiologia Agropecuária pela FCAV/UNESP Jaboticabal. Endereço eletrônico: juroviero@hotmail.com. 6 Professora Titular Docente da FCAV/UNESP Jaboticabal. Endereço eletrônico: marcia.mutton@gmail.com.

2 nutrition, which affect the fermentation time, final product concentration and microorganism. The study aimed to evaluate the influence of different temperatures in the fermentation process. The experiment was divided into three temperatures (30 C, 37 C and 45 C) where they were incubated at 16 Brix samples in order to evaluate the performance of these microorganisms and check according to the parameters recommended cell viability of the yeast. In this sense the temperature of 30 C was the most suitable for use in the fermentation process. Keywords: Fermentation. Saccharomyces cerevisiae. Ethanol. 1 Introdução Entre as diversas fontes de energias renováveis no Brasil, destaca-se o bioetanol a partir da cana-de-açúcar. Desde então, o etanol tem importância para o mercado interno e externo, obtido principalmente por meio através de processos fermentativos. Neste processo, as leveduras metabolizam o açúcar do mosto, liberando etanol e CO 2. A cinética do processo de fermentação é influenciada por algumas variáveis, como ph, temperatura, concentração de substrato, teor alcoólico, minerais, nutrição, que afetam o tempo de fermentação, concentração final de produto e microrganismo (SILVA, 2007). O controle da temperatura é um fator de grande importância durante o processo de fermentação, pois a levedura está adaptada fisiologicamente para temperaturas da ordem de 25 C - 30 C. Valores superiores podem ser desfavoráveis para a fisiologia das células, resultando em boas condições para o aparecimento de outros micro-organismos contaminantes e ocasionando em redução de maiores perdas de álcool por evaporação. Ao mesmo tempo, temperaturas inferiores a 25 C diminuem a atividade da levedura (CARDOSO, 2013). O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito da temperatura sobre a microbiota e no rendimento da fermentação alcoólica. 2 Material e Métodos O experimento foi conduzido no Laboratório de Tecnologia do Açúcar e do Álcool e Microbiologia das Fermentações FCAV/UNESP, Câmpus de Jaboticabal-SP Delineamento experimental O delineamento experimental foi em parcelas subdivididas com duas repetições, empregando-se 3 tratamentos principais:

3 a) Mosto de caldo de cana, incubados a 30ºC; b) Mosto de caldo de cana, incubados a 37ºC; c) Mosto de caldo de cana, incubados a 45ºC; Os resultados foram submetidos à análise de comparação de médias de interação segundo teste de Tukey (5% de probabilidade), utilizando-se o programa ASSISTAT versão 7.7 beta Preparo dos mostos O caldo de cana foi extraído através de moenda de laboratório, utilizando-se 250 ml do caldo, padronizados a 16º Brix, ajustando-se a temperatura de acordo com o tratamento e o ph corrigido para 4,5 com ácido sulfúrico Condução da Fermentação A fermentação foi conduzida em incubadora com agitação constante e controle de temperatura, utilizando-se fermento biológico fresco (prensado), na proporção de 15% do volume. As fermentações foram conduzidas até que o Brix atingisse valores a 1. Posteriormente o vinho levedurado foi centrifugado em centrifuga Shimadzu, rotação 5000 rpm, por 5 minutos Análises Tecnológicas Determinou-se Brix do mosto (SCHENEIDER, 1979); ph do mosto: leitura direta por phmetro, com correção de temperatura; Açúcares redutores totais (ART) (LANE & EYNON, 1934); Acidez sulfúrica do mosto (AMORIM et al. 1996) Análises Microbiológicas Para o monitoramento da microbiota fermentativa, utilizou-se o método direto, realizado no pé-de-cuba, início e final do processo fermentativo, avaliando os seguintes parâmetros: viabilidade de células das leveduras, brotamento e viabilidade de brotos, segundo Lee et al. (1981). 3 Resultados e Discussão 3.1. Caracterização do Mosto

