Funcional de Saccharomyces cerevisiae durante fermentação

Documentos relacionados
Tecnologia de Alimentos Fermentados. Mestrado em Engenharia Alimentar

Tecnologia da Fabricação de Etanol

DETERMINAÇÃO DA ACTIVIDADE DE ENZIMAS DA GLICÓLISE EM EXTRACTOS DE CÉLULAS DE LEVEDURA. Glucose + 2Pi + 2ADP + 2NAD! 2CH COCOO " 2ATP " 2NADH " 2 H

Tecnologia de Bebidas Fermentadas. Thiago Rocha dos Santos Mathias

Universidade de São Paulo USP Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz Esalq. LAN 1458 Açúcar e Álcool

METABOLISMO DE CARBOIDRATOS PELAS LEVEDURAS

TRANSFORMAÇÃO E UTILIZAÇÃO DE ENERGIA PELOS SERES VIVOS

METABOLISMO DE CARBOIDRATOS PELAS LEVEDURAS

LAN Tecnologia do Álcool MICRORGANISMOS NA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA - LEVEDURAS E BACTÉRIAS. Prof. Antonio Sampaio Baptista

Resumo esquemático da glicólise

LUIZ CARLOS BASSO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS ESALQ/USP. V SEMANA DE FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA, Piracicaba 19/

Usina da Superação. 14º SBA - 30 e 31 de outubro de Henrique V. Amorim

CINÉTICA DO CRESCIMENTO MICROBIANO. Prof. João Batista de Almeida e Silva Escola de Engenharia de Lorena-USP

INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS FERMENTATIVOS. Professora: Erika Liz

BIOLOGIA. Moléculas, células e tecidos. Respiração celular e fermentação Parte 3. Professor: Alex Santos

UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA

Exame de recurso módulo de Bioquímica 18 Fev 08

Profª Eleonora Slide de aula. Metabolismo de Carboidratos

Augusto Adolfo Borba. Miriam Raquel Moro Conforto

Oxidação parcial o que acontece com o piruvato?

Glicólise. Professora Liza Felicori

Fatores Físicos e Químicos que Influenciam a Fermentação Alcoólica

Rendimento e Eficiência na Industria Sucroenergética. Silvio Roberto Andrietta

Metabolismo e oxidação de carboidratos: Glicólise

FERMENTAÇÕES. Via metabólica de degradação da glicose

Vinhos brancos. - Agentes de transformação da uva - Maturação - Vinificação

Metabolismo energético das células

Biossistemas e Biorreações

Conservação de alimentos pelo uso de processos fermentativos

Influência da concentração inicial de etanol na fermentação alcoólica de leveduras Saccharomyces cerevisae

Saccharomyces cerevisiae

EFEITO DE DIFERENTES FORMAS DE PREPARO DO INÓCULO E DE CONCENTRAÇÕES DOS NUTRIENTES NA PRODUÇÃO DE ETANOL POR Saccharomyces cerevisiae UFPEDA 1238

Metabolismo de Glicídeos Primeira parte

LEVEDURAS E A FERMENTAÇÃO ETANÓLICA

Biologia. Respiração Celular. Professor Enrico Blota.

(73) Titular(es): (72) Inventor(es): (74) Mandatário:

Pode ser polimerizada, estocada, transportada e liberada rapidamente quando o organismo precisa de energia ou para compor estruturas especiais

METABOLISMO DE LEVEDURAS E A FERMENTAÇÃO ETANÓLICA

Análise físico-química de uvas e mostos. José Carvalheira EVB/LQE-DLAL

Produção de etanol a partir de resíduos celulósicos. II GERA - Workshop de Gestão de Energia e Resíduos na Agroindústria Sucroalcooleira 13/06/2007

DISSEMINAÇÃO DE LEVEDURAS COMERCIAIS EM ECOSSISTEMAS VITIVINÍCOLAS

FERMENTAÇÃO SEM ÁCIDO SULFÚRICO NOVA TECNOLOGIA BAC-CEN 20-14

BIOQUÍMICA GERAL. Fotossíntese. Respiração. Prof. Dr. Franciscleudo B Costa UATA/CCTA/UFCG. Aula 11. Glicólise FUNÇÕES ESPECÍFICAS.

ESTUDOS ENOLÓGICOS Adega Experimental da EVAG 2006 António Luís Cerdeira / Maria José Pereira

Oxidação parcial o que acontece com o piruvato?

