Microbiologia da fermentação alcoólica

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1 Coleção UAB UFSCar Tecnologia Sucroalcooleira Sandra Regina Ceccato-Antonini Microbiologia da fermentação alcoólica A importância do monitoramento microbiológico em destilarias

2 Microbiologia da fermentação alcoólica A importância do monitoramento microbiológico em destilarias

3 Reitor Targino de Araújo Filho Vice-Reitor Pedro Manoel Galetti Junior Pró-Reitora de Graduação Emília Freitas de Lima Secretária de Educação a Distância - SEaD Aline Maria de Medeiros Rodrigues Reali Coordenação UAB-UFSCar Claudia Raimundo Reyes Daniel Mill Denise Abreu-e-Lima Joice Otsuka Sandra Abib Valéria Sperduti Lima Coordenador do Curso de Tecnologia Sucroalcooleira Miguel Antonio Bueno da Costa Conselho Editorial José Eduardo dos Santos José Renato Coury Nivaldo Nale Paulo Reali Nunes Oswaldo Mário Serra Truzzi (Presidente) Secretária Executiva Fernanda do Nascimento UAB-UFSCar Universidade Federal de São Carlos Rodovia Washington Luís, km São Carlos, SP, Brasil Telefax (16) uab@ufscar.br EdUFSCar Universidade Federal de São Carlos Rodovia Washington Luís, km São Carlos, SP, Brasil Telefax (16) edufscar@ufscar.br

4 Sandra Regina Ceccato-Antonini Microbiologia da fermentação alcoólica A importância do monitoramento microbiológico em destilarias 2010

5 2010, Sandra Regina Ceccato-Antonini Concepção Pedagógica Daniel Mill Supervisão Douglas Henrique Perez Pino Equipe de Revisão Linguística Ana Luiza Menezes Baldin Clarissa Neves Conti Francimeire Leme Coelho Jorge Ialanji Filholini Letícia Moreira Clares Luciana Rugoni Sousa Paula Sayuri Yanagiwara Sara Naime Vidal Vital Equipe de Editoração Eletrônica Christhiano Henrique Menezes de Ávila Peres Izis Cavalcanti Rodrigo Rosalis da Silva Equipe de Ilustração Jorge Luís Alves de Oliveira Lígia Borba Cerqueira de Oliveira Priscila Martins de Alexandre Capa e Projeto Gráfico Luís Gustavo Sousa Sguissardi Ficha catalográfica elaborada pelo DePT da Biblioteca Comunitária da UFSCar C387m Ceccato-Antonini, Sandra Regina. Microbiologia da fermentação alcoólica : a importância do monitoramento microbiológico em destilarias / Sandra Regina Ceccato-Antonini. -- São Carlos : EdUFSCar, p. -- (Coleção UAB-UFSCar). ISBN Microbiologia industrial. 2. Fermentação. 3. Álcool. 4. Levedos. 5. Bactérias. I. Título. CDD (20 a ) CDU 576.8:66 Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma e/ou quaisquer meios (eletrônicos ou mecânicos, incluindo fotocópia e gravação) ou arquivada em qualquer sistema de banco de dados sem permissão escrita do titular do direito autoral.

6 SUMÁRIO APRESENTAÇÃO UNIDADE 1: Importância do monitoramento microbiológico no processo fermentativo 1.1 Primeiras palavras Problematizando o tema Fermentação alcoólica: características gerais O monitoramento microbiológico: agentes de contaminação, métodos de detecção e formas de controle Bactérias Floculação Leveduras selvagens Considerações finais UNIDADE 2: Morfologia, estrutura celular, metabolismo, nutrição e multiplicação de bactérias e leveduras 2.1 Primeiras palavras Problematizando o tema Características gerais das bactérias e leveduras Bactérias Leveduras