4 O mosto, sendo o meio no qual as leveduras irão utilizar como fonte nutricional para o processo metabólico, apresentou resultado de ART 15,13% e Acidez Total de 0,85 g.l -1 H 2 SO 4, sendo que estes parâmetros identificam que o meio está adequado para o processo fermentativo, segundo Amorim (2005) Fermentação Os resultados obtidos para Viabilidade Celular, Índice de Brotamento e a Viabilidade dos Brotos no pé-de-cuba, início e final do processo estão apresentados na figura 1. Para iniciar a fermentação, o pé-de-cuba, segundo Lima (2001), deve apresentar porcentagem de células vivas superiores de 85%, valor este superior ao recomendável. Figura 1 Resultados obtidos da Viabilidade, Índice de Brotamento e Viabilidade dos Brotos. Quanto maior a temperatura, maior será a velocidade do processo de fermentação (LIMA et al. 2001), sendo que estas leveduras têm um ótimo desempenho em temperaturas entre 26 C a 35 C. Comparando-se a influência das temperaturas de 37ºC e 45ºC, pode-se observar a queda da viabilidade, entretanto, essa queda se torna prejudicial ao processo e consequentemente a reutilização desse fermento, necessitando um melhor tratamento e uma perda grande de massa de levedura para o próximo ciclo de fermentação. Para o índice de brotamento, dentre os tratamentos, apresentaram diferença significativa e comportamentos diferentes, nas temperaturas de 30ºC e 37ºC, apresentou um índice com maior uniformidade ao longo da fermentação, já na temperatura de 45ºC, no tempo de inicio apresentou elevado índice de brotamento, mas ao longo do processo em exposição à elevada temperatura, esse índice não se manteve. Conforme Cardoso (2013) a temperatura é importante, mas acima de 35 C enfraquecem as leveduras, levando assim uma queda maior da viabilidade.

5 A viabilidade dos brotos apresentou resultados sem diferença significativa ao início da fermentação. Ao longo do processo, a influencia da temperatura elevada apresentou queda na viabilidade dos brotos, mesmo comportamento encontrado na viabilidade das células, apresentando uma queda elevada. Sendo em condições industriais, com o reciclo desse fermento em um próximo processo, esse fermento submetido à temperatura de 37ºC e 45ºC, iniciariam em condições não adequadas, consequentemente interferindo negativamente o processo fermentativo. Desta forma, torna-se inviável o uso de temperatura de 37ºC ou 45ºC avaliando-se a análise microbiológica. 4 Conclusões fermentativo. A temperatura de 30ºC foi a mais adequada para ser utilizada no processo Referências AMORIM, H. V.; BASSO, L.C.; ALVES, D.G. Processos de produção de álcool controle e monitoramento. Piracicaba: FERMENTEC/FEALQ/ESALQ-USP, 1996, 93p. AMORIM, H. V. Fermentação alcoólica, ciência & tecnologia. Piracicaba. Fermentec. 448 p., CARDOSO, M. G. Produção de aguardente de cana. 3.ed. Lavras - MG: Editora UFLA, 340p, COPERSUCAR. Manual de Controle Químico da Fermentação.CTLA-2. São Paulo, p. LANE, J. H.; EYNON, L. Detemination of reducing sugars by fehling solution with methylene blue indicator. Journal of the Society of Chemistry Industry. London, v.42, n.6, p LEE, S.S.; ROBINSON, F.M.; WONG, H.Y. Rapid determination of yeast viability. Biotech Bioeng Symp, 11 (1981). LIMA, U. A. de; AQUARONE, E.; BORZANI, W.; SCHMIDELL, W. Biotecnologia Industrial Processos Fermentativos e Enzimáticos. v. 3, cap. 1, Paulo, SP, Editora Edgard Blucher, SCHNEIDER, F. (Ed.) Sugar analysis ICUMSA methods. Peterborough:ICUMSA 1979, 265 p. SILVA, F.L.H.; ALVES, R.R.N.; DE SANTANA, D.P. Influência das variáveis nitrogênio, fósforo e ºBrix na produção dos metabólitos secundários contaminantes totais da fermentação alcoólica, Quim. Nova, Vol. 29, n. 4, p , 2006.