CARACTERÍSTICAS USOS

Aulas Biologia 1 Professor João METABOLISMO ENERGÉTICO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR PALOTINA MESTRADO - BIOENERGIA BIOETANOL

BIOLOGIA. Moléculas, células e tecidos. Respiração celular e fermentação Parte 1. Professor: Alex Santos

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR PALOTINA MESTRADO - BIOENERGIA BIOETANOL

DOCUMENTO DE APOIO AO ESTUDO BIOLOGIA 12.º

POTENCIAL FERMENTATIVO DE FRUTAS CARACTERÍSTICAS DO SEMIÁRIDO POTIGUAR

O que são as duas reações abaixo?

TICA. Prof. Bruno Ramello

Glória Braz GLICÓLISE

Metabolismo celular. É o conjunto de todas as reacções químicas que ocorrem numa célula.

Produção de biohidrogénio a partir de diferentes fontes carbono, por fermentação anaeróbia

ADAPTAÇÃO DE UMA METODOLOGIA DE PRODUÇÃO DE PIRUVATO PARA DESENVOLVIMENTO DE ROTEIRO DE AULA PRÁTICA EM BIOQUÍMICA

ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NA RESISTÊNCIA AO ETANOL DA LEVEDURA Saccharomyces cerevisae Y904

A influência da matéria prima sobre o desempenho da levedura (a levedura é aquilo que ela come) Dr Silvio Roberto Andrietta

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR PALOTINA MESTRADO - BIOENERGIA BIOETANOL

Selecção de um sistema para avaliar rapidamente a recuperação da actividade fermentativa das LSA

Metabolismo de Glicídeos

Matéria: Biologia Assunto: Respiração celular Prof. Enrico blota

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA

PROCESSOS FERMENTATIVOS

Biologia Prof. Edgard Manfrim

FABRICAÇÃO DO ÁLCOOL INTRODUÇÃO

Esquema simplificado da fermentação láctica

4024 Síntese enantioseletiva do éster etílico do ácido (1R,2S)-cishidroxiciclopentano-carboxílico

Utilização de glicose pelas células. A glicólise é a via metabólica mais conservada nos sistemas biológicos

Cinética dos Processos Fermentativos

Utilização dos materiais que chegam às células

Bioquímica Fermentação. Profª. Ana Elisa Matias

Metabolismo e Regulação

VALIDADE. Se armazenado conforme recomendações, o produto tem uma validade de 24 meses.

Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs ou Ciclo dos Ácidos Tricarboxílicos

Química e Bio Química Aplicada METABOLISMO ENZIMOLOGIA. Metabolismo Energético Respiração Celular e Fermentação

maloláctica José Carvalheira LQE da DRAPC- EVB

no ensino da Microbiologia e da Genética: Estratégias de e-learning Uma abordagem prática com aplicação nos ensinos Básico B

Professora Leonilda Brandão da Silva

Estudos para otimização da produção de Etanol

Universidade de São Paulo USP Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz Esalq. LAN 1458 Açúcar e Álcool

Porque deve efetuar análises ao seu vinho?

QFL4420 FÍSICO- QUÍMICA II 2015

12/11/2015. Disciplina: Bioquímica Prof. Dr. Vagne Oliveira

PRINCIPAIS VIAS METABÓLICAS

O 2 CO 2 + H 2 O. Absorção da glicose, glicólise e desidrogénase do piruvato. ADP + Pi. nutrientes ATP

MEMBRANA CELULAR, CITOPLASMA E PROCESSOS ENERGÉTICOS

Professora Leonilda Brandão da Silva

Controle Microbiológico nas Usinas de açúcar e álcool. Prof.ª Drª Dejanira de Franceschi de Angelis

FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA

ESTUDO DO CRESCIMENTO DA MICROALGA CHLORELLA

METABOLISMO ENERGÉTICO

ENSAIOS 2007 Adega Experimental da EVAG. António Luís Cerdeira Maria José Pereira

Ficha de Trabalho Nome: Nº Data: Escolhe as opções correctas! Lembra-te que em cada questão colocada só uma está correcta!