7 2.4 Considerações finais UNIDADE 3: Técnicas e métodos microbiológicos para avaliação da contaminação microbiana 3.1 Primeiras palavras Problematizando o tema Técnicas para avaliação da viabilidade de leveduras no processo fermentativo Contagem direta ao microscópio Procedimento analítico Diluição seriada e plaqueamento em meios de cultura Procedimento analítico Técnicas para avaliação da viabilidade de bactérias no processo fermentativo Contagem direta ao microscópio Procedimento analítico Diluição seriada e plaqueamento em meios de cultura Procedimento analítico Coloração de Gram Procedimento Teste de sensibilidade de bactérias a antimicrobianos Procedimento analítico Preparo do inóculo Realização do teste Composição dos meios de cultura e soluções Considerações finais... 63

8 Unidade 4: Caracterização de leveduras por técnicas tradicionais e moleculares 4.1 Primeiras palavras Problematizando o tema Técnicas utilizadas na identificação de leveduras Técnicas clássicas ou tradicionais Técnicas de biologia molecular Cariotipagem por meio da eletroforese em campo pulsado Reação de polimerização em cadeia (PCR) DNA Polimórfico Amplificado ao Acaso (RAPD) Polimorfismo de tamanho do fragmento de restrição do DNA mitocondrial (RFLP/mtDNA) Microssatélites Comparação entre as técnicas de tipagem genética Considerações finais Unidade 5: Leveduras selecionadas 5.1 Primeiras palavras Problematizando o tema Fatores que afetam as leveduras fermentativas Estudo comparativo das linhagens de leveduras utilizadas na fermentação alcoólica Estratégias para seleção de linhagens de leveduras Considerações finais REFERÊNCIAS

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10 Apresentação O setor sucroalcooleiro é uma das indústrias mais representativas do processo de desenvolvimento brasileiro. Desde o Brasil Colônia, em que a cultura da cana-de-açúcar foi uma das primeiras atividades econômicas, sendo até os dias atuais, o nosso país é líder de produção e o mais competitivo na fabricação de açúcar e álcool. Os produtores sucroalcooleiros enfrentam constante concorrência e não devem medir esforços na procura por elevada competitividade do produto nacional. Além disso, a redução nos custos aumenta a eficiência da cadeia produtiva. No processamento industrial da cana-de-açúcar para produção de álcool combustível, a fermentação contínua com reciclo celular, da forma como é praticada no Brasil, expõe o processo a uma série de situações que facilitam a contaminação por microrganismos indesejáveis. A própria levedura do processo fica também exposta a situações estressantes, características do processo, que acabam por afetar a viabilidade celular e consequentemente o rendimento fermentativo. Assim é de fundamental importância que a unidade industrial monitore a fermentação, analítica e microbiologicamente, para que a tomada de decisões possa ser feita de forma racional e efetiva. Medições bem feitas permitem avaliar os resultados das medidas adotadas, o retorno dos investimentos e, quando necessário, o ajuste das condições do processo. Este livro foi então organizado com o objetivo de abordar os principais aspectos relativos à microbiologia do processo fermentativo, apresentando as características das bactérias e leveduras, sua importância no processo, as técnicas e os métodos microbiológicos utilizados no monitoramento e a caracterização de linhagens baseada em testes morfológicos/fisiológicos e moleculares. A importância do uso de leveduras selecionadas é também discutida na unidade final deste livro. Como a aplicação das técnicas de monitoramento microbiológico exige conhecimentos teóricos e um treinamento prático, procurou-se ainda apresentar em detalhes os procedimentos e protocolos utilizados para a avaliação da contaminação microbiana nas dornas de fermentação, porém, não houve pretensão de esgotar o assunto. A bibliografia ao final do livro deve servir de ponto de partida para os técnicos buscarem temas pertinentes, pois os desafios ainda são grandes e o conhecimento pode ser mais aprofundado. O setor sucroalcooleiro ainda é altamente carente de mão de obra especializada, e nesse sentido, este livro pretende dar a sua contribuição. 9