Graduação em Biotecnologia Disciplina de Biotecnologia Microbiana I. CLÁUDIA PINHO HARTLEBEN

Transcrição:

Bioenergética e Genética Funcional de Saccharomyces cerevisiae durante fermentação vinária durante a (Functional Genomics and Bioenergetics of Saccharomyces cerevisiae during winemaking) 100º Curso de Vinificação EVB Anadia, 5 de Setembro de 2006

Saccharomyces cerevisiae, uma fábrica de álcool complexa Simples morfologicamente Muito complexa internamente

Fermentação alcoólica, uma defesa contra o stress Equação da Respiração: C 6 H 12 O 6 + 6O 6CO 2 2 + 6H 2O + 36ATP + Calor + Células Equação da Fermentação Alcoólica: C 6 H 12 O 6 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 +2ATP+ Calor+ Prod. 2 os +Células Rendimento energético muito baixo Forma de conservação de energia Fermentação completa conduz à estabilidade microbiológica do mosto de uva Acumulação de álcool e o esgotamento da glucose agravam o stress ambiental Mais útil ao Homem que à levedura

A fermentação alcoólica e a fermentação vinária, dois conceitos totalmente diferentes Fermentação alcoólica: Meio sintético Glucose 20g/L Processo bioquímico dentro da célula

Fermentação alcoólica

Fermentação alcoólica CH 3 ı C=O ı COOH Desidrogenase alcoólica Descarboxilase CH 3 I HC=O CH 3 ı HC - OH + CO 2

Fermentação alcoólica Dihidroxiacetona desidrogenase NAD + NADH Glicerol-P Glicerol cinase Glicerol CH 3 ı C=O ı COOH Desidrogenase alcoólica Descarboxilase CH 3 I HC=O CH 3 ı HC - OH + CO 2

Fermentação vinária >600 compostos químicos! (glucose+frutose) > 200g/L

Fermentação vinária Processo microbiológico dentro da cuba Resíduos de Pestícidas Leveduras SO 2 Bactérias Lácticas Fungos Bactérias acéticas

A gestão da Na óptica da levedura: Garantir o domínio de S. c. Assegurar uma boa nutrição das células Garantir a integridade das membranas e outros alvos celulares Evitar a presença ou acumulação de toxinas celulares

A gestão da Na óptica do enólogo: Garantir a fermentação completa dos açúcares Evitar oxidações e reduções intensas Evitar desvios da fermentação alcoólica Dar especial atenção aos outros processos bioquímicos e químicos Evitar a actividade de bactérias acéticas Controlar a actividade de bactérias lácticas Controlar extracção de matéria corante Controlar a preservação de aromas

Descrição do projecto Bioenergética e Genética Funcional de Saccharomyces cerevisiae durante fermentação vinária Objectivo Geral: Caracterizar a performance da levedura durante a durante a (Functional Genomics and Bioenergetics of Saccharomyces cerevisiae during winemaking)

Condições experimentais 1. Mosto de uva Branco, tratado com 50 ppm de SO 2, decantado e guardado a 80ºC Descongelado, centrifugado e filtrado sucessivamente por membranas de 1,2µm, 0,45µm e 0.22µm ph 3,32 ; Glucose 109 g/l e Frutose 145 g/l 2. Levedura Estirpe: S. cerevisiae ISA 1000 (isolada a partir de Fermivin) Inóculo: feito a partir de culturas frescas em YPD sólido, em mosto estéril, incubado a 25ºC com agitação orbital durante 15h Inoculação: 1x10 6 células/ml 3. Ensaios Balão de 1L com 800mL de mosto estéril, termostatizado a 25ºC. Agitação magnética fraca Amostragem: 10h, 18h, 36h, 155h

10 1 0,1 0,01 Condições experimentais início fase estacionaria final da fermentação 100 fase exponencial 10 início fase exponencial 1 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0,1 Tempo (h) D.O. 640nm

Resultados Preliminares Parâmetros fisiológicos: 1. Consumo de glucose e frutose e produção de etanol 2. Viabilidade celular e capacidade de redução do azul de metilene (25ºC) 3. Velocidade inicial de transporte de glucose e frutose 4. ph intracelular e determinação do conteúdo em trealose e glicogénio 5. Monitorização in vivo do consumo de glucose e frutose (13C-NMR) Parâmetros bioenergéticos: 1. Permeabilidade das células aos H + capacidade de bombear H +

Parâmetros fisiológicos 1. Consumo de glucose e frutose e produção de etanol t (h) 10 D.O. 640nm 10 1 0,1 0,01 0,1 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Tempo (h) D.O. 640nm p. seco (mg/ml) cél. viáveis (UFC/ml) 100 10 1 UFC/ml Cel. totais/ml Cel. viáveis/ml cél. activas (cel./ml) 6 6 155 28.8 x10 6 6 13,64 6,4 12.45x10 6 60.8x10 0 6 0 6 6 6 36 6 15,2 6,15 29.7x10 48.0x 80. cél. totais (cel./ml) 0,804 1,31 1,14x10 2.72x10 5.6x1 18 2,6 2,3 3.52x1 10.08x10 13.28x10 10 6 8x10 6

Parâmetros fisiológicos 2.Viabilidade celular e capacidade de redução do azul de metilene (25ºC) D.O. 640nm 10 1 0,1 4,00 3,75 DO phext densidade 3,50 3,25 0,01 3,00 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Tempo (h) D.O. 640nm 10 1 0,1 ph ext 1,12 1,10 1,08 1,06 1,04 1,02 1,00 0,98 0,96 Densidade 0,01 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Tempo (h) 160 140 120 100 80 60 40 20 glucose (g/l) frutose (g/l) 160 140 120 100 80 60 40 20 0 etanol (g/l)

Parâmetros fisiológicos 3. Velocidade inicial de transporte de glucose e frutose Glucose(, ) Frutose (, ) Açúcar Glucose Frutose Início fase exponencial Km (mm) 42 164 1,0 0,8 0,6 0,4 v (mmolg -1 h -1 ) 1,2 Vmax (mmol g -1 h -1 ) 1,31 1,44 0,2 0 20 40 60 80 100 100 [açúcar] (mm) Fase exponencial Km (mm) 35 Vmax (mmol g -1 h -1 ) 0,78 1,035 Início fase estacionária Km (mm) 24 48 Vmax (mmol g -1 h -1 ) 0,52 0,39 Meio da fase exponencial Fim da fermentação Final da fermentação Km (mm) 5 21 Vmax (mmol g -1 h -1 ) 0,26 0,29

Parâmetros fisiológicos 4. ph intracelular e conteúdo em trealose e glicogénio Fase de crescimento Início fase exponencial Fase exponencial Início fase estacionária Final da fermentação Trealose (mg/g) 3,749 7,474 1,297 0,079 Início f. exponencial F. exponencial Glicogénio (mg/g) 3,409 4,755 1,027 0,381 phin 6,40 6,47 6,21 5.34 Unidades arbitrárias 100 80 60 40 20 Início f. estacionária Final da fermentação phin Trealose Glicogénio

Parâmetros fisiológicos 5. 5. Monitorização in vivo do consumo de glucose e frutose (13C-NMR) Frutose (mm) Glucose (mm) 50 40 30 A 20 10 0 5 10 15 20 25 30 35 40 50 Time (min) 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 Time (min) v (mmolg -1 h -1 ) v (mmolg -1 h -1 ) Consumo de Glucose e frutose, monitorizado on line por 13C-RMN in vivo. 8 6 4 2 B 0 5 10 15 20 25 30 35 40 8 [glucose] (mm) 6 4 2 0 5 10 15 20 25 30 35 40 [frutose] (mm) (A) Consumo do anómero a ( ) e anómero b ( ) e açucar total (, ). (B) Exemplo das cinéticas de consumo de glucose ( ) e frutose ( ) calculados com base no consumo do açúcar total.

Parâmetros bioenergéticos 1. 1. Permeabilidade das células aos H + e capacidade de bombear H + Fase de crescimento Início fase exponencial Fase exponencial Início fase estacionária Final da fermentação Entrada Capacidade passiva de H + de bombar H + (mmol g -1 h -1 ) (mmol g -1 h -1 ) 0,221 0,226 0,699 0,559 0,083 0,507 0,032 0,176 Início f. exponencial F. exponencial Início f. estacionária Final da fermentação

phin e ferment. alcoólica

O que falta fazer Parâmetros fisiológicos: Monitorização in vivo da produção de produtos finais de fermentação (13C-NMR) Taxa específica de produção de CO 2 (manometria) Actividade das enzimas relacionadas com a produção de etanol (gliceraldeído 3-P desidrogenase, piruvato descarboxilase, álcool desidrogenase e a fosfofrutocinase) Produtos secundários da fermentação (HPLC)

O que falta fazer Parâmetros bioenergéticos Conteúdo em ATP ph citoplasmático e vacuolar in vivo (31P-RMN) Polifosfatos e níveis de açucares fosfatados in vivo (31P-RMN) Expressão génica Padrões de inibição de genes relevantes (microarrays) Activação da expressão de genes relevantes (microarrays) Comparação com padrões da fermentação alcoólica laboratorial

Agradecimentos Fundação para a Ciência e Tecnologia Pelo financiamento do Projecto POCTI/AGR/47891/2002 Pela Bolsa de Pós-Doc SFRH/BPD/20263/2004 (Prista, C.)